Pytania z „Fizyka - elektryczność” dla I roku IŚ

1. Prawo Ohma. Podaj określenie jednostki rezystancji i rezystywności.

Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do wartości napięcia elektrycznego na jego końcach i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji przewodnika. Prawo Ohma wyraża się wzorem: 

Różnica miedzy rezystancja a rezystywnością jest taka że rezystancja jest danego elementu i jednostką jest Ohm a rezystywność liczy się dla danego materiału i jest to Ohm*m i oznacza się ja jako Rho.

2. Jaki jest związek między pracą a mocą? Wymień jednostki pracy i mocy w układzie SI.

Moc jest skalarną wielkością fizyczną określającą pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny. Z definicji, moc określa wzór:

gdzie:

P - moc, Wat-W

W - praca,Jul-J

t - czas.

3. Rezystancja zastępcza w układzie szeregowym i równoległym - podać wzory.

R_szeregowa=R1+R2+R3…

1/R_równolegla=1/R1+1/R2+1/R3

4. Pierwsze i drugie prawo Kirchhoffa. Podać zapis matematyczny i dokładnie sformułować oba prawa - rys.

Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.

Dla przypadku przedstawionego na rysunku I prawo Kirchhoffa można więc zapisać w postaci:

Drugie: W zamkniętym obwodzie suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym obwodzie^[1]

Przy czym obwód ten może być elementem większej sieci. Wówczas nosi on nazwę oczka sieci. Prawo to zapisane równaniem ma postać

5. Połączenie kondensatorów w szereg i równolegle. Podać wzory na pojemność zastępczą. Kiedy łączymy kondensatory w szereg i w jakim celu łączymy kondensatory równolegle?

Wzory na kondensatory są odwrotne do tych na rezystory jeżeli łaczymy równolegle to dodajemy a gdzy szeregowo to dodajemy odwrotności.

Przy połączeniu równoległym kondensatorów, na kaŜdym kondensatorze jest takie

samo napięcie - napięcie źródła, natomiast ładunek pobrany ze źródła jest równy sumie

ładunków na poszczególnych kondensatorach

Przy połączeniu szeregowym kondensatorów na kaŜdym kondensatorze jest taki sam

ładunek, natomiast napięcie źródła jest równe sumie napięć na poszczególnych

kondensatorach.

6. Jaki kształt mają linie pola magnetycznego w otoczeniu przewodnika prostoliniowego o prądzie I, solenoidu, zwoju kołowego?

7. Jaka jest charakterystyka B = f(H) diamagnetyków i paramagnetyków?

8. Pętla histerezy magnetycznej ferromagnetyków. Co to jest indukcja szczątkowa a co to jest natężenie koercji oraz co przedstawia pole pętli histerezy?

Indukcja szczątkowa jest to pozostałość magnetyczna utrzymująca się w materiale ferromagnetyku po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego, które namagnesowało go do nasycenia.

Natężenie koercji jest to natężenie pola magnetycznego które jest potrzebne do zlikwidowania indukcji szczątkowej (całkowitego rozmagnesowania).

Pole pętli histerezy przedstawia nam ilość energii potrzebnej do przebiegunowania ferromagnetyka. (od poziomu nasycenia S do poziomu nasycenia N i na odwrót)

9. Obwody jednofazowe prądu sinusoidalnie zmiennego (z elementami R, L, C).
   
   charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia cało okresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.
   

10. Rezonans napięć i prądów w obwodach elektrycznych RLC.
    
    xL + xC =0 Rezonans napięć

Rezonans prądów następuje wtedy gdy susceptancja układu równa się zero. Susceptancje poszczególnych gałęzi obwodu (susceptancja pojemnościowa i susceptancja indukcyjna) są sobie równe: B_L = B_C

Gdy układ taki zasilany jest napięciem zmiennym U, to popłyną przez elementy prądy: I_C przez kondensator, a I_L przez cewkę. Ponieważ prądy te mają przeciwne fazy to znoszą się wzajemnie i sumaryczny prąd I jest mniejszy od sumy prądów I_C i I_L. Dla pewnej częstotliwości, gdy prąd cewki równa się prądowi kondensatora prądy te zniosą się zupełnie i prąd I będzie równy zeru - zachodzi rezonans prądów, a obwód rezonansowy przestaje pobierać prąd ze źródła - staje się przerwą w obwodzie, czyli ma nieskończenie dużą oporność (prądy w kondensatorze i cewce nie są jednak równe zeru i mogą osiągać duże wartości).

11. Co to jest ochrona podstawowa przeciwporażeniowa i co do niej zaliczamy?

Ochrona przed dotykiem bezpośrednim (przed dotykiem czynnej instalacji elektrycznej) zaliczamy do niej izolowanie, stosowanie ogrodzeń, obudowy, stosowanie barier, umieszczanie poza zasięgiem.

12. Co to jest ochrona dodatkowa przeciwporażeniowa i co do niej zaliczamy?

Ochrona przed dotykiem pośrednim (przed dotykiem części metalowych mogących znajdować się pod napięciem przez uszkodzenie instalacji) do nie zaliczamy samoczynne wyłączenie zasilania, stosowanie urządzeń IIklasy ochronności, izolowanie stanowiska, miejscowe nie uziemienie wyrównawcze, separację elektryczną.

13. Omówić zerowanie na przykładzie (rys.). Co to jest i jaka jest jego rola.

Zerowanie: podłączenie korpusu i części metalowych wystających urządzeń elektrycznych łączy się z przewodem zerowym (PEN) za pomocą przewodu zerującego. Jego zadaniem jest odprowadzenie prądu do przewodu zerowego który jest uziemiony, gdy jest uszkodzona izolacja.

14. Omówić uziemienie na przykładzie (rys.). Co to jest i jaka jest jego rola?

Uziemienie: korpus i części metalowe wystające urządzenia łączy się celowo przewodem uziemiającym z uziomem metalowym wkopanym do ziemi. Jęgo zadaniem jest odprowadzenie prądu do ziemi w przypadku uszkodzenia izolacji silnika uziemionego.

15. Izolacja podwójna jako dodatkowa ochrona przeciwporażeniowa, omówić.

Izolowanie użytkownika od urządzeń czynnych elektrycznie musi zapewnić odpowiednia obudowa wyrażona ona jest w stopniach ochronnych (IP) np.IP44.

Urządzenia dzieli się na klasy ochronności 0 i I izolacja podstawowa i przyłączenie do PE lub PEN, II - izolacja podwójna lub wzmocniona , III-zasilanie napięciem bardzo niskim SELV lub PELV

16. Różnica między „zerowaniem” a „uziemieniem”?

Zerowanie jest tańsze i skuteczniejsze bo można obliczyć wartość prądu zwarciowego i dobrać odpowiednie zabezpieczenie

17. Czy w przewód zerowy i zerujący można włączyć załączniki (przełączniki) i bezpieczniki (uzasadnić odpowiedź)?

Nie można, gdyż podczas awarii lub przepalenia bezpiecznika lub załącznika przewód zerowy lub zerujący przestanie działać. Układ zostanie przerwany.

18. Budowa silnika indukcyjnego i ogólna zasada działania.

Budowa: dwubiegunowy magnes ruchomy, pierścień, cylindryczne uzwojenie z prętów metalowych. Zasada działania: przez ruchomy magnes wytwarza się pole magnetyczne wirujące które indukuje w zamkniętym uzwojeniu, prąd jest tak zorientowany, że w wyniku oddziaływania pola magnetycznego na prąd, uzwojenie obraca się zgodnie z obiegiem pola wirującego.

19. Uzasadnij nazwy: silnik klatkowy i silnik pierścieniowy.

Silnik klatkowy- wirnik przyjmuje postać walca zbudowanego z pakietu blach ze żłobkami wypełnionymi aluminiowymi lub miedzianymi prętami, do których przyłączone są pierścienie czołowe z tego samego metalu. Pręty razem z pierścieniem tworzą rodzaj metalowej klatki

Silnik pierścieniowy- końce uzwojeń wirnika wyprowadzone są poprzez pierścienie ślizgowe i szczotki na zewnątrz maszyny.

20. Przy jakim obciążeniu występuje maksymalna sprawność silników indukcyjnych?

Maksymalna sprawność występuje przy takim obciążeniu przy którym łączne straty w uzwojeniach równają się stratą w rdzeniu.

21. Co to jest sprawność maszyn indukcyjnych?

Sprawność maszyn indukcyjnych jest to parametr określający efektywność wykorzystania energii. Sprawność równa się ilorazowi mocy wydanej przez silnik z mocą pobrana przez silnik. Wacha się w granicach 0,7 - 0,93

22. Co to jest poślizg w maszynach indukcyjnych?

Jest wprost proporcjonalny do różnicy prędkości obrotu pola i prędkości obrotu wirnika , a odwrotnie proporcjonalny do prędkości obrotu pola

23. W jaki sposób przeprowadza się rozruch silników indukcyjnych?

Rozruch przeprowadza się za pomocą rozruszników. Im większa liczba stopni rozrusznika tym płynniejszy i krótszy czas rozruchu.

24. Jak zmienia się kierunek wirowania silników indukcyjnych?

Kierunek wirowania pola magnetycznego zależy od kolejności faz sieci trójfazowej zasilającej uzwojenia stojana silnika- zmiana dwóch dowolnych faz.

25. Jak zmieniamy prędkość wirowania silników indukcyjnych?

Przez: zmianę częstotliwości napięcia zasilającego, zmiana par biegunów magnetycznych, zmiana poślizgu.

2

---