Elektrické obvody a obvodové veličiny 

Elektrické obvody a jejich modely

	Elektrický obvod	-	uspořádání obvodových prvků (součástek a bloků), splňující 
			požadovanou funkci,
		-	elektrický obvod je tedy reálně, fyzicky existující systém.

	Obvodové prvky	-	základní stavební elementy elektrických  obvodů,
			(rezistory, kondenzátory, cívky, transformátory, tranzistory,
			 diody, operační zesilovače OZ, integrované obvody IO apod.),
		-	opět jde o reálně existující objekty.

	Model	-	popis reálného objektu (el. obvodu) omezenými prostředky.
			
Typy modelů		obvodové (schémata),
					matematické (soustava rovnic, popisující chování obvodu)	,

					jiné.	

	Analýza	-	jednorázová činnost, zkoumající model a zjišťující určitou vlastnost
			reálného objektu (el. obvodu).
	Simulace	-	pokus o věrný obraz chování reálného obvodu
			analýzou modelu.

2.	Rozdělení elektrických obvodů a obvodových prvků

	

- 2 -
3.	Základní dvojpóly

Zdrojová a spotřebičová orientace čítačích šipek napětí a proudů

opačná orientace
čítacích šipek  a 

shodná orientace
čítacích šipek  a 

výkon je odebírán

výkon je dodáván do obvodu

	
	To, zda je obvodový prvek či celý obvod zdrojem či spotřebičem, závisí na 
	orientaci čítacích šipek napětí a proudů.
	V některých případech může zdroj hrát roli spotřebiče a naopak (nabíjení 
	a vybíjení akumulátoru).

	Ideální zdroje napětí a proudů

	Nezávislé zdroje

		Zdroje konstantního napětí (stejnosměrné zdroje)

Proud do zátěže je omezen pouze velikostí  odporu zátěže !!!

		Zdroje harmonického napětí a napětí obecného průběhu

t

t

Spojování zdrojů		

	Elektrický náboj	-	funkce všech el. obvodů je založena na existenci a vzájemném
			působení el. nábojů.

		-	elementární náboj 

		-	množství náboje

		
		-	objemová hustota náboje

	Elektrické napětí	-	dva náboje s opačným znaménkem se přitahují, se stejným
			odpuzují,
		-	při snaze o oddělení elektronu od jádra atomu je  nutno působit 
			silou proti přitažlivé síle nábojů elektronu a jádra, je nutno
			vykonat práci,
		-	el. napětí vyjadřuje práci, nutnou k vytvoření nábojového 

el. napětí je orient. veličina

			rozdílu

	

Proud do obvodu nezávisí na zátěži. Je konstantní.
V praxi většinou elektronicky.

	Elektrický proud	-	síla, působící mezi el.náboji, může vyvolat pohyb nosičů náboje,
		-	el. proud je definován jako změna el. náboje v čase.

Proud je veličinou skalární.
Šipka označuje nikoliv směr, ale vektor normály plochy, kterým náboje procházejí.

	
	-	proudová hustota 

Závislé (řízené) zdroje

	Jde o zdroje, jejichž výstupní napětí či proud jsou řízeny jistou veličinou v obvodu. Používají se k modelování obvodů s aktivními prvky (tranzistory, OZ ...), tvorbě modelů celých složitějších obvodů (zjednodušování) apod.

zdroj napětí, řízený proudem
CCVS	(	Current Controlled 
	Voltage Source)

zdroj napětí, řízený napětím
VCVS	(	Voltage Controlled 
	Voltage Source)

zdroj proudu, řízený proudem
CCCS	(	Current Controlled 
	Current Source)

zdroj proudu, řízený napětím
VCCS	(	Voltage Controlled 
	Current Source)

- 5 -
	Lineární rezistor

Ohmův zákon

G – vodivost [S]
R – odpor []	

Ampérvoltová charakteristika je lineární.

	Pozor na terminologii: název prvku je rezistor, jeho jedinou vlastností pak odpor.

	Výkon na rezistoru	-			veškerý výkon se přemění v teplo (tepelnou energii).

	Energie spotřebovaná na rezistoru	-			dodaná el. energie se změní zcela na tepelnou.

Jouleovo teplo

Ampérvoltová charakteristika je nelineární.

	Nelineární rezistor	-			

DÚ: statický a   
       dynamický odpor

	Výpočet odporu dlouhého tenkého vodiče z jeho geometrických rozměrů

 je měrný el. odpor,
 je měrná el. vodivost.
Jde o vlastnosti materiálu vodiče.

	Lineární kapacitor

Jediným parametrem lineárního kapacitoru
je kapacita [F].

Coulombvoltová charakteristika je lineární.

	Pro vztah mezi proudem a napětím lze odvodit: 

	
	Je-li součástí el. obvodu lineární kapacitor, pak vnáší do tohoto obvodu vlastní 
	dynamiku a obvod nazýváme dynamickým.

	Vztah mezi proudem a napětím na libovolném prvku nazýváme prvkovou rovnicí.

		Energie elektrického pole lineárního kapacitoru

	

Lineární induktor

Jediným parametrem lineárního induktoru
je vlastní indukčnost [H].

Weberampérová charakteristika je lineární.

	Prvková rovnice má tvar:

	Je-li součástí el. obvodu lineární induktor, pak vnáší do tohoto obvodu vlastní 
	dynamiku a obvod nazýváme dynamickým.

	Je-li obvod sestaven pouze z rezistorů (lin. i nelin.) a zdrojů, je statickým obvodem
	(bez vnitřní dynamiky).

		Energie elektrického pole lineárního induktoru