Elektrotechnika: nauka o wykorzystywaniu

elektrryczności. Elektryczność

w przyrodzie została przebadana i zweryfikowana.

Elektron: jest nośnikiem ładunku „_” o wartości 1,6*10^-19C a masa

spoczynkowa m_e=9,108*10^-31kg.

Proton: jest nośnikiem ładunku „+”. Znajdują się one w jądrze atomu. Ład.

jest równy ład elektronu.

Przewodniki: są to ciała które mogą przewodzić prad zwany prądem przew-

odzenia.

Przewodnik 1 klasy: są to wszystkie metale.

Mechanizm przewodzenia prądu w metalach: polega na ruchu sfobodnych

elektronów. Istnieją 2 rodzaje ruchu: bezwładny ruch cieplny i uporządkowany

pod wpływem przyłożenia pola o podwyrzszonym potencjale. Kierunek

jest taki ,że dodatnie ładunki z podwyższonego pota przeplywają do pola o

mniejszym potencjale. Przewodzeniu nie toważyszą przemiany chemiczne.

I=dq/dt- ilość ład przepływającego o danym przekroju w czasie

I=Q/t

U= U_msin(ωt)

Przewodniki 2 klasy: są to ciecze zwane elekrtolitami i są to roztwory wodne

Zasad ,kwasów. Przewodzenie prou odbywa się przez ruch cząsteczek atomów

Zwanych kationami i anionami. Przewodzeniu toważyszą przemiany chemiczne.

Izolatory(dielektryki): ciała które nie mają zdolności przewodzenia prądu

Izolator idealny nie posiada sfobodnych elektronów. W rzeczywistości jest

Inaczej i posiadają one min ilość elektronów sfobodnych. Dielektryki

Dzieli się na : gazy, ciała stałe i ciecze nieprzewodzące.

Obwód elektryczny: jest to zamknięta droga złożona z przewodników. W skład

Wchodzą elementy aktywne i pasywne.

1. aktywne: źródła prądu

2. pasywne: energia zamieniana na inna ale nie powstaje SEM

Obwody mogą być :

1. proste

2. złożone: można je sprowadzić do postaci w której będzie 1 element pasywny i

aktywny

I=I/R_w+R R-rezystancja

E+R_wI+RJ=ΔU_w+U

U+RI R-wsp nadmiaru napięcia R+const obwód liniowy

Charakterystyka źródła zwnętrzna

U=E-R_wI

W pracy każdego źródła wyróżnia się 2 stany graniczne:

1. jałowy - wogule nie płynie prąd R= ∞ ( I=0 U=E)

2. zwarcie- R=0 (U=0 I_L=E/R_w

Charakterystyka zewnetrzna odbiorników

!-żarówka 2- warystol

3- baretel 4-dioda pół-przewod

Dlaukładów nie liniowych stosuje się pojęcie rezystancji statycznej i

dynamicznej

R=U/I Rd=dU/dI

Obwód zawierający chociarz 1 element nieliniowy jest obwodem nieliniowym

Zasadniczą rolę w obwodach elektrycznych odgrywają przewodniki metalowe

R=ξl/s S- prekró poprzeczny l-dł ξ-rezystywność(rezystancja właściwa)

R=l/γS γ=1/ξ- konduktywność(przewodność właściwa)

Rezystancja metalów zmienia się w zależności od temperatury

R=R₂₀{1+α (ν-20)} α-temp wsp rezystancji

Obliczanie przewodów elektr linowych:

a) Prawo Ohma U=IR

b) 1 prawo Kirchoffa- Suma prądów wpływających do węzła równa jest sumie

prądów wypływających I=0

c) 2 prawo kirchoffa: obwody zamknięte (oczka) -w karzdym obwodzie

zamkniętym suma energi SEM”E” równa jest sumie spadków napięć

ΣE=ΣRI

Obliczanie obwodów pasywnych:

1. szeregowe:

U₁= R₁I

U₂= R₂I U= U₁+ U₂ + U₃=( R₁+ R₂+ R₃)I= R_zI

U₃= R₃I R_z =ΣR

2. równoległe

I₁=U/R₁

I₁=U/R₂ I=U/R_Z

I₃=U/R₃ 1/R_Z=Σ!/R

c)połaczenie mieszane

1/R_2,3=1/R₂+1/R₃⇒ R_2,3=R₂*R₃/R₂+R₃

R₁₂₃=R₁+R₂₃

U₁=R₁I U_AB=U-U₁=R₂₃*I

I=U_AB/R₂ I=U_AB/R₂ I₂=I-I₁

Przy obliczaniu obwodów aktywnych stosuje się 1 i 2 prawo Kirchoffa

Wszystkie SEM i i prądy są dodatnie + a ujemne -

E₁-E₂=(R_w+R₁+R₂+R_w2+R₃)I

ΣE=ΣRI I=ΣE/ΣR

Reguła dzielnika prądowego: W dzielniku prądu przy rów ład rezystancji prąd

gałezi tak ma się do prądu całkowitego jak konduktancja gałezi przez którą

ten prąd płynie do sumy konduktancji gałęzi I₁/I=G₁/G₁+G₂+...+G_n.

Reguła dzielnika napięciowego: przy szeregowym połączeniu rezystancji napięcia

na poszczególnych rezystancjach mają do siebie jak odpowiednie rezystancje

Moc prądu i praca:

P=A/t=QU/t=IU{W}

P=IU=I²R=U²/R

Pole magnetyczne: pole prądu elektrycznego ,które jest wytworzone przez

przepływ prądu przez przewodnik powoduje powstanie pola prądu.

Obecność można wykryć za pomocą igły magnetycznej. Wektor tej

siły jest zgodny z kerunkiem N igły magnetycznej. Linie pola układają się

koncentrycznie względem środka przewodnika. Aby zwiękrzyć gęstość lini pola

trzeba zrobić uzwojenie.

φ=I*Z --strumień pola magnetycznego

φ= R_μ *φ

Indukcja magnetyczna: jest to wielkość charakteryzująca pole magnetyczne

B=φ/S gdy B=const to pole jest równomierne

Wielkość indukcji magnetycznej która jest stała można wyznaczyć doświadczalnie umieszczając w nim przewód magnetyczny. Umieszczenie przewodnika powoduje zagęszczenie lini pola magnetycznego i witworzenie siły( reguła lewej ręki)

F=BIL{N} I- prąd L-dł

B=F/IL {T}

φ=B*S

Obwód magnetyczny: nazywa się zamkniętą drogę przepływu strumienia. Dla

uzyskania dużej indukcji obwód magnetyczny był z dobrego materiału o dobrej

przewodności gdzie μ-jest duże

↑B=φ/S μ-jest duże

Dla rdzenie o krztałnie pierścienia θ=I*Z - przepływ przypadający na jed dł lini sił

pola

Natęrzenie pola magnetycznego H:

H= θ/L=I_Z/L{A/M}

Dla toroidy B=const-niewielka róznica promieni

B=μH μ-wsp przenikalności magnetycznej μ=μ_o*μ_R

Pod względemmagnetycznym wszystkie ciała dzieli się na:

1. diamagnetyki μ₀<1

b) paramagnetyki μ₀>1

c) ferromagnetyki μ₀>>1

Dla ciał a i b przenikalność jest stała

a) przenikalność statyczna μ=B/H

b) przenikalność dynamiczna μ_d=dB/dH

c) przenikalność przyrostowa μ_Δ=ΔB/ΔH

W ciałach ferromagnetycznych występuje zjawisko histerezy magnetycznej:

Tym samym natężenie pola występuje różna wartość indukcji magnetycznej.

Wszystkie wykresy charakterystyk są symetryczne.

Obliczanie obwodów magnetycznych:

a) dal rdzeni ramki prostokątnej

B=μH=μθ/L=μI_Z/L

θ=Iz/Ri=Q/R_μ

Opory mogą być łączone szeregowo lub równolegle:

a) szeregowo:

R_μ=L₁/μ₁S₁ R_μ=L₂/μ₂S₂ R_μ=L₃/μ₃S₃

φ=θ/ΣR_μ

b) równolegle:

φ=φ+φ=Σφ

c) dla oczek

Σθ=ΣH*L

Siła elektromotoryczna:

SEM nazywamy siłę działającą na przewody w których płynie prąd elektryczny.

F=μ_oI₁ I₁L/2 Πa

Indukcja elektromagnetyczna: odkryta przez Faradaya w 1831 polega na powstaniu

SEM w zamkniętym obnwodzie który obejmuje zmiany strumienia magnetycznego.

E=-dφ/dt

Zmiana strumienia magnetycznego pod wpływem ruchu przewodu względem nieruchomego

Pola lub ruchu pola względem nieruchomego przewodu. Oparte to zostało na prawie

Lendza- określa kierunek zaindukowanej SEM a jednocześnie prąd który przeciw działa

Zmianie strumienia pierwotnego.

Indukcja własna: polega na tym gdy w danym obwodzie płynie prąd zmienny

Wytwarzające zmiene pola magnetycznego to wówczas indukuje w tym samym

Obwodzie siłę elektromotoryczną indukcji

E_L=-zdφ/dt⇒-Ldi/dt

W ciałach ferromagnetycznych jest zmienna a w ciałach para i diamagnetycznych jest stała

Gdy ładunki są nieruchome to mamy do czynienia z polem elektrycznym.

Na ład elektryczny umieszczony działają siły mechaniczne.. Na ład + działa statyczna

Stała siła F.

D=Q/S Q-ład S-pow

---