z 01

Wiadomości techniczne

Kurs krótkofalarski
Zajęcia 1. Podstawy elektryczności, elektromagnetyzmu i radiotechniki

1. Przewodnictwo elektryczne
Przewodnictwo elektryczne to zjawisko przepływu ładunków elektrycznych pod wpływem doprowadzonego napięcia. Prąd elektryczny jest to uporządkowany ruch ładunków spowodowany oddziaływaniem pola elektrycznego.

Przewodność elektryczna. Pod względem przewodności elektrycznej ciała możemy podzielić na:
- przewodniki (złoto, srebro, miedź, aluminium, żelazo, cyna...);
- półprzewodniki (german, krzem; w wyniku złączenia półprzewodników typu n i typu p uzyskuje się przyrządy półprzewodnikowe, takie jak diody, tranzystory, tyrystory, układy scalone);
- dielektryki, czyli izolatory, to materiały nieprzewodzące prądu elektrycznego (powietrze, mika, porcelana, szkło, bakelit).

Przewodność elektryczna materiału jest to wielkość, którą można określić jako ilość amperów prądu jaki może popłynąć przez materiał o długości 1 [m] i przekroju 1 [mm]2 pod wpływem przyłożonego do niego napięcia o wartości 1 [V]. Poniższa tabela obrazuje wartości przewodności elektrycznej typowych materiałów przewodzących.

Materiał

Współczynnik

przewodnictwa

w

srebro

63

miedź

56

złoto

45

aluminium

37

żelazo

10

cynk

8

ołów

5

Prawo Ohma
Prawo Ohma mówi, że napięcie U na końcach przewodnika, przez który płynie prąd o natężeniu I jest iloczynem natężenia prądu i rezystancji R tego przewodnika, czyli U = I * R.

Jest to prawo, z którego będziesz wielokrotnie korzystał, gdy będziesz musiał obliczyć prąd lub napięcie czy też wyliczyć właściwą dla danego układu wartość rezystora.

Pierwsze prawo Kirchhoffa mówi, że suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z niego lub inaczej, że suma wszystkich prądów w węźle jest równa zeru.

Prądy wpływające do węzła mają znak dodatni, a wypływające znak ujemny.
Przykładem węzła jest punkt A na rysunku. Prądy I1, I2 są dodatnie, a I3 ujemny.

Drugie prawo Kirchhoffa mówi, że w obwodzie zamkniętym (oczku) suma wszystkich napięć jest równa zeru.

Napięcia, których zwrot strzałki jest zgodny z obiegiem oczka są dodatnie, a te, których zwrot jest przeciwny są ujemne. Obieg oczka przyjmuje się zgodnie z zaznaczoną okrągłą strzałką wewnątrz obwodu.
Zgodnie z tymi założeniami napięcia U1 i U4 są dodatnie, a U2 i U3 ujemne.

Twierdzenie Thevenina mówi, że dowolny dwuzaciskowy układ, składający się z kombinacji źródeł napięcia i rezystorów można zastąpić szeregowo połączonymi ze sobą pojedynczego rezystora i pojedynczego źródła napięciowego.
Inaczej mówiąc mieszaninę rezystorów i baterii można zastąpić jednym rezystorem i jedną baterią tak jak pokazane to jest na rysunku poniżej.

Wypadkowe theveninowskie - rezystancja i napięcie wynoszą wówczas RT i UT. Ich wartości można wyznaczyć w sposób bardzo prosty. Napięcie UT jest napięciem na rozwartych zaciskach theveninowskiego układu zastępczego, a więc jeśli oba układy mają się zachowywać tak samo to musi to być również napięcie na rozwartych zaciskach układu pierwotnego. Napięcie to można wyliczyć lub zmierzyć. Rezystancję RT można znaleźć wiedząc, że prąd zwarcia układu zastępczego jest równy UT/RT lub inaczej mówiąc

UT = U(rozwarcia)

RT = U(rozwarcia) / I(zwarcia)

Z twierdzenia Thevenina korzysta się bardzo często, a szczególnie tam gdzie mamy do czynienia z łączeniem układów wzajemnie się obciążających, gdzie trzeba określić wielkość rezystancji obciążającej tak aby nie wpływała ona w znaczącym stopniu na obciążany układ. Najprostszym przykładem jest obciążanie dzielnika napięcia gdzie do określenia wzajemnych zależności między obciążeniem a wartościami rezystorów dzielnika wykorzystuje się twierdzenie Thevenina.

2. Źródla elektryczności
Źródło napięcia definiowane jest jako element dwuzaciskowy, na którego zaciskach panuje zawsze taka sama różnica potencjałów czyli inaczej mówiąc napięcie, niezależnie od dołączonego do tych zacisków obciążenia. Oczywiście jest to prawdziwe dla tzw. idealnego źródła napięcia pozbawionego rezystancji wewnętrznej RW.

Na rysunku przedstawione są najczęściej spotykane symbole graficzne źródeł napięcia.
Najczęściej spotykanymi źródłami napięcia są:
- baterie,
- akumulatory,
- zasilacze (z punktu widzenia obciążenia są to też elementy dwuzaciskowe),
- fotoogniwa.
Źródła napięcia mogą dostarczać napięcia o wartości stałej lub zmiennej.

Rzeczywiste źródło napięcia w odróżnieniu od idealnego posiada rezystancję wewnętrzną RW. Inaczej mówiąc rzeczywiste źródło napięcia można przedstawić jako połączenie szeregowe idealnego źródła napięcia o sile elektromotorycznej E i rezystancji RW reprezentującej jego rezystancję wewnętrzną.

Na rysunku przedstawiony jest schemat zastępczy rzeczywistego źródła napięcia obciążonego rezystancją RL.
Korzystając z II-go prawa Kirchhoffa można rzeczywiste źródło napięcia opisać następującą zależnością

UWY = E - RW � IWY

gdzie E jest siłą elektromotoryczną źródła, a RW jego rezystancją wewnętrzną.

Do zasilania urządzeń nadawczo-odbiorczych wykorzystuje się energię prądu zmiennego z sieci energetycznej 220 [V] / 50 [Hz] lub energię prądu staiego z ogniw lub akumulatorów.

3. Pole elektryczne
to pole wytworzone przez iadunki elektryczne znajdujące się w spoczynku, lub inaczej przestrzeń, w której działają siły elektrostatyczne.

4. Pole magnetyczne
to przestrzeń dookoła magnesu trwałego lub przewodnika z prądem (rys. 1). Podstawowe zależności pola magnetycznego:

5. Pole elektromagnetyczne
to zmieniające się jednocześnie pole elektryczne i magnetyczne. Linie pola magnetycznego H przewodnika o przekroju kołowym tworzą okręgi obejmujące ten przewód, leżące w płaszczyźnie prostopadłej do osi przewodu. Linie pola elektrycznego E są prostopadłe do linii pola magnetycznego H i leżą w płaszczyznach przechodzących przez oś wzdłużną przewodu.

Częstotliwość

Jednostką częstotliwości, czyli liczbą okresów na sekundę, jest herc (Hz].
Praktycznie używa się sygnałów sinusoidalnych o częstotliwościach od 10 [Hz] do 300 [GHz]. Najczęściej używaną częstotliwością techniczną jest 50 [Hz] (sieć prądu przemiennego 220 [V]).

Ponadto wyróżniamy następujące zakresy:
- małej częstotliwości 10-30000 [Hz]; w tym zakresie mieści się pasmo akustyczne, słyszalne przez ucho ludzkie (16-16000 [Hz]); w radiokomunikacji stosuje się węższe pasmo 300-3000 [Hz];
- średnie częstotliwości 30 do 100 [kH]z;
- wielkie częstotliwości 100 [kHz] do 300 [MHz].

Długość fali
Fale elektromagnetyczne rozprzestrzeniają się z prędkością światła (300 000 [km/s]) w wolnej przestrzeni, natomiast w przewodniku 280 000-200 000 [km/s]. Przy częstotliwości fali 1 [Hz] (1 okres na sekundę) koniec jednego pełnego okresu fali znajduje się w odległości 300 000 [km] od jego początku. Wielkość tą określa się jako długość fali.
Długość fali oblicza się ze wzoru:

gdzie c = 3 � 108 m/s

Zadanie:
Oblicz długość fali przy częstotliwości 22 [MHz]
Rozwiązanie:

Jeśli znana jest długość fali można obliczyć jej częstotliwość ze wzoru:

Zadanie:
Jaką częstotliwość posiada fala o długości 3[cm]?
Rozwiązanie:

6. Sygnały sinusoidalne
to przebiegi napięcia (prądu) o kształcie zbliżonym do sinusoidy, w której wyróżnia się dodatnie i ujemne połówki zwane półokresami. W sygnale takim wyróżniamy amplitudę jako napięcie szczytowe, zwane też maksymalnym Um (tak samo można powiedzieć o prądzie). Podstawowe parametry sygnału (napięcia) sinusoidalnego:

Sygnał sinusoidalny jest przedstawiony na rysunku poniżej.

Wzór opisujący ten sygnał wygląda następująco: U = Umsin2pift, gdzie:
Um - amplituda, f - częstotliwość wyrażona w hercach (Hz), t - czas w sekundach.
Jeśli przyjąć, że w = 2pif, to sygnał sinusoidalny można opisać następującym wzorem: U = Umsinwt, gdzie w jest pulsacją wyrażoną w radianach na sekundę.
Falę sinusoidalną opisują dwa parametry amplituda i częstotliwość (dotyczy to również innych sygnałów). Czasami zamiast amplitudy używa się pojęcia wartości skutecznej Usk czy też wartości międzyszczytowej Upp.
Wartość skuteczna jest równa Usk = 0,707 * Um, natomiast wartość międzyszczytowa jest równa podwojonej amplitudzie Upp = 2Um.
Przykładem wartości skutecznej sygnału sinusoidalnego może być znana wszystkim wartość 220 [V] napięcia o częstotliwości 50 [Hz] w gnieździe sieciowym, jakie znajduje się w każdym mieszkaniu. Amplituda tego napięcia wynosi 311 [V], a wartość międzyszczytowa 622 [V].

7. Sygnały niesinusoidalne
to przebiegi sygnału odbiegające od sinusoidalnych, a więc prostokątne, piłokształtne, szpilkowe...
Każde sygnały okresowe niesinusoidalne dają się rozłożyć na szereg sygnałów sinusoidalnych, będących wielokrotnością w stosunku do częstotliwości podstawowej; są to tak zwane harmoniczne. Druga harmoniczna jest równa podwojonej częstotliwości podstawowej, trzecia - potrojonej częstotliwości podstawowej itd. Z tej też przyczyny dąży się do tego, aby sygnał emitowany przez nadajnik był jak najbardziej zbliżony do sinusoidy, bo wtedy istnieje mniejsze prawdopodobieństwo powodowania zakłóceń na częstotliwościach harmonicznych.

Szum przedstawiony na rysunku jest nieodłącznym towarzyszem sygnałów użytecznych i jest czymś niepożądanym w układach elektronicznych, a w szczególności w układach pomiarowych o dużej czułości. Najczęstszym rodzajem szumów jest szum pochodzenia termicznego wytwarzany przez rezystory.

Sygnał prostokątny ma kształt pokazany na rysunku poniżej i podobnie jak sygnał sinusoidalny można go opisać dwoma parametrami, czyli amplitudą i częstotliwością, z tą różnicą, że wartość skuteczna dla fali prostokątnej jest równa jej amplitudzie. Często zamiast częstotliwości używa się pojęcia okres T, który jest równy T = 1/f.
Sygnał prostokątny składa się ze zbocza narastającego, poziomu wysokiego, zbocza opadającego i poziomu niskiego. Nie zawsze sygnał prostokątny wygląda tak jak na rysunku. Najczęściej spotyka się sygnał prostokątny tylko z "dodatnimi połówkami" to znaczy, że poziom niski jest w granicach 0 [V]. Kształt jego jest również daleki od ideału, gdyż zbocza nie są prostopadłe (rys. poniżej). Najczęściej czas narastania czy opadania zboczy mieści się w granicach od kilku nanosekund (ns) do kilku mikrosekund (ms) i mierzy się go jako czas narastania od 0,1 do 0,9 napięcia sygnału.

Z sygnałami prostokątnymi mamy do czynienia nie tylko w układach cyfrowych, ale również na styku elektroniki analogowej i cyfrowej w takich układach jak komparatory, przetworniki A/C czy C/A, multipleksery analogowe.

Sygnał piłokształtny jest przedstawiony na rysunku poniżej. Faktycznie przypomina on zęby piły. Jest to sygnał o przebiegu liniowym, czyli takim, w którym napięcie rośnie lub opada ze stałą prędkością do określonej wartości i powtarzany jest okresowo.

Impulsy mogą przybierać kształty przedstawione na rysunku poniżej. Najczęściej nie są to sygnały okresowe to znaczy nie powtarzają się w sposób regularny w czasie. Opisać je można poprzez podanie amplitudy i szerokości impulsu.
W technice cyfrowej mamy jednak do czynienia również z impulsami powtarzającymi się okresowo, wtedy do opisu takiego sygnału dodajemy częstotliwość lub okres, oraz możemy również mówić o współczynniku wypełnienia, czyli stosunku szerokości impulsu do okresu powtarzania. Impulsy dzielimy na dodatnie (pierwszy impuls od lewej na rys.) i ujemne (drugi impuls od lewej na rys.).

Skoki i szpilki są w zasadzie sygnałami, które nie mają praktycznego zastosowania w układach elektronicznych, nadają się za to znakomicie do ich analizowania i opisu. Skok przedstawiony na rys. a jest częścią sygnału prostokątnego, natomiast szpilka pokazana na rys. b jest po prostu bardzo wąskim impulsem.
ab

Decybel został wymyślony po to, aby ułatwić porównywanie amplitud dwóch sygnałów, szczególnie gdy różnica między nimi jest bardzo duża i wygodniej jest używać wtedy miary logarytmicznej.
Stosunek amplitud dwóch sygnałów można wyrazić w decybelach zgodnie z poniższym wzorem:

kulog [dB] = 20log10(U2/U1)

gdzie U2 i U1 to amplitudy porównywanych sygnałów.
W tabeli przedstawione są dla porównania liniowe i logarytmiczne stosunki amplitud sygnałów.

ku
kulog

0,1

-20dB

0,707
-3dB

1
0dB

1,41
3dB

10
20dB

100
40dB

1000
60dB

Przedrostki. W elektronice posługujemy się jednostkami takimi jak wolt, ohm, amper, ale chyba jeszcze częściej ich tysięcznymi czy milionowymi częściami lub wielokrotnościami.
Aby nie mówić czy pisać np.: jedna tysięczna ampera lub jeden milion herców posługujemy się przedrostkami i ich symbolami, i wtedy powiemy: jeden miliamper - 1 [mA], jeden megaherc - 1 [MHz].
Należy zwrócić uwagę, że symbol jednostki zawsze piszemy bez odstępu po symbolu przedrostka. w tabeli są przedstawione najczęściej używane przedrostki i ich symbole.

Przedrostek
Symbol

Wielokrotność

giga
G
109

mega
M
106

kilo
k
103

mili

m
10-3

mikro
m

10-6

nano
n
10-9

piko
p
10-12

8. Sygnały zmodulowane
(rys. 3) to wypadkowe sygnały powstałe na skutek odpowiedniego "nałożenia" sygnału modulującego (m.cz.) na falę nośną (w.cz.). W celu przeniesienia informacji wymagana jest zmiana, w takt sygnału użytecznego, któregoś z parametrów fali nośnej amplitudy, częstotliwości lub fazy.

Modulacja amplitudy (AM)
Przy modulacji amplitudy amplituda fali nośnej zmienia się w takt napięcia modulującego. Jest to jeden z najstarszych rodzajów emisji wykorzystywanych w radiokomunikacji (wcześniej stosowano kluczowanie fali nośnej do przesyłania sygnałów telegraficznych).

Współczynnik głębokości modulacji
Najwazniejszym parametrem modulacji amplitudy jest współczynnik głębokości modulacji, który jest proporcjonalny do amplitudy przebiegu modulującego. Głębokość modulacji oznacza się literą m i mierzy w procentach

Schemat blokowy wyjaśniający zasadę modulacji amplitudy jest przedstawiony na ponizszym rysunku.

Szerokość sygnału zmodulowanego
Drugim ważnym parametrem jest szerokość sygnału zmodulowanego. Widmo sygnału AM przedstawiono poniżej.

Sama fala nośna ma jeden prążek o częstotliwości fs. W procesie modulacji amplitudy sygnałem o częstotliwości fm powstają dodatkowo, obok fs dwa prążki o jednakowych amplitudach i częstotliwościach, odpowiednio fs - fm i fs + fm. Wartości amplitud prążków zależą od współczynnika głębokości modulacji. Widmo takiego sygnału jest ciągłe, to znaczy jest złożone z nieskończenie blisko położonych obok siebie prążków. Wartości amplitud tych prążków wyznaczają obwiednie widma. Całkowite widmo sygnału AM, zmodulowanego złożonym przebiegiem m.cz. składa się z prążka fali nośnej i dwóch wstęg modulacji: dolnej i górnej. Szerokość pasma sygnału zmodulowanego jest równa podwójnej największej częstotliwości modulującej (B = 2 * fm max).

Do przeniesienia informacji wystarczy tylko jedna ze wstęg bocznych; z tego względu krótkofalowcy wykorzystują modulację jednowstęgową z częściowo lub całkowicie wytłumioną falą nośną. Ten typ modulacji, oznaczony skrótem SSB, zostanie omówiony dokładniej w punkcie dotyczącym nadajnika i odbiornika.

Modulacja częstotliwości (FM)
polega na zmianie wartości chwilowej częstotliwości fali nośnej w takt zmian sygnału modulującego. Maksymalne odchylenie chwilowe od wartości częstotliwości spoczynkowej to tak zwana dewiacją - delta F.
Zasadę pracy modulatora FM przedstawiono na rysunku poniżej. Przy modulacji częstotliwościowej amplituda fali nośnej jest stała, natomiast jej częstotliwość zmienia się w zależności od amplitudy sygnału modulującego.

Na kolejnym rysunku przedstawiono przebieg sygnału zmodulowanego częstotliwościowo. Wartość o jaką częstotliwość fali nośnej zmienia się od częstotliwości spoczynkowej fo (częstotliwość przy braku modulacji) nazywa się dewiacją (odchyleniem częstotliwości) delta f. Inaczej mówiąc dewiacja to różnica między najniższą i najwyższą częstotliwością fali nośnej w trakcie modulacji.

Modulacja fazowa
Z modulacją fazową mamy do czynienia wtedy, gdy proporcjonalnie do sygnału zmienia się kąt fazowy przebiegu nośnego. Modulację częstotliwościową i fazową określa się często wspólną nazwą modulacji kątowej.
Wyżej wymienione modulacje są zaliczane do emisji fonicznych, w których sygnałem modulującym jest sygnał akustyczny pochodzący z mikrofonu. Sygnałem modulującym może być również sygnał cyfrowy, na przykład wytworzony w komputerze; wtedy mamy do czynienia z modulacją impulsową.

W tym rodzaju modulacji można modulować wielkość amplitudy lub częstotliwości fali nośnej.

Modulacja jednowstęgowa (SSB)
Modulacja jednowstęgowa jest szczególnym przypadkiem modulacji amplitudy. Istota SSB polega na usunięciu jednej bocznej wstęgi sygnału z modulacją amplitudy i znacznym wytłumieniu fali nośnej w tym sygnale. Zasadę mowania sygnału SSB pokazano na ponizszym rysunku.

Jak już wcześniej wspomniano opisując modulację AM, przy głębokości modulacji równej 100% moc promieniowana rozdziela się następująco: 50% fala nośna i 2 razy po 25% wstęgi boczne. Informacja jest przenoszona tylko przez wstęgi boczne, a pozostałe 50% mocy (fala nośna) jest wypromieniowywane bezużytecznie. Przy wytłumieniu fali nośnej uzyskujemy sygnał dwuwstęgowy, tak zwany DSB, który pozwala na ograniczenie do połowy mocy nadajnika. Sygnał SSB osiąga się po zlikwidowaniu (wytłumieniu) jednej ze wstęg bocznych. Przy tego typu emisji nie ulega zmianie wierność przekazywanej informacji, a osiąga się w stosunku do klasycznej emisji AM wiele korzyści:
- cała moc nadajnika jest zużyta na wypromieniowanie jednej wstęgi bocznej,
- węższe pasmo częstotliwości emitowanej przez nadajnik,
- zawężenie o 50% pasma w odbiorniku, co daje na wyjściu poziom szumów mniejszy o 3[dB],
- brak fali nośnej zmniejsza zjawisko interferencji fal przy odbiorze,
- ekonomiczne zasilanie (moc promieniowana jest tylko w czasie trwania modulacji),
- mniejsza zawartość sygnałów niepożądanych i harmonicznych wypromieniowanych przez nadajnik.
Te korzystne właściwości emisji SSB są okupione znaczną komplikacją układu, co sprawia że radiotelefony posiadające emisję SSB są drogie.
Wyjściowy sygnał SSB jest uzyskiwany w drodze przemiany częstotliwości.
Sygnał SSB jest formowany metodą filtrową z użyciem filtru kwarcoweg lub piezoceramicznego, którego zadaniem jest wycięcie niepożądanej wstęgi bocznej. Schemat blokowy filtrowego układu formowania sygnału SSE przedstawiono poniżej.

9. Napięcie elektryczne
Napięcie między dwoma punktami jest to wydatek energii (wykonana praca), konieczny do przeniesienia jednostkowego ładunku dodatniego z punktu o niższym potencjale (bardziej ujemnym) do punktu o wyższym potencjale (bardziej dodatnim). Jednostką miary napięcia jest 1 [V] (wolt). Można więc powiedzieć, że aby ładunek jednego kulomba pokonał różnicę potencjałów jednego wolta, należy wykonać pracę jednego dżula.
Napięcie oznaczane jest zwykle symbolem U. Napięcie między punktami A i B jest oznaczane jako UAB. Już dawno uzgodniono, że napięcie UAB jest dodatnie, gdy punkt A jest dodatni względem punktu B, a UAB jest ujemne, gdy punkt A jest ujemny względem punktu B. Obowiązuje również następująca zależność:

UAB = -UBA

Często używa się określenia "napięcie w danym punkcie układu", należy to rozumieć jako napięcie między danym punktem, a punktem wspólnym (zerowym) najczęściej nazywanym "masą".

Podstawowymi parametrami obwodu elektrycznego są: napięcie elektryczne i natężenie prądu powiązane wzajemnie prawem Ohma:
I = U / R (U = i * R, R = U / I), gdzie:
I - natężenie prądu, którego jednostką jest amper [A]
U - napięcie, którego jednostką jest wolt [V]
R - rezystancja, której jednostką jest om [Ohm].

Podstawowymi jednostkami określania wielkości napięcia są oprócz 1 V:
1 kilowolt = 1 [kV] = 103 [V] = 1000 [V]
1 miliwolt = 1 [mV] = 10-3 [V] = 1/1000 [V]
1 mikrowolt = 1 [uV] = 10-6 [V] = 1/1000000 [V]

Zadanie:
Jakie napięcie jest przyłączone do zacisków opornika 50 [Ohm], jeśli prąd płynący przez niego ma wartość 120 [mA]?
Rozwiązanie:

Zadanie:
W obwodzie elektrycznym znajduje się opornik, przez którego przepływa prąd 15 [mA]. Na jego końcówkach zmierzono napięcie 24 [V].
Jaka oporność ma ten opornik?
Rozwiązanie:

10. Prąd elektryczny
Prąd elektryczny jest to uporządkowany (skierowany) ruch ładunków elektrycznych.
Nośnikami prądu elektrycznego mogą być elektrony i jony. W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, dlatego prąd elektryczny w metalach jest ruchem elektronów przewodnictwa. W rozrzedzonych gazach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i jony.

Natężenie prądu elektrycznego I definiuje się jako stosunek ładunku elektrycznego q, który przepływa przez poprzeczny przekrój przewodnika, do czasu t przepływu tego ładunku:

Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper [A]. Bardzo często używa się tego wyrażenia zamiennie z natężeniem prądu.
Prąd wyraża również szybkość przepływu ładunku elektrycznego obok pewnego punktu. Można więc powiedzieć, że prąd jednego ampera jest równy przepływowi ładunku jednego kulomba na sekundę.
Prąd oznaczany jest zwykle symbolem I, a kierunek jego przepływu zaznacza się strzałką na przewodzie. Uzgodniono, że prąd jest dodatni gdy strzałka jest skierowana od punktu bardziej dodatniego do punktu bardziej ujemnego, mimo że faktyczny kierunek przepływu elektronów jest przeciwny.

Podstawowymi jednostkami określania prądu elektrycznego są oprócz 1A:
1 miliamper = 1 [mA] = 10-3 [A] = 1/1000 [A]
1 mikroamper = 1 [uA] = 10-6 [A] = 1/1000 000 [A]

Gęstość prądu jest to wielkość charakterystyczna dla przewodów i kabli, w których przepływa prąd elektryczny. Określa się ja wzorem:

Dla typowych przewodów i kabli określana jest maksymalna dopuszczalna gęstość prądu, której nie należy przekraczać aby nie spowodować uszkodzenia kabla.

Zadanie:
Uzwojenie transformatora posiada średnicę drutu 0,5 [mm]. Dopuszczalna gęstość prądu dla tego przewodu wynosi 2,5 [A/mm2].
Jaki dopuszczalny prąd może byc pobierany z tego transformatora?
Rozwiązanie:

11. Energia elektryczna prądu stałego
Energia elektryczna prądu stałego wyraża się iloczynem napięcia, prądu i czasu: W = U * i * t

Jednostką energii jest watogodzina [Wh], 1 [Wh] = 3600 [Ws]
Po naładowaniu kondensatora za pomocą baterii prądu stałego między plytkami kondensatora zostaje zgromadzona energia w postaci pola elektrycznego. W = C * U2 / 2
W cewce indukcyjnej, pod wpływem przepływającego przez nią prądu, zostaje zgromadzona energia magnetyczna. W = L * I2/2

W obwodzie składającym się z cewki L i kondensatora C energia elektryczna zgromadzona w kondensatorze może zostać przekształcona w energię magnetyczną w cewce i odwrotnie (pole magnetyczne wywołuje powstanie pola elektrycznego i odwrotnie). Drgania powstające w obwodzie LC nazywane są drganiami elektromagnetycznymi. Częstotliwość drgań własnych obwodu rezonansowego wyznacza się ze wzoru:

Obwody drgań spełniają bardzo ważną rolę w urządzeniach krótkofalarskich. Umożliwiają one uzyskanie w generatorze prądów wielkiej częstotliwości koniecznych do zasilania anten, zaś urządzeniom odbiorczym zapewniają potrzebną selektywność.

12. Moc elektyczna
Moc (inaczej mówiąc praca wykonana w jednostce czasu) pobierana przez dowolne urządzenie (np. rezystor). Korzystając z prawa Ohma można otrzymać zależności, które przydadzą się np. przy określaniu mocy rezystorów. Moc najczęściej zamienia się w ciepło, aby się o tym przekonać wystarczy dotknąć obudowy dowolnego urządzenia elektronicznego podczas jego pracy.

Moc elektryczna prądu stałego oblicza się jako iloczyn napięcia i prądu:

P = I * P (P = U2 / R lub P = I2 * R)

Pożyteczną ściągawkę przedstawiono powyżej na rys. 5.

Jednostką podstawową mocy jest 1 [W]

1 [W] = 1 [V] * 1 [A]

Poniższa tabela przedstawia jednostki pochodne mocy:

1/1000 [W]

1 mikrowat
1[uW]
10-6
[W]
1/1000 000 [W]

Moc czynna, bierna i pozorna prądu zmiennego
W przypadku prądu zmiennego rozróżniamy:
- moc czynną P = U * I * cos(fi) [W], gdzie cos(fi) - współczynnik mocy
- moc bierną Q = U * I * sin(pi) [Var]
- moc pozorną S = U * I [VA]

Energię elektryczną prądu stałego wyraża się iloczynem napięcia, prądu i czasu:

W = U * I * t

Zadanie:
Jak moc wydziela się na oporniku, jesli prąd przepływający przez niego ma wartość 2[mA] przy napięciu na jego końcówkach 6[V]?
Rozwiązanie:

13. Procesor sygnału DSP (Digital signal processor)

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
z
z
Die Ärzte Ich weiß nicht (ob es Liebe ist)
Franžais
Z4
Jak sobie radziÄ‡ z trudnymi ludĹşmi
Ostatnia Szarľa
âáÓĘş ł ł (ĺ«źßÔ«ę, ĺţÔšąó, Ĺ¬«ó«Ó«Ąá, Ĺ«ź«óýąó)
Z
z
Adam Mickiewicz ľ Powrˇt taty
Adam Mickiewicz ľ To lubiŕ
Z?
Materia dodatkowy nt?z?nych encr

więcej podobnych podstron