Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření

Základní pojmy elektrotechniky Přednáška č. 1

Milan Adámek

Základní pojmy elektrotechniky

[email protected] U5 A711 +420576035251

1

Elektrotechnika: obor, který se zabývá elektrickými, magnetickými a elektromagnetickými jevy, jejichž příčinou je elektricky nabitá hmota, tj. hmota nesoucí kladný a záporný náboj Dělení elektrotechniky: 1) výkonová (dříve silnoproudá) - výroba el. energie, přenos a přeměna v energii mechanickou, tepelnou, světelnou …. 2) sdělovací (dříve slaboproudá) - přenos, zpracování informace, reprodukce, záznam Základní pojmy elektrotechniky

2

Elektronika • ve 20.-30.letech 20.století se začala vyčleňovat ze slaboproudé elektrotechniky • zabývá se: el. jevy ve vakuu el. jevy v polovodičích Mikroelektronika • 60. letech se vyčleňuje z elektroniky • založena na: miniaturizaci součástek integraci součástek na malé ploše


3

El.náboj: • základní vlastnost hmoty, nelze ho vytvořit ani zničit a lze ho jen odvést • nejmenší náboj - elementární náboj: el.náboj:

1e = 1,602.10-19C 1C = 6,25.1018e


4

El. obvod: prostorově ohraničený systém složený ze vzájemně propojených obvodových prvků za účelem určité funkce (např.: přenos a zobrazení informace,zesílení napětí)

Dělení el. obvodů : a) obvody se soustředěnými parametry b) obvody s rozloženými parametry • lineární • nelineární stejnosměrné: U ≠ U(t) I ≠ I(t) střídavé: u = u(t) i = i(t)


5

Řešení elektrických obvodů:

analýza - vycházíme ze známého propojení el. obvodů, hledáme vlastnosti obvodu při různých pracovních podmínkách - řešení je jednoznačné

syntéza - na základě požadovaných vlastností obvodu hledáme takové prvky a propojení,aby bylo dosaženo žádaných vlastností - má mnoho řešení Základní pojmy elektrotechniky

6

Pojmy v el. obvodech: • svorka: - jednotlivé obvodové prvky jsou vzájemně spojeny pomocí svorek • uzel: - místo, kde se setkávají alespoň tři vodiče • větev: - část obvodu mezi dvěma uzly - počet větví = počet nezávislých rovnic, které potřebujeme k úplnému popisu procesů v obvodu Základní pojmy elektrotechniky

7

• smyčka: - uzavřená dráha v elektrickém obvodu • topologické schéma: - dává představu o konfiguraci obvodu. Jsou v něm znázorněny jednotlivé uzly jako body, v nichž se stýkají větve znázorněné čarami. Konkrétní složení větví není v topologickém schématu patrné.


8

Veličiny v elektrickém obvodu Elektrické napětí

1.

U - pro stejnosměrné obvody: U ≠ U(t) u(t) - pro střídavé obvody: u=u(t) (okamžitá hodnota)

Definice napětí: napětí u12 je definováno jako práce A12, kterou vykoná el. pole při posunu jednotkového kladného náboje z bodu 1 do bodu 2 Základní pojmy elektrotechniky

9

2 G G A12 u12 = = ∫ E ⋅ dl = ∫ E ⋅ dl ⋅ cosα Q 1 1 2

- v potencionálním poli je napětí nezávislé na integrační dráze - napětí je rozdíl potenciálů:

u12 = ϕ1 − ϕ 2 Základní pojmy elektrotechniky

10

Elektrický proud:

2.

I

- pro stejnosměrné obvody : I ≠ I(t) - stejnosměrný proud DC (Direct Current) - označení: -

i(t) - pro střídavé obvody : i = i(t) - střídavý proud AC (Alternating Current)

- označení:

~


11

Definice proudu: jde o pohyb nábojů způsobený Coulombovskými silami

dq i= dt

Směr proudu: za kladný směr bereme pohyb kladného náboje -tj. historický omyl pocházející z počátečního období nauky o elektřině.


12

Čítací šipky

vyznačují orientaci el. proudu a el. napětí v el. obvodu mezi uzly, na zdroji a spotřebiči


13

3.

Energie a výkon:

Práce el.pole: přenese-li el.pole náboj dq po dráze s konečnými body, mezi kterými je napětí u, pak práce:

dA = u ⋅ dq = u ⋅ i ⋅ dt

Výkon el.pole:

časová změna energie je dána jako časová změna výkonu:

dA p= = u ⋅i dt Základní pojmy elektrotechniky

14

Zákony v el. obvodech 1. 2.

Ohmův zákon: U = R ⋅ I I. Kirchhoffův zákon (proudový) algebraický součet proudů v uzlu je roven nule, protože v uzlu se nemůže náboj generovat ani ztrácet:

∑± I

i

=0

i


15

3.

II. Kirchhoffův zákon (napěťový) - algebraický součet napětí podél uzavřené smyčky je roven nule

∑±U

k

=0

k


16

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Recommend Documents