Obiekt pomiaru- model obiektu. Podstawowe wielkości i prawa fizyczne opisujące obwody elektryczne

Warunkiem poprawnego poznania właściwości obiektu poprzez obserwację lub pomiar jest znajomość modelu obiektu, im więcej informacji wstępnych tym pełniejszy model i prawdopodobieństwo uzyskania poprawnych wyników poznania.

Warunki obserwacji (POMIARU)

• określony model obiektu obserwacji (POMIARU) ,

• sprecyzowany cel obserwacji (POMIARU)

Rozpatrzmy możliwe źródła popełnienia błędów w obserwacji

Przykład

Obserwacja koleżanki ; CEL obserwacji - odpowiedź na pytanie Czy zaprosić ją na dyskotekę?

Model obiektu - co uznamy za ważne - aparycję, sposób ubierania się, poczucie humoru.

Czy na tym poziomie mogą pojawić się błędy?

- zły model (nie pomyślano o sprawdzeniu umiejętności tańca - trudne do sprawdzenia,..)

Inne źródła błędów:

• nieumiejętność obserwacji wybranej cechy ( w pomiarze źle dobrane narzędzie pomiarowe),

• niestaranna obserwacja ( niestarannie zestawiony układ pomiarowy, niestaranne wykonanie pomiaru),

• zmiana obiektu pod wpływem obserwacji (zmiana wielkości mierzonej pod wpływem układu pomiarowego) zmiana może być chwilowa lub stała,

• wpływ czynników zewnętrznych

• ..........

ŹRÓDŁA BŁĘDÓW I NIEPEWNOŚCI W POMIARZE

• zły model obiektu,

• ograniczona dokładność narzędzi pomiarowych,

• niewłaściwy przyrząd - nie mierzy poprawnie badanej cechy,

• wpływ układu pomiarowego na wielkość mierzoną.

• niestarannie zestawiony układ pomiarowy,

• niekontrolowany wpływ czynników zewnętrznych na przyrząd,

• zakłócenia wielkości mierzonej (wpływ czynników zewnętrznych na obiekt)

• .....xxx.........

Model obiektu

• wytypowanie właściwości obiektu, które chcemy zmierzyć - odpowiadają ustaleniu modelu fizycznego obiektu,

• ujęcie właściwości fizycznych za pomocą formuł matematycznych (model matematyczny),

• określenie modelu metrologicznego obiektu, który wskazuje jakie wielkości należy mierzyć i jak wykorzystać zachodzące między wynikami zależności.

ABY MIERZYĆ POPRAWNIE WIELKOŚCI ELEKTRYCZNE TRZEBA ZNAĆ PODSTAWOWE PRAWA FIZYCZNE OPISUJĄCE OBWODY ELEKTRYCZNE.

PRĄD I NAPIĘCIE STAŁE i(t)=const; u(t)=const

Urządzenia zdolne do wytwarzania różnicy potencjału (napięcia U) nazywamy źródłami siły elektromotorycznej (oznaczamy E lub SEM)

baterie, akumulatory, elektroniczne źródła napięcia

PRAWO OHMA

PRAWA KIRCHOFFA

• suma napięć w zamkniętym obwodzie („oczku”) =0,

E_x +U_V - E_w=0

z wybranego punktu układu poruszamy się w jednym kierunku i sumujemy napięcia - jeśli strzałka określająca kierunek napięcia jest w tą stronę, w którą się poruszamy wpisujemy do sumy wartość ze znakiem plus; jeśli jest w przeciwną wpisujemy wartość ze znakiem minus.

E - U_R1 -U_R2 = 0

E - I*R1 - I*R2 = 0

• suma prądów w dowolnym „węźle” wynosi 0

I₁- I₂ - I₃ = 0

I przyjmujemy, że prąd wpływający do „węzła” ma wartość dodatnią; wypływający wartość ujemną

Wyznacz prądy w poszczególnych gałęziach obwodów

Rezystancja „wypadkowa” R_w oporników połączonych równolegle wynosi

E R₁ R R₂

Rezystancję oporników połączonych szeregowo wyznaczyć można z zależności:

E - U_R1-U_R2 = 0

E=U_R1+U_R2

IR_w=IR₁+IR₂

R_w=R₁+R₂

Oblicz rezystancję wypadkową (zastępczą) układu rezystorów (oporników) R=500Ω

Urządzenia zdolne do wytwarzania różnicy potencjału (napięcia)nazywamy źródłami siły elektromotorycznej (oznaczamy E lub SEM) - traktujemy jako źródło napięcia

Idealne źródło napięcia ma rezystancje wewnętrzną równą zero

Napięcie na zaciskach źródła nie zmienia się po dołączeniu do zacisków obciążenia

Teoretycznie przy zwarciu prąd nieskończenie duży.

Rzeczywiste źródło napięcia nie ma zerowej rezystancji

Dołączenie do tego źródła obciążenia R spowoduje zmianę napięcia
U na zaciskach AB źródła

A

R

R_w

B

Określ bezwzględną i względną zmianę napięcia na zaciskach a-b, po dołączeniu do nich opornika o rezystancji R=2000Ω

U_ab=E U_ab= U_R=2000

Oblicz wartość prądu Ix pobieranego ze źródła napięcia E=10V

I_x I^!_X

Oblicz prąd I^!_X po dołączeniu do obwodu rezystancji R=10ၗ oraz bezwzględną zmianę prądu pobieranego ze źródła (I^!_X - I_x) oraz względną zmianę prądu w obwodzie

Idealne źródło prądowe ma nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną .

Prąd w obwodzie nie zależy od oporności obwodu.

Rzeczywiste źródło prądowe nie ma nieskończenie dużej rezystancji

Włączenie do obwodu zasilanego ze źródła prądowego obciążenia R spowoduje zmianę prądu
I w obwodzie.

Twierdzenie Thevenina

Dla każdego obwodu w jego dowolnych dwu punktach można wyznaczyć schemat zastępczy w postaci zastępczego idealnego źródła napięcia i rezystancji zastępczej.

• wartość zastępczego idealnego źródła napięcia odpowiada wartości napiecia między punktami, w których wyznaczany jest schemat zastępczy;

• wartość rezystancji zastępczej oblicza się na podstawie rezystancji obwodu, przy założeniu, że źródła napięciowe w obwodzie maja rezystancję zerową (z punktu „widzenia” rezystancji stanowią zwarcie).

Przykład

Wyznaczyć schemat zastępczy układu na zaciskach AB

Wyznaczyć schemat zastępczy układu na zaciskach AB

Sygnał elektryczny X(t), zmienny w czasie t, nazywamy okresowym, jeśli istnieje wartość T taka, że spełnione jest równanie X(t)=X(t+T) dla dowolnej wartości t.

Najmniejsza wartość T spełniająca ten warunek nazywa się OKRESEM, a jej odwrotność CZĘSTOTLIWOŚCIĄ f

Przykład sygnału okresowego ;
sygnał sinusoidalny U(t) =Um*sinωt;

ω-pulsacja; ω=2πf

Parametry globalne napięcia zmiennego

np. u(t)= U_maxsinωt

wartość maksymalna U_max

wartość średnia

wartość skuteczna

Wartość skuteczna związana ze skutkami energetycznymi jakie powoduje napięcie (prąd)

Wartość skuteczna napięcia zmiennego, to taka wartość, która wydzieli na rezystancji R w czasie odpowiadającym okresowi taką samą moc jak napięcie stałe o takiej samej wartości.

Wykład 2

Miernictwo elektroniczne W4 I.Frankiewicz 6

---