Základní definice el. veličin



Podobné dokumenty

15. Elektrický proud v kovech, obvody stejnosměrného elektrického proudu

ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 06 ELEKTRICKÝ PROUD - část 01

ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Elektrický proud 2. Zápisy do sešitu

Základní vztahy v elektrických

Elektrický proud. Opakování 6. ročníku

20ZEKT: přednáška č. 3

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

Fyzika I. Obvody. Petr Sadovský. ÚFYZ FEKT VUT v Brně. Fyzika I. p. 1/36

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

Ekvivalence obvodových prvků. sériové řazení společný proud napětí na jednotlivých rezistorech se sčítá

Kirchhoffovy zákony. Kirchhoffovy zákony

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

I dt. Elektrický proud je definován jako celkový náboj Q, který projde vodičem za čas t.

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Elektrický proud v kovech Odpor vodiče, Ohmův zákon Kirchhoffovy zákony, Spojování rezistorů Práce a výkon elektrického proudu

Elektronika ve fyzikálním experimentu

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY

Laboratorní úloha č. 2 - Vnitřní odpor zdroje

TEORIE ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

FYZIKA II. Petr Praus 6. Přednáška elektrický proud

Základní elektronické obvody

Elektromagnetismus. - elektrizace třením (elektron = jantar) - Magnetismus magnetovec přitahuje železo zřejmě první záznamy o používání kompasu

Elektrostatika _Elektrický náboj _Elektroskop _Izolovaný vodič v elektrickém poli... 3 Izolant v elektrickém poli...

Studijní opory předmětu Elektrotechnika

Vítězslav Stýskala, Jan Dudek. Určeno pro studenty komb. formy FBI předmětu / 06 Elektrotechnika

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Základy elektrotechniky (ZELE)

Obvodové prvky a jejich

ELT1 - Přednáška č. 6

2. Elektrické proudové pole

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Pracovní list žáka (SŠ)

Název: Měření napětí a proudu

12. Elektrotechnika 1 Stejnosměrné obvody Kirchhoffovy zákony

Vítězslav Stýskala TÉMA 1. Oddíly 1-3. Sylabus tématu

Stavba hmoty. Název školy. Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm

Základy elektrotechniky a výkonová elektrotechnika (ZEVE)

Elektrický proud. Elektrický proud : Usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem. Kovy: Usměrněný pohyb volných elektronů

Základy elektrotechniky

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_11_ZT_E

Ohmův zákon, elektrický odpor, rezistory

I. STEJNOSMĚ RNÉ OBVODY

U R U I. Ohmův zákon V A. ohm

F - Sériové a paralelní zapojení spotřebičů

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

Elektrotechnika - test

Osnova: 1. Zdroje stejnosměrného napětí 2. Zatěžovací charakteristika

Úvod do elektrokinetiky

EUROPEAN TRADESMAN PROJECT NOTES ON ELECTRICAL TESTS OF ELECTRICAL INSTALLATIONS. Použití měřících přístrojů

4 DIELEKTRICKÉ OBVODY ZÁKLADNÍ POJMY DIELEKTRICKÝCH OBVODŮ Základní veličiny a zákony Sériový a paralelní

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického proudu

Kirchhoffovy zákony

jádro: obal: e n neutron, p proton, e elektron a) at. jádro velká hmotnost (n 0 ) b) el.obal velký rozměr

R 4 U 3 R 6 R 20 R 3 I I 2

VÝKON ELEKTRICKÉHO PROUDU, PŘÍKON

VY_32_INOVACE_6/15_ČLOVĚK A PŘÍRODA. Předmět: Fyzika Ročník: 6. Poznámka: Vodiče a izolanty Vypracoval: Pták

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

Ohmův zákon Příklady k procvičení

F - Ohmův zákon VARIACE

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Klíčová slova: elektrický zdroj, řazení zdrojů, sériové, paralelní, smíšené

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Základy elektrotechniky

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách

Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického napětí

Řešení elektronických obvodů Autor: Josef Sedlák

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

Pracovní list žáka (ZŠ)

3.2. Elektrický proud v kovových vodičích

Úloha 1 Multimetr. 9. Snižte napájecí napětí na 0V (otočením ovládacího knoflíku výstupního napětí zcela doleva).

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ)

C p. R d dielektrické ztráty R sk odpor závislý na frekvenci C p kapacita mezi přívody a závity

- Stabilizátory se Zenerovou diodou - Integrované stabilizátory

OSNOVA PRO PŘEDMĚT ELEKTROTECHNIKA 1

Příklady: 28. Obvody. 16. prosince 2008 FI FSI VUT v Brn 1

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

Měření výkonu jednofázového proudu

Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava MĚŘENÍ NA JEDNOFÁZOVÉM TRANSFORMÁTORU.

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

Střední od 1Ω do 10 6 Ω Velké od 10 6 Ω do Ω

Název: II.FYZIKÁLNÍ TESTY SOUHRNNÉ OPAKOVÁNÍ VY_52_INOVACE_F2.19. Vhodné zařazení: Časová náročnost: 45 minut Ověřeno:

Cvičení 11. B1B14ZEL1 / Základy elektrotechnického inženýrství

5.8 Jak se změní velikost elektrické síly mezi dvěma bodovými náboji v případě, že jejich vzdálenost a) zdvojnásobíme, b) ztrojnásobíme?

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřený předmětem jsou v tomto případě polovodičové diody, jejich údaje jsou uvedeny v tabulce:

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Fyzika. 8. ročník. LÁTKY A TĚLESA měřené veličiny. značky a jednotky fyzikálních veličin

5. ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ

Základní pasivní a aktivní obvodové prvky

Transkript:

Stýskala, 2002 L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y Vítězslav Stýskala, Jan Dudek Oddíl 1 Určeno pro studenty komb. formy FBI předmětu 452081 / 06 Elektrotechnika Základní definice el. veličin Elektrický proud ( I ): Je to tok volných nosičů el. nábojů za určitý čas, měří se měřícím přístrojem (dále jen MP) zvaným ampérmetr zapojeným do série, základní jednotkou je A (ampér). Elektrické napětí ( U ): Je dáno rozdílem potenciálů. Rozlišujeme napětí elektromotorické, resp. svorkové u el. zdrojů a tzv. úbytek napětí na svorkách pasivního spotřebiče vzniklým vlivem protékajícího proudu. Napětí měří se MP zvaným voltmetr zapojeným paralelně k měřenému objektu, základní jednotkou je V (volt). Odpor ( R ): Je významnou vlastností všech látek, jejíž prostřednictvím brání průchodu el. Proudu obvodem. Měří se MP zvaným ohmetr zapojovaným paralelně k měřenému objektu, základní jednotkou je Ω (ohm). Prvek reprezentující tuto vlastnost se nazývá rezistor. Směr úbytku napětí na něm je shodný se směrem proudu. Vodiče: Představují je látky s velmi malým odporem protékajícímu proudu, např. stříbro, měď, zlato, hliník, ocel, atd. Vodivá látka může být všech 3 skupenství. Izolanty: Představují je látky s velmi velkým odporem protékajícímu proudu, např. plasty, suché dřevo, sklo, papír, žula, bavlna, ale i např. vzduch, olej, apod. 1

Některé základní veličiny iny v elektrotechnice elektrický proud I (A) elektrické napětí U (V) Topologie elektrických obvodů 2

Rozdělen lení prvků el.obvodů Prvky aktivní (zdroje) pasivní (spotřebi ebiče) e) ideáln lní (pouze jedna požadovan adovaná vlastnost) reáln lné (kromě požadovan adované vlastnosti navíc nežádouc doucí parazitní vlastnosti Aktivní prvky obvodu U = U i - ΔU i = U i R i.i 3

Pasivní prvky elektrického obvodu Rezistor Cívka (Induktor( Induktor) Kondenzátor (Kapacitor( Kapacitor) Značka a volt-amp ampérová charakteristika rezistoru U = R I 4

Značka a weber-amp ampérová charakteristika cívky (induktoru( induktoru) Značka a coulomb-voltov voltová charakteristika kondenzátoru (kapacitoru( kapacitoru) 5

Náhradní schéma reáln lné cívky Stejnosměrné obvody Základní vztahy 1. Ohmův zákon (O. Z. ) 2. Aplikace O. Z. 3. Kirchhoffovy zákony (K. Z.) 4. Řazení pasívních prvků 5. Výkon a práce (energie) DC proudu 6. Zdroje DC 7. Řazení DC zdrojů 6

A. Obvody stejnosměrné (DC) Ve stejnosměrných obvodech má elektrický proud stále jeden směr a stálou velikost. Ohmův zákon: proud obvodem je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný velikosti odporu. I = U /R Georg Simon OHM (1787-1854) Ohmův zákon - aplikace Úbytek napětí na spotřebiči (směr úbytku je dán směrem proudu) Δ U = R I Velikost odporu (např. při jeho určení na základě měření Ohmovou metodou) je R = U / I 7

Pomůcka k Ohmovu zákonu U I R Gustav RobertKIRCHHOFF (1824-1887) Kirchoffovy zákony (K. Z.) 1847 I. K. Z. : Součet* všech proudů v uvažovaném uzlu je roven nule. *Pozn. V případě stejnosměrných obvodů se jedná o algebraické součty. 8

Gustav RobertKIRCHHOFF (1824-1887) Kirchoffovy zákony (K. Z.) II. K. Z. : Součet* všech napětí (napětí elektromotorických i úbytků na spotřebičích) v uzavřeném el. obvodu je roven nule. Řazení pasívních prvků -rezistorů Sériové - výsledná hodnota je dána součtem hodnot jednotlivých rezistorů. I = konst. R = R + R +... + V(s) 1 2 R n Paralelní - výsledná hodnota (její převrácená hodnota) je dána součtem převrácených hodnot jednotlivých rezistorů. U = konst. 1 R 1 = R 1 + R +... + 1 V(p) 1 2 R n Smíšené - neexistuje obecný univerzální vztah, řeší se postupným zjednodušováním (per partes) s využitím výše uvedených vztahů. 9

Rezistory paralelně Rezistory v sériis rii U 1 = R 1 I U 2 = R 2 I U 3 = R 3 I U = U 1 + U 2 + U 3 10

Metody řešení lineárn rních obvodů 1. metoda postupného zjednodušov ování obvodu, 2. řešení obvodu pomocí Kirchhoffových zákonů, 3. metoda smyčkových proudů, 4. metoda uzlových napětí, 5. metoda řezu, 6. metoda založen ená na principu superpozice, apod. 1. Metoda postupného zjednodušov ování obvodu Rezistory (prvky) v sériis Rezistory (prvky) paralelně Transfigurace s prvky (nepovinná) 11

Transfigurace (nepovinná) Příklad #1 Určete proud I sériovým obvodem a jednotlivé úbytky napětí U 1, U 2, U 3, U 4 na rezistorech dle schématu. Proveďte kontrolu správnosti výpočtu. Měřící přístroje uvedené ve schématu mohou sloužit ke kontrole vypočtených hodnot veličin. R 1 = 10Ω R 2 = 10Ω R 3 = 5Ω R 4 = 20Ω V 1 V 2 V 3 V 4 U Z = 90V - + A I 12

Řešení # 1 1. K určení hodnoty proudu obvodem využijeme Ohmův zákon (viz. str. 4). Celkový odpor je v sériovém zapojení dán součtem jednotlivých (viz. str. 7). 2. Jednotlivé úbytky napětí na rezistorech jsou dány součinem hodnoty protékajícího proudu rezistorem a hodnoty rezistoru, polarita je shodná se směrem proudu (viz. str. 5). R V = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 = 45 Ω ΔU 1 = R 1 I = 20V ΔU 2 = R 2 I = 20V ΔU 3 = R 3 I = 10V ΔU 4 = R 4 I = 40V Kontrola: ΣU = U 1 + U 2 + U 3 + U 4 U Z = 0 U Z = 90V - + 3. Kontrolu výpočtu provedeme užitím II. K. Z., viz. str. 6. I = U Z / R V = 2A Příklad 2: Řešení obvodu metodou smyčkových proudů Definujeme 3 proudy, 2 smyčky R 1 I 1 + R 3 (I 3 ) - U 1 = 0 R 3 (-I 3 ) + U 2 - R 2 I 2 = 0 2 resp. pro definované smyčky jen s proudy I A, I B aplikace I. Kirchhoffova zákona I 1 = I A, I 2 = -I B, I 3 = I A - I B platí : R 1 I A + R 3 (I A - I B ) - U 1 = 0 R 3 (I B - I A ) + U 2 + R 2 I B = 0 Aplikací II. Kirch. zák. vzniknou 2 rovnice o 2 neznámých 13

Pomůcka k určení základních vztahů mezi veličinami a jejich jednotkami v DC obvodech U 2 /R R I 2 U I P R U/R P I U R P/U P /R U/I U 2 /P P/I R I P/I 2 Výkon stejnosměrného proudu Průchodem spotřebičem vykoná el. proud el. práci (energii) značenou W, resp. A. El. práce za čas je elektrický výkon. V DC obvodech se výkon určuje se zpravidla výpočtem, např. pomocí údajů z MP. Základní jednotkou je W (watt). P = A/t = R I 2 = U I = U 2 / R 14

Zdroje stejnosměrného proudu a napětí - BATERIE Suchý článek : je primárním zdrojem, zpravidla má tvar válcové nádoby ze zinkového plechu ( - pól ), uvnitř uhlíková elektroda ( + pól ) v roztoku chloridu amonného (elektrolyt). Jsou jednorázové. Další používané druhy jsou např. lithiové. Akumulátory : je sekundárním zdrojem. Pro použití např. v automobilech. Mají olověné elektrody v kyselém elektrolytu. Nabíjejí, resp. dobíjejí se (mnoho cyklů) buď z automobilového alternátoru resp. DC generátoru nebo ze síťové nabíječky. Další používané druhy jsou např. suché niklokadmiové (NiCd) - (svítilny, vysílačky, hračky), lithiové (mobilní telefony, vysílačky, kamery, notebooky, palmtopy), apod. Zdroje stejnosměrného proudu a napětí - jiné Stejnosměrné generátory (dynama) Usměrňovače (řízené, neřízené) Termoelektrický (Seebeckův) článek Fotovoltaické články 15

Řazení článků Paralelní spojení U = konst. 1,5 V POUŽÍVÁ SE PŘI POTŘEBĚ ZVÝŠENÍ PRUDOVÉHO ODBĚRU SPOTŘEBIČEM, PŘI U = konst.. Sériové spojení U = U 1 + U 2 + +U n 4 x 1,5V = 6V POUŽÍVÁ SE PŘI POTŘEBĚ ZVÝŠENÍ HODNOTY NAPĚTÍ, PŘI I = konst. U nelineárních prvků NEPLATÍ Ohmův zákon, proto je nelze řešit metodou postupného zjednodušování. Řešení: a) Linearizace charakteristiky tj náhrada charakteristiky odporem, příp. zdrojem napětí (tak se používá u diod) b) Náhrada V-A charakteristiky Thaylorovým polynomem c) U obvodů s jedním nelineárním prvkem sestavení náhradního schématu tj. zdroje a impedance v místě vřazení prvku, grafickou metodou se určí průsečík (prac. bod) Nelineární obvody 16