Napięcie V - jednostka Volt [V] - źródła napięcia stałego

sinusoidalne zmienne napięcie

Natężenie prądu I - jednostka amper [A]

3 rodzaje oporników:-czynny (rezystencja) R Ω-bierny (reaktancja) X Ω (np. cewka kondensator) -pozorny (impodencja) Z Ω

3 rodzaje mocy- czynna P - jednostka W- bierna Q - jednostka var- pozorna S - jednostka V ∙ A

Praca prądu elektrycznego A - jednostka [J]

1kWh = 3,6 ∙ 10⁶ J

Pojemność kondensatora elektrycznego C - jednostka [F] (Farad)

1µF = 10^-6 F 1nF = 10^-9 F 1pF = 10^-12 F

Ładunek elektryczny Q - jednostka Culomb [C]

Natężenie pola magnetycznego H - jednostka [A/m] amper/metr

Indukcja magnetyczna B - jednostka [T] Tesna

Strumień magnetyczny Ø (si) jednostka [Wb] Weber

Indukcja własna I - jednostka [H] Hemr 1H=1Ω ∙ 1s

Strumień świetlny Øs - jednostka [lm] lumen

Natężenie oświetlenia E - jednostka [lx] lux

Właściwości ciał pod względem elektrycznym CIAŁO przewodnik I Kl metale II Kl elektrolity -- izolatory --półprzewodniki

Przewodniki - elektrony na zewnętrznych powłokach są słabo związane z jądrem

atomu (są elektronami swobodnymi)

Prąd - uporządkowany ruch elektronów

Elektrolity - wodne roztwory kwasów, soli i zasad (jony dodatnie i ujemne)

przemieszczają się, przepływa prąd

Izolatory (dielektryki) elektrony na zewnętrznej powłoce mocno związane

z jądrem atomu, nie przewodzą prądu.

Półprzewodniki - ciało o właściwościach pośrednich, między właściwościami przewodników i izolatorów.

Natężenie prądu elektrycznego - jest to stosunek ładunku elektrycznego przepływający przez

poprzeczny przekrój przewodnika do czasu jego przepływu. i= dq/dt

gdy natężenie jest zmienne w czasie mamy do czynienia z prądem stałym. i= I = const

Gęstość prądu - jego stosunek prądu przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika do pola

tego przekroju. J = I/S w układzie si [A/m²]

Napięcie elektryczne - określa stosunek pracy wykonanej przy przemieszczeniu ładunku Q między dwoma

punktami pola A i B do wartości przemieszczanego ładunku U=A/Q

Potencjał elektryczny - napięcie jakiegoś punktu względem punktu odniesienia (zwykle przyjmujemy

potencjał ziemi któremu przypisujemy potencjał równy zero)

NAPIĘCIE JEST TO RÓŻNICA POTENCJAŁÓW

Rezystancja (opór elektryczny) - Wszystkie ciała stawiają mniejszy lub większy opór

R=p ∙ l/s p - rezystywność (opór własny) materiału przewodnika Ω [mm²/m]

l- długość przewodu [m] ; s - pole przekroju poprzecznego mm²

Rezystancja przewodnika zależna jest od temperatury

R=R₀[1-α(T-T₀)] R- rezystancje w temperaturze bezwzględnej T

R₀ - rezystancje w temperaturze bezwzględnej T₀ zwykłe =293 K (20* C)

Α- współczynnik temperatury rezystancji w [1/K]

Konduktancja (przewodność) jest odwrotnością rezystancji [s- simens] G=1/R

Odwrotnością rezystancji materiału jest konduktywność (przewodność właściwa) γ=1/ς [s/m]

Prawo Ohma- prawo to stwierdza, ze natężenie prądu stałego płynącego przez przewodnik, jest wprost proporcjonalne

do napięcia elektrycznego, u występującego miedzy końcami przewodnika, a odwrotnie proporcjonalne do jego rezystancji I=U/R

I Prawo Kirchhoffa - w każdym węźle obwodu elektrycznego suma prądu wpływającego i wypływającego jest równa 0.

Dotyczy bilansu prądów w węźle obwodu elektrycznego ⁿΣ_k=1 I_k = 0

II prawo Kirchhoffa- w każdym oczku obwodu elektrycznego algebraiczna suma napięć źródłowych i napiec odbiornikowych

musi być równa 0. Dotyczy to prawo bilansu napiec w oczku obwodu elektrycznego.

^mΣ_l=1 E₁ = ⁿΣ_k=1 R_k I_k

Oczkiem obwodu elektrycznego nazywamy zamkniętą drogę dla przepływu prądu elektrycznego zbudowanego z gałęzi.

Rezystory- elementy połączone równolegle maja takie same napięcia na ich zaciskach

Węzeł elektryczny- węzłem obwodu elektrycznego nazywamy punkt przecięcia minimum 3 gałęzi

Gałęzią obwodu elektrycznego - nazywamy integralna cześć tego obwodu przez która przepływa prąd o tej samej wartości natężenia

Rzeczywiste źródła energii jak na przykład ogniwa, generatory, mają różne od zera rezystancje wewnętrzne RW.

Schemat zastępczy tych źródeł rysuje się zazwyczaj w postaci połączenia szeregowego idealnego źródła napięcia i opornika.

Rzeczywiste źródła napięcia charakteryzuje dwa parametry: napięcie źródłowe rezystancji wewnętrznej.

E-U-I∙R = 0

U=E=I∙R

Dla idealnego źródła napięcie

Rw = O U=E

Źródła napięciowe idealne są dwójnikami aktywnymi, które na zaciskach utrzymują stałe napięcie

niezależnie od pobieranego natężenia prądu.

Źródło napięciowe rzeczywiste charakteryzuje się występowaniem spadku napięcia przy wzroście prądu.

Schemat zastępczy źródła rzeczywistego składa się z szeregowego połączenia źródła idealnego i rezystancji wewnętrznej.

W przypadku równoległego połączenia źródeł napięcia o tej samej sile elektromagnetycznej jest równa sile elektromagnetycznej źródła.

Praca Prądu Elektrycznego Stałego

A = U∙I∙T = U²T/R = I²∙R∙T [V∙As=I]

A-praca , R - rezystancja , U - różnica potencjałów (napięcie) , T- czas przepływu , I - natężenie

Moc Prądu Elektrycznego Stałego

P=A/T = U∙I [J/s=W]

P- moc , T - czas wykonania pracy , I - natężenie prądu

Sprawność urządzeń elektrycznych

ɳ=P₂/P₁ ∙100% ɳ%e (0,100%) ɳe (0,1)

ɳ - sprawność urządzenia elektrycznego

P₂ - moc oddana przez urządzenie

P₁ - moc pobrana przez urządzenie

METODY ROZWIĄZYWANIA OBWODÓW ROZGAŁĘZIONYCH

MPG: zastosowanie: Dla obwodów z wieloma wymuszeniami:

1. Skierowanie: nazwanie prądów w gałęziach prądu.
2. Nazwanie niezależnych węzłów i zapisanie dla nich równań wg I prawa Kirchhoffa

n=w-1-g (w-liczba węzłów, g- liczba gałęzi zawierających tylko idealne zrodzą napięcia)
3. Nazywanie i zorientowanie niezależnych oczek i zapisywanie dla nich równań wg( 2pr Kirchhoffa)

m=g-w+1-gn　 g-liczba gałęzi gn-liczba gałęzi zawierające tylko idealne źródło prądu ("+" pisze się gdy kierunek prądu lub

napięcia jest zgodny z kierunkiem orientacji)

4. Wstawienie równań z 1pr Kirchhoffa do równań z 2pr Kirchhoffa
5. Obliczenie pozostałych prądów z równań wg 1pr Kirchhoffa

MPO - Zastosowanie dla obwodów z wieloma wymuszeniami

1. Zakłada się zwroty prądów oczkowych w oczkach obwodu.

2. Zgodnie z II p. Kirchhoffa układa się równanie dla poszczególnych oczek, uwzględniając spadki napięć od wszystkich prądów

oczkowych płynących przez gałęzie oczka.

Otrzymuje się układ równań liniowych o liczbie równej liczbie prądów oczkowych (niewiadomymi są prądy oczkowe)

Prąd gałęziowy jest równy sumie algebraicznej prądów oczkowych płynących przez daną gałąź.

Pole Elektryczne

Prawo Coulomba F=(Q₁∙Q₂)/(4πЄ∙r²) Є- przenikalność elektryczna, bezwzględne środowiska

r- odległość miedzy ładunkami punktowymi Q₁, Q₂

Є=Є_r ∙Є₀ Є₀ - przenikalność elektryczna próżni (stała elektryczna) 8,85∙10¹² F/m

Є_r - przenikalność elektryczna względne środowiska

W wyniku łączenia kondensatorów o pojemności C₁ i C₂ otrzymujemy układ kondensatorów o pojemności zastępczej C.

Dla kondensatorów połączonych szeregowo pojemność zastępczą obliczamy ze wzoru. Odwrotne jak dla rezystorów 1/C₁ + 1/C₂=1/C₂

Dla kondensatorów połączonych równolegle C₁+C₂=C₂

Pole magnetyczne i elektromagnetyczne:
Siły magnetyczne- mogą występować miedzy przedmiotami wykonanymi z żelaza, niklu, kobaltu i niektórych stopów i takich w których płynie prąd elektryczny.
W przestrzeni wokół przedmiotu przez który płynie prąd elektryczny linie pola magnetycznego tworzą zbiór koncentrycznych okręgów lezących w płaszczyźnie prostopadłej do osi przewodu i o środkach lezących na osi przewodu. Zwrot linii określa regułą śruby prawoskrętnej.

Indukcja pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem

Indukcja wokoło przewodnika prostoliniowego

przewód z prądem płynącym
prąd płynie

za płaszczyznę rysunku w moją stronę

I - natężenie prądu

R- odległość danego punktu od przewodnika

B - indukcja pola elektromagnetycznego

µ₀ - 4π ∙ 10^-7 - przenikalność magnetyczna próżni

Strumień magnetyczny φ - suma wszystkich linii pola magnetycznego przechodzących przez określony przekrój

1Wb=1V∙s (Weber)

Indukcja magnetyczna B- gęstość strumienia magnetycznego (liczba linii pola przypadająca na jednostkę pola powierzchni)　

1T=1Wb/m²=1V∙s/m²　 (tesla)

W przypadku pola równomiernego B = φ/S

Przenikalność magnetyczna bezwzględna środowiska µ = µ₀ ∙ µ_r

µ₀- przenikalność magnetyczna próżni µ_r - przenikalność magnetyczna względna środowiska

Indukcja magnetyczna w odległości r od przewodu prostoliniowego bardzo długiego z prądem. B=µI/2πr

Indukcja w środku kołowego przewodnika z prądem z promieniu r B=µI/2r

Natężenie pola magnetycznego H - zależy od konfiguracji obwodu elektrycznego i płynących w nich prądów, a nie zależy od właściwości środowiska H=B/µ [A/m] (amper/metr)

Natężenie H w środku cewki cylindrycznej o długości l, średnicy d (l>10d) - cewka zachowuje się jak magnes trwały H=I_z/I_l z-liczba zwojów

Magnetyzm materiałów:
Niektóre materiały umieszczone w zewnętrznym polu magnetycznym ulegają namagnesowaniu (wytwarza pole magnetyczne własne). Stopień tej magnetyzacji jako

cecha materiałowa powoduje, że rozróżniamy.

A) Diamagnetyki (µ_r < 1) własne pole magnetyczne przeciwne do pola zewnętrznego np. Cu, Ag, Au, Si, P, grafit, gazy szlachetne.

B) Paramagnetyki (µ_r >1) własne pole magnetyczne zgodne z polem zewnętrznym np. Al., Pt, tlen

Dla A) i B) µ_r nie zależy od H B=f(H) - linia prosta

C) Ferromagnetyki (µ_r >> 1) np. Fe, Co, N, stopy powyższych metali z Mn, Al., Cr, Si i inne stopy AlN i Co, stal kobaltowa

ZJAWISKO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ:
-Odkryte przez Faradaya (1831) polega na powstawaniu w przewodniku siły elektromotorycznej przy jakiejkolwiek zmianie strumienia skojarzonego z obwodem.
-Zmiana strumienia magnetycznego skojarzonego może być realizowana:
a) za pomocą nieruchomego obwodu w zmiennym polu magnetycznym
b)za pomocą obwodu poruszającego się lub zmieniającego swą geometrię w stałym polu magnetycznym
C) przypadki "a" i "b" zachodzące jednocześnie (siła elektromotoryczna)

Reguła prawej dłoni określa kierunek i zwrot siły elektromotorycznej indukowanej w przewodniku poruszającym się z prędkością V w polu magnetycznym o indukcji B.

Siła elektromagnetyczna indukowana w przewodzie wyznaczana jest z zależności

e= -B∙lv∙sinα α- kąt między kierunkiem prędkości a kierunkiem linii pola magnetycznego o indukcji B

Siła elektrodynamiczna działająca na przewód z prądem w polu magnetycznym. Kierunek i zwrot siły określa reguła lewej ręki. Według prawa Ampere'a wartość siły F
F=B∙J∙L∙sin<(l;B)
sin<(l;B)- sinus kąta między osią przewodu a linia pola magnetycznego.

Prawa dłoń napięcie, lewa dłoń siła

Dwa równoległe przewody, w których płyną prądy w tym samym kierunku wzajemnie się przyciągają. B_a jest wektorem indukcji pola magnetycznego w miejscu,

w którym znajduje się przewód b, a wytworzonego przez prąd, w przewodzie a F_b jest siłą, która chciała na przewód b, gdyż płynie w nim prąd,

a przewód znajduje się w polu o indukcji B_a.

Dwa nieskończenie długie cienkie równoległe umieszczone w próżni przewodniki z prądem elektrycznym oddziaływają na siebie.

F=(µ₀∙I_a∙I_b∙L) /2πd

---