ELEKTROTEHNIKA

13

VS

R

baterija Slika 22 Realni naponski izvor

Ako se u strujnom krugu eli istaknuti realni izvor (npr. baterija ili galvanski lanak, onda se uz elektromotornu silu VS (esto se oznauje i sa E, VS ili EMS) izvora crta takoer i nutarnji otpor izvora Ru kao na slici 2-2.

Na slian nain oznauje se i strujni izvor (slika 2-3):

IS

VIS

Slika 23 Strujni izvor

Primjer 2.1 Gibanje slobodnih naboja u vodiu Neka na vodi djeluje stalno elektrino polje jakosti E. Zbog lakeg matematikog postupka pretpostavimo jednostavnu geometriju prema slici 2.4. i koristimo se skalarnim veliinama. Meutim, treba uvijek imati na umu da su jakost elektrinog polja i struja vektorske veliine.

Pod utjecajem tog polja svaki se slobodan elektron giba istom konstantnom brzinom v, pa za vrijeme t prijee put l v t= .

V A v t=

o

v

AA

E

v t Slika 24 Gibanje slobodnih elektrona u vodiu

Elektrine mree i zakoni

14

Broj elektrona koji u tom vremenu prou kroz neki presjek A okomit na brzinu naboja jednak je broju elektrona u volumenu vodia. Volumen vodia prikazanog na slici 2.4. jednak je:

V A l A v t= = (2.2) Ako po jedinici volumena ima n slobodnih elektrona, onda e kroz povrinu presjeka vodia u vremenu t proi n V elektrona. Neka je elektrini naboj pojedinog elektrona oznaen sa Q0 , pa je ukupni naboj Q koji za vrijeme t proe kroz presjek A jednak:

0 0Q n Q V n Q A v t= = (2.3) iz ega slijedi:

0QI n Q A vt

= = (2.4)

Odavde se moe izraunati i brzina slobodnih elektrona u vodiu:

0 0

I Jvn Q A n Q

= = (2.5)

Dobro je spomenuti da pri jakosti struje od 1A, kroz jedinini presjek u vremenu od 1s proe 6,251018 elektrona, to odgovara koliini elektriciteta od 1As (ili 1C):

180 19

0

1 1 11 6.25 10

1.6 10

Q I t AsQQ N Q NQ

= = == = = =

(2.6)

pa je

18 190 6.25 10 1.6 10 1 1 .Q n Q V As= = = (2.7)

Primjer 2.2 Neka se odredi brzina slobodnih elektrona u bakru, za gustou struje od 3 A/mm2 , ako je koncentracija slobodnih elektrona u bakru 8.51019 [1/mm3].

319 190

3 0.22 / 0.22 10 /8.5 10 1.6 10

Jv mm s m sn Q

= = = = (2.8)

Radi se dakle o vrlo malim brzinama (0.2210-3 m/s) pojedinanog naboja, iako se sama pojava (elektrini efekt) prostire brzinom svjetlosti u metalu (koja je neto manja od brzine svjetlosti u vakuumu).