Električna struja i strujni krug

Električna struja

Električna struja je usmjereno gibanje nabijenih čestica (elektroni, ioni...). Jakost električne struje definiramo kao količinu naboja \(Q\) koja prođe poprečnim presjekom vodiča u vremenu \(t\). Označavamo ju slovom \(I\) i mjerna jedinica je Amper [A].

Jakost struje možemo izračunati i poznavajući geometrijska svojstva vodiča te oku nevidljiva svojstva samih nosioca naboja unutar vodiča.

U vodičima (metalima) električnu struju uzrokuje gibanje slobodnih elektrona. Koncentraciju tih elektrona po jedinici volumena vodiča označavamo s \(n\) i definiramo kao omjer broja elektrona \(N\) i jedinice volumena \(V\). Ti elektroni nose elementarni naboj \(e\) i u vodiču gibaju prosječnom brzinom \(v\) kroz površinu poprečnog presjeka \(S\). Jakost struje jednaka je:

Gustoća struje

Gustoća struje je veličina koja nam govori o količini struje (u amperima) koja prođe nekom površinom vodiča. Računamo kao omjer jakosti struje i površine presjeka, a njezina je mjerna jedinica [\(\mathrm{A/m^2}\)].

Strujni krug

Strujni krug je zatvorena petlja kojom teče električna struja. Najčešće se sastoji od izvora, vodljivih žica (vodiča) te trošila. Trošila u strujnom krugu mogu biti žarulje, otpornici, kondenzatori, zavojnice itd. Kada se na izvor napona spoje određeni elementi i zatvori strujni krug njime teče električna struja. S obzirom na to da su u vodiču slobodni elektroni nositelji struje, njihovo je kretanje usmjereno prema pozitivnom polu baterije (izvora) i to je realan smjer struje. U svijetu fizike dogovoreni smjer struje odgovara gibanju pozitivno nabijenih čestica i suprotan je od gibanja elektrona, tj. dogovoreni smjer struje je od + pola prema - polu.

Shematski prikaz elemenata u strunom krugu

Elementi strujnog kruga mogu se shematski prikazati:

Izvori

Izvor istosmjerne struje (baterija). Daje napon koji je nepromjenjiv u vremenu.

Izvor izmjenične struje. Daje struju čiji se iznos i smjer periodično mijenjaju.

Otpornik

Kondenzator

Zavojnica