Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI 8 1.1 AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.2 AZ ELEKTROMOS TÉR 9 1.3 COULOMB TÖRVÉNYE 10 1.4 AZ ELEKTROMOS TÉRERŐSSÉG 11 1.5 GAUSS ELEKTROSZTATIKAI TÉTELE 13 1.6 AZ ELEKTROMOS POTENCIÁL 14 1.7 AZ ELEKTROMOS FESZÜLTSÉG 17 1.8 EKVIPOTENCIÁLIS FELÜLETEK 19 1.9 AZ ELEKTROMOS ÁRAMERŐSSÉG 20 2 1.10 PASSZÍV ÁRAMKÖRI ELEMEK 21 1.10.1 ELLENÁLLÁSOK 21 1.10.2 KONDENZÁTOROK 25 1.10.3 TEKERCSEK 29 3 2. AZ ELEKTROMÁGNESESSÉG ALAPJAI 34 2.1 A MÁGNESES TÉR 34 2.2 A MÁGNESES FLUXUS 36 2.3 A GERJESZTÉSI TÖRVÉNY 37 2.4 MÁGNESES TÉRBEN HATÓ ERŐK 39 2.4.1. A Lorentz erő 39 2.4.2. A Laplace erő 40 2.4.3. Az elektrodinamikus erő (Ampere törvénye) 41 4 2.5 ELEKTROMOS VEZETŐ MÁGNESES TERE 42 2.6 AZ ELEKTROMÁGNESES-INDUKCIÓ 43 2.6.1. A nyugalmi indukció törvénye 44 2.6.2. A mozgási indukció törvénye 44 2.7 AZ ELEKTROMÁGNESES-ÖNINDUKCIÓ 45 2.7.1. A kölcsönös indukció és kölcsönös induktivitás 46 2.8 FERROMÁGNESES ANYAGOK 47 2.9 MÁGNESES KÖR 49 2.10 KICHHOFF TÖRVÉNYEI MÁGNESES KÖRÖKRE 50 2.10.1 Kirchhoff I törvénye a mágneses körökre 50 2.10.2 Kirchhoff II törvénye a mágneses körökre 51 2.10.3 Kirchhoff törvényeinek alkalmazása (számítási példa) 2.11 A MÁGNESES TÉR ENERGIÁJA 54 5 2.5 ELEKTROMOS VEZETŐ MÁGNESES TERE 42 2.6 AZ ELEKTROMÁGNESES-INDUKCIÓ 43 2.6.1. A nyugalmi indukció törvénye 44 2.6.2. A mozgási indukció törvénye 44 2.7 AZ ELEKTROMÁGNESES-ÖNINDUKCIÓ 45
52
6
7
8
2.7.1. A kölcsönös indukció és kölcsönös induktivitás 46 2.8 FERROMÁGNESES ANYAGOK 47 2.9 MÁGNESES KÖR 49 2.10 KICHHOFF TÖRVÉNYEI MÁGNESES KÖRÖKRE 50 2.10.1 Kirchhoff I törvénye a mágneses körökre 50 2.10.2 Kirchhoff II törvénye a mágneses körökre 51 2.10.3 Kirchhoff törvényeinek alkalmazása (számítási példa) 52 2.11 A MÁGNESES TÉR ENERGIÁJA 54 3. ELEKTROKINETIKA ÉS EGYENÁRAMÚ ÁRAMKÖRÖK 58 3.1 A VEZETÉSI ELEKTROMOS ÁRAM 58 3.2 AZ ELEKTROMOTOROS ERŐ 60 3.3 AZ ELEKTROMS VEZETÉS TÖRVÉNYE 61 3.4 AZ ENERGIA ÁTALAKÍTÁS TÖRVÉNYE VEZETÉKEKBEN 63 3.5 EGYENÁRAMÚ ÁRAMKÖRI ELEMEK 65 3.5.1. Feszültséggenerátorok 66 3.5.2. Áramgenerátorok 67 3.6 KIRCHHOFF TÖRVÉNYEI 68 3.6.1. Kirchhoff I. törvénye 68 3.6.2. Kirchhoff II. törvénye 69 3.6.3. Kirchhoff törvényeinek alkalmazása (számítási példa) 71 3.7 ELLENÁLLÁSOK KAPCSOLÁSA 73 3.7.1. Ellenállások soros kapcsolása 73 3.7.2. Ellenállások párhuzamos kapcsolása 74 3.8 FESZÜLTSÉGOSZTÓ ÉS ÁRAMOSZTÓ KAPCSOLÁSOK 75 3.9 A TELJESÍTMÉNY-MEGMARADÁS TÖRVÉNYE 77 3.10 A SZUPERPOZÍCIÓ TÖRVÉNYE 77 3.11 A KÖLCSÖNÖSSÉGI TÖRVÉNY 79 3.12 A KOMPENZÁCIÓ TÖRVÉNYE 80 3.13 A NULLAHATÁSÚ FORRÁSOK TÖRVÉNYE 80 3.14 AZ EKVIVALENS GENERÁTOROK TÉTELEI 81 3.14.1. Az ekvivalens feszültséggenerátor tétele (Thévenin tétele)81 3.14.2. Az ekvivalens áramgenerátor tétele (Norton tétele) 83 3.15 A MAXIMÁLIS TELJESÍTMÉNYÁTADÁS TÖRVÉNYE 84 3.16 A CSILLAG-DELTA ÁTALAKÍTÁS 86 3.17 A DELTA-CSILLAG ÁTALAKÍTÁS 88 4. VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ HÁLÓZATOK 91 4.1 A Váltakozó feszültség gerjesztése 91 4.2 SZINUSZOSAN VÁLTOZÓ MENNYISÉGEK JELLEMZŐI 92 4.3 SZINUSZOSAN VÁLTOZÓ MENNYISÉGEK KOMPLEX ÁBRÁZOLÁSA 3.13 A NULLAHATÁSÚ FORRÁSOK TÖRVÉNYE 80 3.14 AZ EKVIVALENS GENERÁTOROK TÉTELEI 81
94
9
10
11
3.14.1. Az ekvivalens feszültséggenerátor tétele (Thévenin tétele)81 3.14.2. Az ekvivalens áramgenerátor tétele (Norton tétele) 83 3.15 A MAXIMÁLIS TELJESÍTMÉNYÁTADÁS TÖRVÉNYE 84 3.16 A CSILLAG-DELTA ÁTALAKÍTÁS 86 3.17 A DELTA-CSILLAG ÁTALAKÍTÁS 88 4. VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ HÁLÓZATOK 91 4.1 A Váltakozó feszültség gerjesztése 91 4.2 SZINUSZOSAN VÁLTOZÓ MENNYISÉGEK JELLEMZŐI 92 4.3 SZINUSZOSAN VÁLTOZÓ MENNYISÉGEK KOMPLEX ÁBRÁZOLÁSA 94 4.4 ÁRAMKÖRI ELEMEK SZINUSZOS HÁLÓZATOKBAN 98 4.4.1. Az ideális ellenállás 98 4.4.2. Az ideális tekercs 99 4.4.3. Az ideális kondenzátor 101 4.5 R-L-C SOROS ÁRAMKÖR SZINUSZOS ÜZEMMÓDBAN 102 4.6 R-L-C PÁRHUZAMOS ÁRAMKÖR SZINUSZOS ÜZEMMÓDBAN 105 4.7 TELJESÍTMÉNYEK SZINUSZOS ÜZEMMÓDBAN 108 4.8 KIRCHHOFF TÖRVÉNYEI VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ HÁLÓZATOKRA 110 4.8.1. Kirchhoff I. törvénye váltakozó áramú hálózatokra 111 4.8.2. Kirchhoff II. törvénye váltakozó áramú hálózatokra 112 4.4 ÁRAMKÖRI ELEMEK SZINUSZOS HÁLÓZATOKBAN 98 4.4.1. Az ideális ellenállás 98 4.4.2. Az ideális tekercs 99 4.4.3. Az ideális kondenzátor 101 4.5 R-L-C SOROS ÁRAMKÖR SZINUSZOS ÜZEMMÓDBAN 102 4.6 R-L-C PÁRHUZAMOS ÁRAMKÖR SZINUSZOS ÜZEMMÓDBAN 105 4.7 TELJESÍTMÉNYEK SZINUSZOS ÜZEMMÓDBAN 108 4.8 KIRCHHOFF TÖRVÉNYEI VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ HÁLÓZATOKRA 110 4.8.1. Kirchhoff I. törvénye váltakozó áramú hálózatokra 111 4.8.2. Kirchhoff II. törvénye váltakozó áramú hálózatokra 112 4.9 IMPEDANCIÁK KAPCSOLÁSA 113 4.9.1. Impedanciák soros kapcsolása 113 4.9.2. Impedanciák párhuzamos kapcsolása 115 4.10 FESZÜLTSÉGOSZTÓ ÉS ÁRAMOSZTÓ KAPCSOLÁSOK 116 4.11 A TELJESÍTMÉNY-MEGMARADÁS TÖRVÉNYE 118 4.12 A SZUPERPOZÍCIÓ TÖRVÉNYE 118 4.13 CSILLAG-DELTA ÉS DELTA-CSILLAG ÁTALAKÍTÁSOK VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ HÁLÓZATOKBAN 119 5. HÁROMFÁZISÚ HÁLÓZATOK 121 5.1 HÁROMFÁZISÚ HÁLÓZATOK KAPCSOLÁSA 124 5.2 RECEPTOROK CSILLAG-KAPCSOLÁSA 126 5.3 RECEPTOROK DELTA-KAPCSOLÁSA 129
12
13
14
15
16
5.4 TELJESÍTMÉNYEK HÁROMFÁZISÚ HÁLÓZATOKBAN 131 5.4.1. Teljesítmények csillag-kapcsolású receptor esetében 131 5.4.2. Teljesítmények delta-kapcsolású receptor esetében 133 5.5 A HÁROMFÁZISÚ HÁLÓZATOK ELŐNYEI 134 6. ÁTMENETI JELENSÉGEK ELEKTROMOS ÁRAMKÖRÖKBEN 135 6.1 ÁTMENETI JELENSÉGEK SOROS RC ÁRAMKÖRBEN 136 6.2 ÁTMENETI JELENSÉGEK SOROS RL ÁRAMKÖRBEN 138 6.3 ÁTMENETI JELENSÉGEK SOROS RLC ÁRAMKÖRBEN 139 6.4 ÁTMENETI JELENSÉGEK TANULMÁNYOZÁSA AZ ÁRAMKÖR DIFFERENCIÁLIS EGYENLETÉNEK MEGOLDÁSA SEGÍTSÉGÉVEL 142 7. BEVEZETÉS AZ ELEKTRONIKA ALAPJAIBA 143 7.1 ÁLTALÁNOS ALAPELVEK, AZ ELEKTRONIKAI ESZKÖZÖK TULAJDONSÁGAI 143 7.2 FÉLVEZETŐ ANYAGOK 145 7.3 A PN ÁTMENET 148 7.4 A FÉLVEZETŐ DIÓDA 149 7.4.1 A FÉLVEZETŐ DIÓDA MŰKÖDÉSE KAPCSOLÓ ÜZEMMÓDBAN 155 7.4.2 A FÉLVEZETŐ DIÓDA MUNKAPONTJA 157 7.4.3 A FÉLVEZETŐ DIÓDÁK SZERKEZETI FELÉPÍTÉSE 159 7.4.4 SPECIÁLIS TULAJDONSÁGÚ DIÓDÁK 161 8. A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR 169 8.1 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR FELÉPÍTÉSE 169 8.2 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR MŰKÖDÉSE 171 8.3 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR STATIKUS KARAKTERISZTIKÁI 174 8.3.1. A bipoláris tranzisztor bemeneti karakterisztikája 174 8.3.2. A bipoláris tranzisztor kimeneti karakterisztikája 175 8.4 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR KISJELŰ MODELLJE 179 8.5 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR MŰKÖDÉSE LINEÁRIS ÜZEMMÓDBAN 183 8.6 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR MŰKÖDÉSE KAPCSOLÓ ÜZEMMÓDBAN 184 8.7 A DARLINGTON KAPCSOLÁS 187 8.8 A TELJESÍTMÉNYTRANZISZTOR 190 8.9 A SCHOTTKY TRANZISZTOR 191 8.10 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR ALAPKAPCSOLÁSAI 192 8.10.1 A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR KÖZÖS EMITTERŰ KAPCSOLÁSBAN 193 8.10.2. A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR KÖZÖS KOLLEKTORÚ KAPCSOLÁSBAN 201 8.10.3. A BIPOLÁRIS TRANZISZTOR KÖZÖS BÁZISÚ KAPCSOLÁSBAN 206 9. A TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOR 212 9.1 A TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOROK FŐBB JELLEGZETESSÉGEI ÉS OSZTÁLYOZÁSA 212 9.2 A ZÁRÓRÉTEGES TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOR 213 9.3 A MOSFET TRANZISZTOR 216 9.4 A JFET TRANZISZTOROK LINEÁRIS ÜZEMMÓDBAN 219
17
18
9.4.1. A JFET MUNKAPONTJÁNAK BEÁLLÍTÁSA 222 9. 5 A MOSFET TRANZISZTOROK LINEÁRIS ÜZEMMÓDBAN 227 9.5.1. A MOSFET MUNKAPONTJÁNAK BEÁLLÍTÁSA FESZÜLTSÉGOSZTÓVAL 10. TÖBBRÉTEGŰ FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK 230 10.1 A TÖBBRÉTEGŰ FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK JELLEGZETESÉGEI 230 10.2 A TIRISZTOR 231 10.2.1 A TIRISZTOR STATIKUS KARAKTERISZTIKÁJA 234 10.2.2. A VEZÉRLŐÁRAMKÖR STATIKUS KARAKTERISZTIKÁJA 235 10.2.3. A TIRISZTOR DINAMIKUS KARAKTERISZTIKÁI 236 10.2.4. A TIRISZTOR VÉDELME 238 10.2.5. A TIRISZTOR KAPCSOLÓ ÜZEMMÓDBAN 240 10.2.6. TIRISZTORVEZÉRLŐ INTEGRÁLT ÁRAMKÖRÖK 242 10.3 A TRIAK 243 10.4 A GTO TIRISZTOR 244 10.4.1. A GTO TIRISZTOROK VÉDELME 245 10.5 AZ IGBT TRANZISZTOR 246 10.5.1. AZ IGBT TRANZISZTOR STATIKUS KARAKTERISZTIKÁJA 248 10.5.2 AZ IGBT TRANZISZTOR VEZÉRLÉSE 249 11. RC PASSZÍV ÁRAMKÖRÖK253 12. BEVEZETÉS A NÉGYPÓLUSOK ELMÉLETÉBE 268
227
