inzynieria elektryczna-1sciagi z wykladu.doc

(159 KB) Pobierz
Indukcyjność

Ładunek elektryczny- rozpoznajemy poprzez obserwowanie ciała zawierającego tę cechę. Jest skwantowany (ma ładunek elementarny), oznaczamy q lub Q. Jednostką jest 1 Kulomb. Ładunek elementarny 1e=1,602*10-19C. Ładunek może być dodatni lub ujemny. Przeciwne się przyciągają a takie same się odpychają. Ładunek elektrony -1,6+02*10-19C. Elektron znajduje się w atomach na powłoce elektronowej, krążą wokół jądra i jest ładunkiem ujemnym elementarnym. Ładunki dodatnie to protony. Są to wielokrotności ładunku elementarnego dodatniego. Znajdują się w jądrze

Elektrony walencyjne- najmniej związane z jądrem, znajdują się na ostatniej powłoce.

1ºciała stałe                                  2º metale

 

 

 

 

W metalach elektrony walencyjne stają się elektronami swobodnymi, tracą przynależność do stanu.

W momencie, kiedy pojawi się pole elektryczne to elektrony zaczną się poruszać w określonym kierunku pola elektrycznego. Ten uporządkowany ruch elektronów nazywa się prądem elektrycznym.

Pole elektryczne- przestrzeń o zmiennych wartościach (wytworzone przez ładunek)

 

 

Prawo Culomba  F=k*(q1*q2)/r2 gdzie k- współczynnik r2-kwadrat odległości

Jeden ładunek wytwarza pole a to pole oddziałuje na drugi ładunek=> siła wzajemnego oddziaływania jest wprost proporcjonalna.

Natężenie pola elektrycznego- wielkość wektorowa  E=lim(q->0) F/q gdzie E- natężenie pola elektrycznego, F- siła, q-ładunek. Pola w sposób graficzny zapisujemy jako linie sił. Linie sił pola elektrycznego są styczne do wektora natężenia pola elektrycznego. Pokazują tor ruchu z dodatniego ładunku do ujemnego

 

 

 

 

 

 

Metale- to przewodniki pierwszego rodzaju. W tych przewodnikach cząstkami przewodzącymi są elektrony. Ładunki dodatnie stanowią siatkę krystaliczną (nie poruszają się). Dobrze przewodzą prąd.

Przewodniki II rodzaju- mogą przewodzić jony dodatnie i ujemne.

Natężenie pola elektrycznego- oznaczamy literą i lub I. Jest to stosunek ładunku ∆Q przepływającego przez przekrój przewodnika w bardzo małym odstępie czasu, do tego czasu ∆t, gdy ∆t->0.    i=lim(∆t->0) ∆Q/∆t=dQ/dt. Jednostką natężenia elektrycznego jest amper. Do pomiaru natężenia prądu elektrycznego jest amperomierz.

Napięcie elektryczne W=Fśr*∆l  gdzie W- praca, F-siła zależna od natężenia, ∆l- odległość elementarna.

Napięcie elektryczne pomiędzy dwoma punktami A i B w polu magnetycznym to stosunek pracy wykonywanej przy przeniesieniu małego ładunku próbnego z punktu A do punktu B do tegoż ładunku przy założeniu że q->0.  UAB=lim(q->0) WAB/q. Jednostką napięcia jest 1V. Przyrządem do pomiaru napięcia jest woltomierz.

Potencjał- stosunek pacy wykonanej przy bardzo powolnym przemieszczaniu bardzo małego ładunku q z danego punktu do nieskończoności tegoż ładunku  UAB=VA-VB gdzie V-potencjał.

Warunki płynięcia prądu: muszą istnieć nośniki prądu , musi istnieć różnica potencjałów.

Rodzaje materiałów o pośrdnich właściwościh: przewodniki, izolatory, półprzewodniki.

Źródło napięci przekazuje swoją energię do odbiornika.

 

 

 

Element obwodu elektrycznego- część obwodu niepodzielona pod względem funkcjonalnym.

Elementy obwodu: pasywne(oporniki, kondensatory i cefki) i aktywne (źródła napięcia i prądu). Każdy element obwodu ma dwie końcówki, dzięki którym może być połączony z innymi elementami. Jeżeli mamy pewien zbiór napięcia połączonych tak, że na zewnątrz wprowadzone są tylko dwie końcówki to taki układ nazywamy gałęzią. Są dwa podstawowe rodzaje połączeń:

równoległe (wszystkie elementy są pod tym samym napięciem),

 

 

 

 

szeregowe (przez wszystkie elementy obwodu płynie ten sam prąd).

 

 

Oczko obwodu elektrycznego- zbiór gałęzi tworzących zamkniętą drogę dla przepływu prądu o takiej własności, że po usunięciu dowolnej gałęzi pozostałe nie tworzą drogi zamkniętej.

Prawo Ohma: prąd płynący w obwodzie jest proporcjonalny do napięcia I~U              U=R*I. Napięcie U mierzone na końcówkach przewodnika o rezystencji R podczas przepływu prądu I jest równe iloczynowi rezystencji i prądu. Jednostką rezystencji jest 1 Ohm.                               

 

 

 

 

PRACA I MOC ELEKTRYCZNA

 

 

 

 

 

dW=(VA-VB)dq

i- zmiana ładunku w czsie (natężenie prądu elektrycznego)

i=dq/dt

dq=idt

VAB=VA-VB

dW=VAB*i*dt.

W=(całka od 0 do t)VABidt

W  VAB(t), i(t) -są to wartości chwilowe, mogą zmieniać się w czasie

VAB=const.(t)

I=const(t)

P=VAB*I (jednostką pracy jest wat)

I Prawo Kirchoffa- suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających z węzła. I1+I4=I2+I3                            ΣIk=0

Algebraiczna suma prądów w węźle jest równa 0.

 

 

 

 

 

 

Suma prądów wpływających do danego fragmentu węzła jest równa sumie prądów wypływających z danego fragmentu węzła.

II Prawo Kirchoffa-suma napięć źródłowych w dowolnym oczku obwodu prądu elektrycznego jest równa sumie iloczynów rezystancji i prądów gałęzi należących do danego oczka.

 

 

 

 

 

 

E1-żródło napięć, R- rezystancja, U-strzałkujemy przeciwnie do prądu.

 

 

 

 

E1+E4=R1I1+R2I2+R3I3

 

 

 

 

a,b-węzły

E1=10V                            R1=R2=R3=1Ώ

E2=5V                                          R4=2Ώ

E3=10V                            R5=2Ώ

Jakie są prądy I1,I2,I3=?

dla a=I1+I2-I3=0

oczko I

-E1-E2-I1R1=0

-10-5-I11-I12=0

-15-3I1=0

I1=-5 A

oczkoII

E2+E3-I3R3-I3R4=0

I2=-I1+I3

Układ szeregowy oporników- można zastąpić jednym opornikiem o Rezystancji R2, tak dobranej, aby przy tym samym prądzie I napięcie U na jego zaciskach było równe napięciu na zaciskach całego układu.

 

 

 

U1+U2+U3+U4=U

R1I+R2I+R3+R4I=RzI /I

R1+R2+R3+R4=Rz

Rezystancja zastępcza Rz układu szeregowego kilku oporników jest równa sumie rezystancji poszczególnych oporników.

Układ równoległy- wszystkie elementy pod tym samym napięciem

 

 

 

 

I1=U/R1              I2=U/R2              I3=U/R3

I=I1+I2+I3= U/R1+ U/R2+ U/R3=V(1/R1+1/R2+1/R3)

I=U/Rz

Odwrotność Rz układu II oporników jest równa sumie odwrotności rezystancji

 

 

 

1/Rz=1/2Ώ+1/3Ώ=5/6Ώ

Rz=1,2 Ώ

Prawo Joulia

 

 

 

U=R*i                            i-zmienia się chwilowo

p=U*i

Dla I=const

U=const.

U=R*I

P=R*I2

P=U2/R

W=U2/R=I2RT

Qc=W                            [J]

 

Energia elektryczna pobrana przez element rezystancyjny zamienia się w całości w ciepło

Qc=0,24*R*I2*t [cal]

0,24 [cal/J] cieplny równoważnik energii

Qc=860*P*t [kcal]               t[h]              P=[kW]

 

 

 

 

Kierunek prądu elektrycznego określa kierunek umowny ładunków dodatnich (ładunki ujemne przepływają w kierunku ujemnym)

 

Rzeczywiste i idealne źródła napięcia

Zadaniem źródła jest wytworzenie różnicy potencjałów. Służą do zasilania różnego rodzaju odbiorników.

 

 

 

 

 

Rw=rezystancja wewnętrzna- na niej wydziela się ciepło.

Bilans mocy

Źródło wydziela moc                P=V*I

Pz=E*I- moc wytworzona w źródle 

Ppw=Uabw*I- moc przekazywana odbiornikowi

P`z=Pw+Pp

EI=Rw*I2+VabI //I

Uab=E-Rw*I

 

Charakterystyka prądowo napięciowa dal rzeczywistego źródła napięcia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Charakterystyczne punkty:

1º gdy I=0 stan jałowy źródła (prąd nie jest pobierany ze źródła wtedy Vab=V0=E- napięcie stanu jałowego

2ºstan zwarcia Iz

gdy R=0

Iz=E/Rw (w stanie zwarcia prąd...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin