Základní pasivní a aktivní obvodové prvky

Podobné dokumenty
Obvodové prvky a jejich

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

TEORIE ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Základní elektronické obvody

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

ELT1 - Přednáška č. 6

Přehled veličin elektrických obvodů

20ZEKT: přednáška č. 3

Základní vztahy v elektrických

Osnova kurzu. Základy teorie elektrického pole 2

Základní zákony a terminologie v elektrotechnice

u = = B. l = B. l. v [V; T, m, m. s -1 ]

1. ÚVOD DO TEORIE OBVODŮ

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka

Doporučená literatura

Elektromagnetismus 163

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

15. Elektrický proud v kovech, obvody stejnosměrného elektrického proudu

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

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

ELEKTROTECHNIKA A INFORMATIKA

Základní otázky ke zkoušce A2B17EPV. České vysoké učení technické v Praze ID Fakulta elektrotechnická

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ. MEII Měření na pasivních součástkách

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

Základy elektrotechniky

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

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

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Základy elektrotechniky - úvod

Měření závislosti indukčnosti cívky (Distribuce elektrické energie - BDEE)

3. Kmitočtové charakteristiky

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz

Měření permitivity a permeability vakua

Nezávislý zdroj napětí

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

Elektromechanický oscilátor

Základy elektrotechniky (ZELE)

Elektromagnetické pole, vlny a vedení (A2B17EPV) PŘEDNÁŠKY

ZEL. Pracovní sešit. Základy elektrotechniky pro E1

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu

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

FYZIKA II. Petr Praus 6. Přednáška elektrický proud

Pasivní prvky pro výkonovou elektroniku

Laboratorní měření 1. Seznam použitých přístrojů. Popis měřicího přípravku

18. Stacionární magnetické pole

4. NELINEÁRNÍ NESETRVAČNÉ OBVODY

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

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

KABELOVÉ VLASTNOSTI BIOLOGICKÝCH VODIČŮ. Helena Uhrová

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

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

Stacionární magnetické pole. Kolem trvalého magnetu existuje magnetické pole.

Pasivní obvodové součástky R,L, C. Ing. Viera Nouzová

Cvičení 11. B1B14ZEL1 / Základy elektrotechnického inženýrství

Název: Autor: Číslo: Srpen Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Zapnutí a vypnutí proudu spínačem S.

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL

Vzájemné silové působení

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

Elektrické obvody: teorie a příklady. Martin Černík

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

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

Modelování a simulace Lukáš Otte

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

Číslo: Anotace: Září Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

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

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

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

ENERGETICKY OPTIMÁLNÍ NABÍJENÍ KAPACITORU

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Datum tvorby

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

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V KOVECH

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů. Jiří Dřínovský UREL, FEKT, VUT v Brně

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

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Magnetické pole se projevuje silovými účinky - magnety přitahují železné kovy.

Elektronika ve fyzikálním experimentu

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

Fyzikální praktikum II - úloha č. 5

Elektrická kapacita a indukčnost

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS kontrolní otázky a odpovědi

Název: Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost

Návrh toroidního generátoru

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

FBMI. Teoretická elektrotechnika - příklady

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

V ZÁKON ELEKTRICKÝ ODPOR

FYZIKA II. Petr Praus 8. Přednáška stacionární magnetické pole (pokračování) a Elektromagnetická indukce

Pracovní list žáka (SŠ)

Transkript:

OBSAH Strana 1 / 21 Přednáška č. 2: Základní pasivní a aktivní obvodové prvky Obsah 1 Klasifikace obvodových prvků 2 2 Rezistor o odporu R 4 3 Induktor o indukčnosti L 8 5 Nezávislý zdroj napětí u 16 6 Nezávislý zdroj proudu i 17 7 Výpočetní příklady 18 8 Literatura 21 4 Kapacitor o kapacitě C 12

1 Klasifikace obvodových prvků Podle počtu svorek n-póly n-brany (2n-póly) Z energetického hlediska Pasivní prvky - elektrická energie se v nich mění na jinou formu nebo se dočasně akumuluje a může se zase do obvodu vracet. Aktivní prvky - trvale dodávají elektrickou energii, kterou získávají přeměnou z jiné formy energie. 1 KLASIFIKACE OBVODOVÝCH PRVKŮ Strana 2 / 21

Podle typu charakteristik lineární nelineární Základní dvojpóly pasivní - platí spotřebičová orientace (stejný směr) proudu a napětí rezistor (ideální odporník) o odporu R induktor (ideální cívka) o indukčnosti L kapacitor (ideální kondenzátor) o kapacitě C aktivní - platí zdrojová orientace (opačný směr) proudu a napětí ideální zdroj napětí u(t) ideální zdroj proudu i(t) 1 KLASIFIKACE OBVODOVÝCH PRVKŮ Strana 3 / 21

2 REZISTOR O ODPORU R Strana 4 / 21 2 Rezistor o odporu R Rezistor představuje v obvodech nevratné přeměny elektrické energie Odpor rezistoru je R = ρ l S [Ω], kde ρ [Ωm] je rezistivita (měrný odpor) rezistoru, materiálová konstanta, l [m] je délka rezistoru, S [m 2 ] je příčný průřez rezistoru. V rezistoru se přeměňuje energie daná okamžitou hodnotou výkonu p(t) = u(t) i(t) = R i 2 (t) = u2 (t) R [W]

2 REZISTOR O ODPORU R Strana 5 / 21 Voltampérová charakteristika lineárního rezistoru je dána Ohmovým zákonem u(t) = R i(t) nebo i(t) = G u(t), kde R [Ω] je odpor rezistoru v Ohmech G [S] je vodivost rezistoru v Siemensech u(t) [V] je časový průběh (rozdílu) napětí (potenciálů) na rezistoru i(t) [A] je časový průběh proudu rezistorem Pozor - v Ohmově zákonu je nezbytně nutné, aby si napětí na rezistoru, proud rezistorem a odpor rezistoru vzájemně odpovídaly

2 REZISTOR O ODPORU R Strana 6 / 21

2 REZISTOR O ODPORU R Strana 7 / 21 Zkrat a rozpojený obvod - speciální případy rezistorů : R = 0 Ω - zkrat napětí na rezistoru (dvojpólu) musí být nulové, rezistorem (dvojpólem) může téci libovolný proud, R = Ω - rozpojený obvod napětí na rezistoru (dvojpólu) může být libovolné, rezistorem (dvojpólem) musí téci nulový proud,

3 INDUKTOR O INDUKČNOSTI L Strana 8 / 21 3 Induktor o indukčnosti L Induktor představuje v obvodech akumulovanou energii magnetického pole Indukčnost induktoru (cívky) je L = µn 2S l = µ 0 µ r N 2S l [H], kde L [H] je indukčnost induktoru (cívky) v jednotkách Henry, µ [H/m] je permeabilita jádra induktoru (cívky) µ 0 = 4π 10 7 [H/m] je permeabilita vakua (též vzduchu) µ r [ ] je relativní permeabilita jádra induktoru (cívky) N [ ] je počet závitů induktoru (cívky) S [m 2 ] je průřez závitů induktoru (cívky) l [m] je délka induktoru (cívky)

3 INDUKTOR O INDUKČNOSTI L Strana 9 / 21 Ampérweberová charakteristika lineárního induktoru je ψ(t) = N φ c (t) = L i(t), kde ψ(t) [Wb] je časový průběh (cívkového magnetického) spřaženého indukčního toku ve Weberech φ c (t) [Wb] je časový průběh (cívkového magnetického) indukčního toku ve Weberech L [H] je indukčnost induktoru v jednotkách Henry i(t) [A] je časový průběh proudu induktorem

3 INDUKTOR O INDUKČNOSTI L Strana 10 / 21 Induktor z hlediska teorie obvodů vztah mezi napětím na induktoru u L (t) a proudem induktorem i L (t): u L (t) = L di L (t) dt resp. i L (t) = i L (t 0 ) + 1 L t t 0 u L (τ)dτ, kde u L (t) resp. i L (t) - napětí resp. proud jako funkce času t resp. τ je čas - nezávislá proměnná funkce proudu a napětí u resp. i je závislá proměnná funkce napětí resp. proudu t 0 [s] je počáteční čas (číslo) kdy začínáme počítat i L (t 0 ) [A] je počáteční proud induktorem (číslo), též počáteční podmínka

3 INDUKTOR O INDUKČNOSTI L Strana 11 / 21

4 KAPACITOR O KAPACITĚ C Strana 12 / 21 4 Kapacitor o kapacitě C Kapacitor představuje v obvodech akumulovanou energii elektrického pole Kapacita kapacitoru (kondenzátoru) je C = ε S d = ε 0ε r S d [F], kde C [F] je kapacita kapacitoru (kondenzátoru) v jednotkách Henry, ε [F/m] je permitivita dielektrika kapacitoru (kondenzátoru) ε 0 = 8.85 10 12 [F/m] je permitivita vakua (též vzduchu) ε r [ ] je relativní permitivita dielektrika kapacitoru (kondenzátoru) S [m 2 ] je průřez desek kapacitoru (kondenzátoru) d [m] je vzdálenost desek kapacitoru (kondenzátoru)

4 KAPACITOR O KAPACITĚ C Strana 13 / 21 Voltcoulombová charakteristika lineárního kapacitoru je q(t) = C u(t), kde q(t) [C] je časový průběh náboje mezi deskami kapacitoru (náboje na kondenzátoru) v Coulombech C [F] je je kapacita kapacitoru v jednotkách Farad u(t) [V] je časový průběh napětí mezi deskami kapacitoru (napětí na kondenzátoru)

4 KAPACITOR O KAPACITĚ C Strana 14 / 21 Kapacitor z hlediska teorie obvodů vztah mezi napětím na kapacitoru u C (t) a proudem kapacitorem i C (t): i C (t) = C du C (t) dt resp. u C (t) = u C (t 0 ) + 1 C t t 0 i C (τ)dτ, kde u C (t) resp. i C (t) - napětí resp. proud jako funkce času t resp. τ je čas - nezávislá proměnná funkce proudu a napětí u resp. i je závislá proměnná funkce napětí resp. proudu t 0 [s] je počáteční čas (číslo) kdy začínáme počítat u C (t 0 ) [A] je počáteční napětí na kapacitoru (číslo), též počáteční podmínka

4 KAPACITOR O KAPACITĚ C Strana 15 / 21

5 Nezávislý zdroj napětí u Ideální zdroj napětí je schopen udržovat na svých svorkách určité napětí s daným časovým průběhem nezávisle na odebíraném proudu Voltampérová charakterisktika ideálního zdroje napětí platná pro libovolný časový okamžik t 0. 5 NEZÁVISLÝ ZDROJ NAPĚTÍ U Strana 16 / 21

6 Nezávislý zdroj proudu i Ideální zdroj proudu je schopen dodávat ze svých svorek určitý proud s daným časovým průběhem nezávisle na vlastnostech připojených obvodů Voltampérová charakterisktika ideálního zdroje proudu platná pro libovolný časový okamžik t 0. 6 NEZÁVISLÝ ZDROJ PROUDU I Strana 17 / 21

7 VÝPOČETNÍ PŘÍKLADY Strana 18 / 21 7 Výpočetní příklady Příklad 2 1: Určete časový průběh proudu rezistorem R v obvodu podle obr. 1, je-li dán odpor rezistoru R = 100 Ω a časový průběh napětí zdroje je u (t) = 20e 100t sin (500t) V. Obrázek 1: Zadaný elektrický obvod.

7 VÝPOČETNÍ PŘÍKLADY Strana 19 / 21 Příklad 2 2: Odhadněte časový průběh proudu kapacitorem o kapacitě C = 330 pf, je-li změřen časový průběh napětí na tomto kapacitoru podle obr. 2. u C (t) [V] 1.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t [μs] -1.5 Obrázek 2: Změřený průběh napětí na kapacitoru.

7 VÝPOČETNÍ PŘÍKLADY Strana 20 / 21 Příklad 2 3: Spočtěte časový průběh proudu induktorem i L (t), je-li dána jeho indukčnost L = 1 mh, časový průběh napětí na induktoru na obr. 3 a počáteční podmínka pro proud induktorem i L (0) = 1 A; u L (t) [V] 1 0 3 4=T 7 8 t [ms] -3 Obrázek 3: Zadaný průběh elektrického napětí na induktoru i L (t).

8 LITERATURA Strana 21 / 21 8 Literatura 1. Havlíček V., Pokorný M., Zemánek I.: Elektrické obvody 1, ČVUT 2005 2. Vysoký P., Malý K., Fábera V.: Základy elektrotechniky, Brno 2003 3. Büscher G.: Elektrotechnik in Bildern, Stuttgart 1943 proudů