Strujni krug i njegovi osnovni dijelovi: električni vodovi (spojne žice), izvor, sklopka, trošilo. Izvor pretvara druge oblike energije u električnu energiju (kemijski izvori, generatori, fotonaponske ploče). Trošilo pretvara električnu energiju izvora u druge oblike (svjetlost, toplinu, mehaničku energiju, kemijsku energiju).
Električni naboj - svojstvo tijela da može privlačiti ili odbijati druga tijela. U prirodi postoje dvije vrste naboja: pozitivni i negativni električni naboji.
- Elektroskop - uređaj kojim se određuje postojanje električnog naboja i njegov predznak. - Električna struja - usmjereno gibanje električnih naboja u smjeru vanjskog električnog polja.
Učinci električne struje - Struju ne vidimo već samo njezine učinke: svjetlosne, toplinske, kemijske, magnetske, mehaničke.
Toplinsko djelovanje električne struje, P = U2/R = I2R, W= I2Rt. Jouleova toplina (stvara je protjecanje električne struje kroz vodič zbog njegovog električnog otpora), kratki spoj (nastaje kad se na izvor neposredno spoji vrlo mali električni otpor pa proteče prejaka struja koja može oštetiti električne instalacije), primjeri: rastalni osigurač, žarulja, elektrotoplinski uređaji.
Magnet privlači predmete od željeza, kobalta i nikla. Magnetski polovi su sjever (N) i jug (S). Magnetska sila može biti privlačna (raznoimeni polovi, N i S) ili odbojna (istoimeni polovi, N i N, S i S ). Magnetsko polje je prostor oko magneta u kojem se primjećuje djelovanje magnetske sile. Magnetske silnice su crte koje pokazuju smjer djelovanja magnetske sile.
Magnetsko djelovanje električne struje - Oerstedov pokus - veza elektriciteta i magnetizma (Oko svakog vodiča kojim teče električna struja nastaje magnetsko polje). Magnetsko polje je pojava koju stvara gibanje električnog naboja.
Kemijsko djelovanje električne struje - Električna struja u tekućinama, ioni - nosioci električne struje u tekućinama.
Kemijski izvori - Električni izvor - uređaj koji pretvara druge oblike energije u električnu energiju.
Osnovne veličine strujnog kruga - jakost struje (I), napon (U), otpor (R).
Spajanje otpornika
Energija, rad i snaga električne struje - Izraz za snagu električnog uređaja: P = U⋅I može se dobiti iz definicije napona:
U = W/Q ili W=Q⋅U.
Elektromagnetska indukcija - pojava da se na krajevima vodiča koji se nalazi u promjenljivom magnetskom polju inducira (pobuđuje) električni napon (M. Faraday). Promjenljivo magnetsko polje nastaje na više načina: približavanjem ili udaljavanje magneta od vodiča, vrtnjom vodiča unutar stalnog magneta ili obratno, uključivanjem ili isključivanjem električne struje (samoindukcija).
Izmjenična (jednofazna) struja - pravilno mijenja svoj smjer i jakost određen broj puta u jedinici vremena, frekvencija izmjenične struje (50 Hz u Europi), Hz = 1 titraj u sekundi, napon električne mreže 220V (u Europi).
Električni (strujni) udar - prejaka električna struja čije protjecanje može ugroziti naše zdravlje i život.
- Razlikovati otvoreni i zatvoreni strujni krug. Nabrojiti vodiče i izolatore.
- Serijski spoj trošila - kroz sva trošila teče ista struja, isključivanjem jednog trošila isključuju se sva ostala, povećanjem broja trošila struja u krugu postaje sve slabija.
- Paralelni spoj trošila - svako trošilo ima posebnu struju, isključivanjem jednog trošila ostala trošila ostaju uključena, povećanjem broja trošila jakost struje kroz pojedina trošila se ne mijenja (svako trošilo dobiva punu jakost struje pa se opterećuje izvor).
Električna sila - djeluje samo među električnim nabojima (privlačno i odbojno). Raznoimeni (+ i -) se privlače, dok se istoimeni naboji (+ i +, - i -) odbijaju. Neutralno tijelo (ima jednake količine pozitivnog i negativnog naboja čiji je zbroj 0).
Električno polje (prostor oko električnog naboja u kojem se osjeća djelovanje električnih sila), silnice (zamišljene crte koje pokazuju smjer djelovanja sile).
Elektriziranje - pretvaranje neutralnog tijela u električki nabijeno:
- dodirom (prelaženjem naboja),
- obavljanjem rada
- električnim poljem, djelovanjem na daljinu (električna influencija).
Jedinica za naboj je kulon (C). Elementarni naboj (e) - najmanji naboj koji može postojati u prirodi (1.6×10-19 C), nose ga elementarne čestice: elektroni (e-), protoni (e+) i druge.
Električni napon - rad koji obavi izvor za pomak jediničnog naboja, napon = rad/ naboj (U = W/Q) Jedinica za napon: volt (V).
Na krajevima vodiča vlada napon 1 V ako treba obaviti rad od 1 J za pomak naboja od 1C;
voltmetar - mjeri napon izvora ili trošila (spaja se paralelno s izvorom ili trošilom čiji napon mjeri).
- Istosmjerna struja (znak: =) - ne mijenja jakost ni smjer. Dogovoreni smjer struje - od pozitivnog pola izvora prema negativnom (ne odgovara stvarnom smjeru struje u metalnom vodiču).
- Definicija jakosti struje I = Q/t. Jedinica jakosti struje: amper (A), Q=I⋅t, odakle je kulon C = A⋅s, C =6⋅1018e, manje jedinice za jakost struje: miliamper (mA), mikroamper (μA).
Slobodni elektroni - nosioci električne struje u čvrstim tijelima (metalni vodiči).
Ampermetar - mjerni instrument za mjerenje jakosti struje, spajanje ampermetra u strujni krug - serijski s trošilom čiju struju mjeri (nikada se ne spaja izravno na izvor bez trošila).
Igla kompasa (magnetski štap na vertikalnoj osovini) orijentira se u smjeru sjever-jug (u smjeru magnetskog polja Zemlje).
Elektromagnet i njegove primjene: ampermetar s pomičnim svitkom, galvanometar, elektromagnetske dizalice, kočnice, slušalice, releji, elektromotori itd.
Elektrode (anoda i katoda), anioni i kationi, elektrolit (tekućina koja vodi električnu struju: vodene otopine soli, kiselina i lužina), elektroliza (rastavljanje kemijskih spojeva na jednostavnije tvari pomoću električne struje), galvanizacija (presvlačenje osjetljivih materijala drugim, manje osjetljivinm metalima)
Kemijski izvor (A. Volta) - dva različita metala uronjena u elektrolit postaju kemijski izvor električne struje, galvanski članak (baterija), akumulator (za razliku od baterije može se 'puniti' i koristiti više puta), kapacitet akumulatora (ampersat Ah), elektrokemijska korozija.
Spajanje članaka (serijski spoj - viši napon, ista struja i paralelni spoj - isti napon, jača struja).
- Električni otpor (R) - svojstvo vodiča da se opire protjecanju električne struje, nastaje zbog međudjelovanja slobodnih elektrona i atoma vodiča kroz koji prolazi; jedinica otpora: ohm (Ω), Ω = V / A, kiloom (kΩ), megaom (MΩ)
- Serijski spoj dvaju otpornika R = R1 + R2, struja I = U / R.
Serijskim spajanjem trošila povećava se ukupan otpor strujnog kruga.
Grananje struje: I = I1 + I2 (Ukupna struja u krugu jednaka je zbroju struja u pojedinim granama strujnog kruga.)
P = U I je snaga uređaja priključenog na napon U kojim teče struja I. Jedinica za snagu: vat (W).
Definicija 1 vata: Uređaj ima snagu 1 W ako kroza nj teče struja jakosti 1 A, uz napon 1 V na njegovim krajevima.
Energija električne struje W = P⋅t = U⋅I⋅t
Jedinice za električnu energiju: džul J=V⋅A⋅s, vatsekunda Ws = J, kilovatsat (kWh) = 3.6⋅106 Ws.
Primjene elektromagnetske indukcije: osnovni način proizvodnje i prijenosa električne energije na daljinu od generatora do trošila, pretvorba višeg napona u niži i obratno, prijenos poruka na daljinu pomoću elektromagnetskih valova (telekomunikacije).
- Generatori i elektromotori (izborna tema) - Generatori izmjenične struje, glavni dijelovi: stator, rotor, četkice, klizni prsteni, fazni i nulti vod.
- Generator istosmjerne struje (izborna tema) - kolektor umjesto kliznih prstena. Dinamo (serijski spojeni namotaji). Elektromotori koji rade na načelu okretnog magnetskog polja (Teslin asinkroni motor). Nikola Tesla - izborna tema.
- Transformator (izborna tema) - uređaj koji pretvara viši napon u niži i obratno, a radi na načelu elektromagnetske indukcije. Osnovni dijelovi: primar i sekundar, zajednička željezna jezgra.
Primjene transformatora - pretvaranje napona (iz višeg u niži za pogon raznih uređaja), prijenos električne energije na daljinu (iz nižeg u viši u trafostanicama za prijenos električne energije od elektrane do potrošača), transformator za zavarivanje itd.
- Djelovanje električne struje na živa bića: biološko, toplinsko, mehaničko i kemijsko djelovanje.
- Opasna mjesta u strujnom krugu: dodir faznog voda i nul-voda, dodir faznog voda i zemlje (npr. ako stojimo na vlažnom podu bosi ili bez izolirane obuće), dodir dvaju različitih faznih vodova.
- Pravila zaštite od električnog udara pri izradi električnih instalacija: sigurnosni mali naponi (<50V~, <120V=, opasna struja >30mA), odvajanje strujnih krugova (izolator, transformator), zaštitno uzemljenje (skretanje opasne struje u zemlju)