4. Nakreslete hysterezní smyčku feromagnetika a popište ji. Uveďte příklady využití jevu hystereze v praxi.

Transkript

1 IZSE/ZKT 1 1.Definujte el. potenciál. Skalární fyzikální veličina, která popisuje potenciální energii jednotkového elektrického náboje v neměnném elektrickém poli. Značka: φ[v],kde W je potenciální energie nabitého tělesa a Q je jeho náboj. 2. Popište, co se stane s vodičem po jeho vložení do elektrického pole. Jaké pole bude v jeho případné dutině? Při vložení vodiče do elektrického pole se začnou ve vodiči působením pole volné elektrony přemisťovat směrem k vnějšímu kladnému náboji. Přesunuté elektrony jsou zdrojem opačně orientovaného pole, které se ruší s vnějším polem a uvnitř vodiče je elektrické pole nulové, dojde k jeho odstínění. 3. Uveďte dva tvary Ohmova zákona (pro pole a pro obvody). Napište rovnici kontinuity proudu. OBVOD kde I je elektrický proud, U je elektrické napětí a R je elektrický odpor. POLE elektrického pole.,kde je hustota elektrického proudu, σ je měrná elektrická vodivost a je intenzita ROVNICE KONTINUITY PROUD: elektrický náboj: čtyřproud: 4. Nakreslete hysterezní smyčku feromagnetika a popište ji. Uveďte příklady využití jevu hystereze v praxi. - hystereze je označení skutečnosti, že stav systému závisí na stavech předchozích a historii vstupů. Graf průběhu fyzikálních změn při cyklickém opakovaní podmínek se nazývá hysterezní křivka, příkladem může být závislost magnetické indukce látky, která je jádrem cívky, na intenzitě magnetického pole této cívky.

2 5. Napište rovnici pro okamžitou hodnotu střídavého proudu. Jak určíme střední a efektivní hodnoty střídavého signálu? i = Im kv-udava pomer mezi max a efekt.hodnot kv=imax/i=odmocnina ze 2 kv udava pomer mezi efek a stredn kv=i/istr=(imax/odmocnina ze 2 )/((2/pi)*Imax)=pi/2*odmocnina ze 2 6. Nakreslete dvoucestný diodový usměrňovač. 7. Uveďte pravdivostní tabulku pro logický součin. Značení Pravdivostní tabulka X1 X2 Y

3 IZSE/ZKT2 1. Popište jakým způsobem se aplikuje Gaussova věta při řešení elektrických polí. (Uveďte Gaussovou větu v obecném tvaru, potřebné zjednodušující předpoklady a základní princip řešení.) Tok elektrické intenzity ΦE libovolnou uzavřenou plochou (Gaussovou plochou) je přímo úměrný elektrickému náboji Q nacházejícímu se uvnitř této plochy. Konstantou úměrnosti je převrácená hodnota permitivity vakua.vyjádřením toku intenzity elektrického pole lze získat také vztah 2. Definujte elektrickou indukci. Jaký je její vztah k intenzitě pole? Jak definujeme vektor polarizace? Elektrická indukce je fyzikální veličina charakterizující účinky elektrického pole v dielektriku., kde je permitivita vakua, je intenzita elektrického pole a je elektrická polarizace (veličina). Vektor polarizace P je definován jako moment dvojpólu na hlasitost jednotky. 3. Uveďte a stručně popište metody řešení elektrických obvodů vycházející z Kirchhoffových zákonů. Kdy je vhodné kterou metodu použít? První Kirchhoffův zákon (o proudech, o uzlech) První Kirchhoffův zákon popisuje zákon zachování elektrického náboje; říká, že v každém bodě (uzlu) elektrického obvodu platí, že: Součet proudů vstupujících do uzlu se rovná součtu proudů z uzlu vystupujících. Druhý Kirchhoffův zákon (o napětích, o smyčkách) Druhý Kirchoffův zákon formuluje pro elektrické obvody zákon zachování energie; říká, že: Součet úbytků napětí na spotřebičích se v uzavřené části obvodu (smyčce) rovná součtu elektromotorických napětí zdrojů v této části obvodu. Metoda uzlů - V obvodu se najdou a označí všechny uzly. - Libovolně zvolenému uzlu se přiřadí nulový elektrický potenciál. - Všem zbývajícím se přiřadí neznámá napětí oproti referenčnímu uzlu. - Pro každý z uzlů kromě referenčního se sestaví rovnice podle 1. Kirchhoffova zákona. Tato soustava rovnic se poté vyřeší. Metoda smyček - Na schématu se najdou elementární smyčky, tzn. smyčky, které neobsahují menší vnořené smyčky. - Každé takové smyčce se přidělí proud, který jí obíhá. - Pro každou smyčku se zapíše rovnice podle 2. Kirchhoffova zákona, ve které se jako neznámá použije proud protékající smyčkou.

4 Volba metody Obě metody poskytují stejné výsledky, pro daný obvod však může být jedna či druhá metoda jednodušší. Metody vyžadují vyřešení soustavy n rovnic o n neznámých. U metody uzlů je n počet uzlů mínus počet všech zdrojů napětí mínus jedna (za referenční uzel). U metody smyček je n rovno počtu elementárních smyček mínus počet zdrojů proudu. Obvykle se tedy používá ta metoda, která vyžaduje řešení menšího počtu rovnic. 4. Zapište Hopkinsonův zákon a definujte magnetický odpor (reluktanci). Je analogii ohmova zákona udava vztah mezi magnetickym tokem Io a magnetickym odporem RM a napetim Fm=Rm*Io Fm=1/(mr*mo)* l/s * (mr*mo)*ni/l*s=n*i 5. Napište vztahy mezi střídavým napětím a proudem na induktoru a kapacitoru (diferenciální závislosti =f(h) resp. k=f( ) příp. odpovídající integrály). Kapacitatory-proud ma proti napeti fazovy predstih o 90 stupnu i=c*(du/dt) Induktory- proud ma proti napeti fazove spozndeni u=l(di/dt) 6. Nakreslete třífázovou rozvodnou soustavu v zapojení do hvězdy a stručně popište fázové poměry. Co je a sdružené napětí? v normální zásuvce je vyvedena pouze jedna fáze (levá zdířka), nulový vodič (pravá zdířka) a ochranný vodič (kolík). Snaha o rovnoměrné zatížení fází, aby v nulovém vodiči tekl, co nejmenší proud. Některé spotřebiče s velkým výkonem (čerpadla, cirkulárky, stroje v továrnách) se připojují na všechny tři fáze (pětikolíková zásuvka: tři fáze, nulový vodič a ochranný vodič). Co je fazove a sdruzene napeti? napětí mezi fázovým a nulovým vodičem = fázové napětí, součet napětí na dvou indukovaných na dvou cívkách = sdružené napětí 7. Uveďte pravdivostní tabulku pro negovaný logický součet. Značení Pravdivostní tabulka X1 X2 Y

5 IZSE/ZKT3 1.Definujte siločáry a ekvipotenciály v elektrickém poli,uveďte příslušné vztahy. Siločára je orientovaná křivka, a to tak, že má stejnou orientaci se směrem intenzity daného pole.jsou kolme k ekvipotenciálním plochám. 2.Popiště podmínky na rovinným rozhraní dvou prostředí (e1 a e2) a uveďte vzájemné relace pro indukci D a intenzitu E v těchto prostředích. 3.Jak postupujeme při řešení obvodů s rezistory resp. Kapacitou navzájem řazenými v sérii a paralelně?

6

7 4.Jaka síla působí na pohybující se náboj v magnetickým poli?zapište Biot-Savartův zákon (uvažujte pole buzené vodičem protékaným proudem) 5.Co je to rezonance? Nakreslete možný průběh rezonanční křivky. Rezonance označuje fyzikální jev, který lze pozorovat při nuceném kmitání, kdy vhodně působící malá budící síla může způsobit velké změny v kmitajícím systému.

8 6.Jakým způsobem se transformuje napětí a proud, známe-li počet závitů primárního vinutí N1 a počet závitů sekundárního vinutí N2 transformátoru?, kde N je počet závitů cívky, U je efektivní napětí a I efektivní hodnota proudu. V dobrém transformátoru se tedy energie ani neztrácí, ani nevzniká. 7.Uveďte pravdivostní tabulku negovaného logického součinu a nakreslete jeho realizaci pomoci hradla(hradel) Značení Pravdivostní tabulka X1 X2 Y

9 IZSE/ZKT4 1) Uveďte a popište Coloumbův zákon. Lze nalézt nějaké analogie s tímto zákonem? Pokud ano, jaké? Coulombův zákon vyjadřuje vztah mezi elektrickým nábojem a elektrickou silou. Velikost elektrické síly, kterou na sebe působí dvě tělesa s elektrickým nábojem, je přímo úměrná velikosti nábojů Q 1, Q 2 a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti r., kde ε 0 je permitivita vakua, a ε r je relativní permitivita. Ekvivalentní s Coulombovým zákonem je Gaussův zákon elektrostatiky. Analogie mezi elektřinou a gravitací. Newtonův a Coulombův zákon. 2) Definujte kapacitu a napište statickou definice vlastní a vzájemné indukčnosti. Statická definice je závislá na velikosti a tvaru vodiče. Vlastní indukčnost tenké vodivé smyčky je rovna podílu magnetického toku procházejícího smyčkou a proudu, který jej vyvolal., kde Φ je magnetický indukční tok smyčkou, I je elektrický proud. Vzájemná indukčnost, kde U e1 je indukované elektromotorické napětí v první cívce vyvolané změnou elektrického proudu di 2 v druhé cívce. 3) Uveďte amperův zákon v obecném tvaru. Jakým způsobem se pomocí něho vypočítá intenzita mag. pole H v okolí přímého vodiče?, B je magnetická indukce, I celk je celkový proud protékající skrz libovolnou plochu s hranicí C, n 0 je permeabilita vakua 4) Nakreslete fázorový diagram pro sériovou kombinaci rezistoru a kapacitoru připojenou ke zdroji napětí. 5) Nakreslete třífázovou rozvodnou soustavu v zapojení do trojúhelníka a popsat fázové poměry a jak je to u tohoto zapojení s fázovým a sdruženým napětím resp. proudem? 6) popište, co je polovodič a jak se liší typ P a typ N Polovodič je pevná látka, jejíž elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách, a dá se změnou těchto podmínek snadno ovlivnit. Mezi polovodiče patří prvky křemík, germanium, selen, P a N viz prezentace s obrazky 7) log. člen NOR, pravdivostní tabulka + jak je realizováno pomocí hradel

10 IZSE/ZKT5 1.Definujte intenzitu elektrického pole E.Jak souvisí se silovým působením v poli? Intenzita elektrického pole (též elektrická intenzita) je fyzikální veličina, vyjadřující velikost a směr elektrického pole. Je definována jako elektrická síla působící na těleso s kladným jednotkovým elektrickým nábojem., kde je elektrická síla, Q je elektrický náboj. 2.Jakým způsobem aplikujeme metodu zrcadlené při výpočtech elektrostatického pole v okolí vodivých ploch?lze ji použít i v jiných případech nebo při výpočtech jiných polí? 1. Tato metoda využívá větu o jednoznačnosti řešení a je vhodně použitelná pro soustavy vodivé plochy (nebo plošného rozhraní dielektrik) a bodového náboje (případně lineárního vodiče rovnoběžného s plochou). Způsob řešení spočívá v tom, že k původním nábojům se zavedou symetrické náboje s opačnou polaritou, a tím se dosáhne shody ekvipotenciálové plochy s danou plochou vodiče. Podle věty o jednoznačnosti to bude zároveň hledané řešení. Symetrickým zobrazením je pro rovinné plochy zrcadlení, pro válcové a kulové je to válcová resp. kulová inverze. Takovými vhodnými případy jsou např.: rovinná plocha a malý počet bodových nábojů rovinná plocha a malý počet s ní rovnoběžných lineárních vodičů kulová plocha a bodový náboj nebo dvě nesoustředné kulové plochy válcová plocha a bodový náboj nebo dvě nesoustředné válcové plochy plocha ve tvaru klínu s vrcholovým úhlem rovným celočíselné části 360 a malý počet bodových nábojů plocha ve tvaru klínu s vrcholovým úhlem rovným celočíselné části 360 a malý počet s ní rovnoběžných lineárních vodičů. 3.Stručně vysvětlete pojmy:proudová čára a proudová trubice.definujte proudovou hustotu. Rychlost částice v libovolném místě proudu je tečnou k proudnici. Každým bodem proudící kapaliny prochází právě jedna proudnice. Proudnice se nemohou vzájemně protínat. Proudnice lze využít ke grafickému zobrazení proudění. Jsou-li proudnice rovnoběžné, jedná se o laminární proudění, jsou-li proudnice různoběžné a různě stočené, jedná se o turbulentní proudění. Představíme-li si uvnitř kapaliny uzavřenou křivku, pak každým bodem této křivky prochází právě jedna proudnice. Protože se proudnice neprotínají, je těmito proudnicemi ohraničen určitý prostor. Tento prostor se nazývá proudová trubice. Protože se kapalina, která protéká proudovou trubicí pohybuje podél této trubice (vektor rychlosti je k proudové trubici tečný), je tato kapalina proudovou trubicí uzavřena. Z trubice nemůže kapalina odtéci a nemůže do ní žádná kapalina přitéci z vnějšího prostoru trubice

11 4.Uveďte a popište Faradayův indukční zákon(zákon elektromagnetické indukce).jaký je jeho význam pro praxi? 1. Tento zákon pojednává o vzniku elektrického napětí v uzavřeném elektrickém obvodu, který je způsoben změnou magnetického indukčního toku, což je označováno jako elektromagnetická indukce. Využití: izolace různých napěťových soustav 2.F(zákon) A=Mm/F*Y Mm-hmotnost vylucujici latky,a- elektrochemicky ekvivalent latky,f-faradaova konstanta, 1.F m=a*q=a*i*t I= proud T=casovy interval po kterem procházel el. proud Q-elementarni naboj 5.Nakreslete třífázovou rozvodnou soustavu v zapojení do trojúhelníka a stručně popište fázové poměry.jak je to u tohoto zapojení s fázovým sdruženým napětím resp. Proudem? v normální zásuvce je vyvedena pouze jedna fáze (levá zdířka), nulový vodič (pravá zdířka) a ochranný vodič (kolík). Snaha o rovnoměrné zatížení fází, aby v nulovém vodiči tekl, co nejmenší proud. Některé spotřebiče s velkým výkonem (čerpadla, cirkulárky, stroje v továrnách) se připojují na všechny tři fáze (pětikolíková zásuvka: tři fáze, nulový vodič a chranný vodič). 6.Nakreslete jednocestný diodový usměrňovač.popište jeho funkci a případná omezené. Jednocestný usměrňovač propouští pouze jednu půlvlnu vstupního napětí. Má tudíž pouze poloviční účinnost a používá se především u zařízeních s velmi nízkým odběrem proudu. Jde o nejjednodušší zapojení usměrňovače, které vyžaduje pouze jednu diodu.

12 7.Uveďte pravdivostní tabulky logických funkcí NAND a NOR a nakreslete jejich realizací pomocí hradla(hradel)

13 IZSE/ZKT6 1) Gaussova věta. Jak se využívá v elektronice 2) Je elektrické pole větší v části kondenzátoru tvořené vzduchem a nebo slídou a proč? 3) Co je elektrický proud a jak vzniká 4) 5) 6) Nakreslete gretzův usměrňovač a popište k čemu se usměrňovače používají. 7) Napište všechny hradla, které znáte a jejich schematické značky