Co je to elektrický obvod?
Aby elektrony mohly proudit, potřebují uzavřený obvod. Elektrický obvod poskytuje úplnou, uzavřenou cestu pro elektřinu. Součásti obvodu se skládají ze zátěže nebo odporu; vodičů a spínače. Zdrojem energie může být baterie, termočlánek, fotočlánek nebo elektrický generátor. Zátěž je část obvodu, která energii využívá. Zátěž obvodu vždy klade určitý odpor toku elektronů. Výsledkem je přeměna energie na teplo, světlo nebo mechanickou energii. Spínač je elektrický obvod slouží k zamezení toku elektronů. Tomu se říká otevřený obvod
Existují dva typy elektrických obvodů, sériový a paralelní obvod.
Sériový obvod
Sériovým obvodem proudí elektrony pouze jednou cestou (viz obrázek sériového obvodu). Hlavní nevýhodou sériového obvodu je, že pokud dojde k přerušení obvodu, je celý obvod otevřený a neprotéká žádný proud. Příkladem sériového zapojení jsou světýlka na mnoha levných vánočních stromcích. Pokud zhasne jedno světlo, zhasnou všechna.
Paralelní obvod
V paralelním obvodu jsou různé části elektrického obvodu na několika různých větvích. Existuje několik různých cest, kterými mohou elektrony proudit. Pokud dojde k přerušení jedné větve obvodu, mohou elektrony stále proudit v ostatních větvích (viz obrázek paralelního obvodu). Váš dům je zapojen v paralelním obvodu, takže pokud jedna žárovka zhasne, druhá zůstane svítit.
Elektrické obvody v domácnosti
V domácnosti si jistě všimnete, že většina zásuvek má 3 kolíky. K zásuvce jsou připojeny tři vodiče. Dva z těchto vodičů vedou paralelně vedle sebe a mají rozdíl potenciálů 120 voltů v USA, v Evropě je rozdíl potenciálů 220 voltů. Třetí vodič je připojen k zemi. Vodič, který je připojen k zemi, zajišťuje nejkratší cestu elektronů k zemi. tímto třetím vodičem neprochází žádný proud. Tento vodič je pouze bezpečnostním prvkem proti zkratu. O zkratu hovoříme tehdy, když dojde k nehodě, která umožní, aby elektřina v obvodu urazila kratší cestu. Tyto obvody mají menší odpor, a proto jimi protéká větší proud. Pokud by se vysokopotenciálový vodič dotkl jiného kovového povrchu spotřebiče, celý spotřebič bude odebírat proud a způsobí osobě, která se ho dotkne, úraz elektrickým proudem. Zemnicí vodič, který má kratší obvod, poskytuje bezpečnostní funkci, takže místo toho, aby proud protékal spotřebičem, poteče do země.
Bezpečnostní prvky obvodu – pojistky a jističe
Vaše domácnost umožňuje pouze určitou spotřebu elektrické energie najednou. V závislosti na elektroinstalaci mohou některé domy umožnit vstup až 150 ampérů do celého domu najednou, To je rozděleno mezi mnoho obvodů. Průměrný obvod v domácnosti je 15 nebo 20 ampérů. Větší proud protékající vodiči způsobí jejich zahřátí a může způsobit požár. Je proto nutné mít zařízení, které zastaví tok elektronů, když se proud dostane na příliš vysokou hodnotu. Pojistka je běžným zařízením v mnoha domácnostech. Uvnitř pojistky je malý proužek kovu. Když jím protéká příliš velký proud, dojde k roztavení tenkého proužku, což způsobí přerušení obvodu.
Pojistky mají tu nevýhodu, že po vyhoření pojistky se musí vyměnit. Lepším řešením je použití tzv. jističe. Jistič má spínač, který se rozepne, když je proud příliš velký. Tím se zabrání jakémukoli průtoku proudu. Po snížení velikosti odebíraného proudu lze vypínač ručně sepnout. Příkladem může být situace, kdy v domácnosti zapnete příliš mnoho elektrospotřebičů, jejichž proud přesahuje 15 ampér, a jistič se vypne