1.PRAWO OHMA…
Wartość prądu elektrycznego przepływającego przez metalowy przewodnik zależy nie tylko od napięcia, wynikającego z różnicy potencjałów początku i końca przewodnika, ale od ściśle określonych cech ciała przewodzącego, które można przedstawić jednym parametrem zw. rezystancją. * Wartość potencjału I przepływającego przez metalowy przewodnik jest wprost proporcjonalna do napięcia U między jego końcami i odwrotnie proporcjonalna do jego rezystancji R: I= U/R
Stosunek napięcia U do prądu I nazywamy rezystancją przewodnika i oznaczamy przez R. Jednostką rezystancji jest 1 om. Odwrotność rezystancji nazywamy kondunktancją i oznaczamy G zatem G=1/R. Jednostką jest 1 simens (1S) będący odwrotnością oma.
Zależność rez. od temp.:
rezystancja metali czystych zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury, a rez. roztworów kwasów, zasad, soli- maleje.
RT=R0[1+α(T-T0)]
1) α > 0 α= 0,04 1/°C
2) α jest bardzo małe- konstantan
3) α < 0 –dialektyki,elektrolity,półprzewodniki
2.PRACA I MOC PRĄDU EL..WYDZIELANIE SIĘ CIEPŁA PODCZAS PRZEPŁYWU PRĄDU
3.PRAWA KIRCHHOFFA- ZASADY STOSOWANIA
Wg. I prawa Kirchhoffa suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających od węzła. Przypisując prądom dopływającym do węzła znak + zaś prądom odpływającym znak – to I prawo można sformułować następująco: suma algebraicznych prądów gałęzi zbierających się w punkcie węzłowym obwodu rozgałęzionego jest równa zero.
II prawo Kirchoffa dotyczy napięć w oczku obwodu elektrycznego i brzmi ono: w dowolnym oczku obwodu prądu stałego suma sił elektromotorycznych (napięć źródłowych) jest równa iloczynowi rezystancji i prądów w gałęziach należących do rozpatrywanego oczka.
ΣE=ΣRI
Ponieważ przyjmuje się że zwrot sił elektromotorycznych, a więc ich znak, jest przeciwny do zwrotu napięć występujących na pozostałych elementach gałęzi, II prawo (napięciowe) można sformułować: w każdym dowolnym punkcie obwodu elektrycznego (oczku) suma sił elektromotorycznych (napięć źródłowych) jest równa sumie spadków napięć.
6. DZIAŁANIE POLA MAGNETYCZNEGO…
Indukcja magnetyczna to podstawowa wielkość charakteryzująca pole magnetyczne. Mówimy że indukcja magnetyczna określa intensywność pola. Im bowiem większa jest indukcja (B), tym większa siła F działa na przewód z prądem umieszczony w polu magnetycznym. indukcja magn. jest wielkością wektorową. Zwrot wektora indukcji jest zgodny ze zwrotem linii pola magnetycznego. Jednostką jest 1 tesla (1T). Zwrot siły F wyznaczamy z dogodnej reguły lewej dłoni: jeżeli lewą dłoń ustawimy tak, aby linie pola magn. zgodnie ze zwrotem wektora indukcji magnetycznej, były zwrócone do dłoni, a 4 palce pokryły się ze zwrotem prądu I, to odchylony kciuk wskaże zwrot siły F.
Załóżmy, że w polu magn. równomiernym o indukcji B umieszczono ramkę w taki sposób, że powierzchnia S ograniczona ramką jest prostopadła do kierunku linii pola. Strumieniem magnetycznym przecinającym ramkę nazywamy iloczyn indukcji B przez pole powierzchni S, czyli Φ=BS. Strumień mag. jest wielkością skalarną. jednostką jest 1 weber (1Wb). Strumień przecinający powierzchnię zamkniętą jest zawsze=0
W polu magnetycznym wytworzonym przez prąd elektryczny indukcja magn. w dowolnym miejscu zależy od własności magnetycznych środowiska, scharakteryzowanych przenikalnością magnetyczną. Dlatego żeby określić pole magn. wprowadzono wielkość wektorową zw. wektorem natężenia pola magnetycznego. H=B/μ a jednostka to (A/m)
Związek między przepływem a natężeniem pola magn. określa prawo przepływu: suma iloczynów natężenia pola magnetycznego i odcinków linii pola, wzdłuż których natężenie się nie zmienia, po zamkniętej drodze l, równa się przepływowi prądu obejmowanemu przez tę zamkniętą drogę.
8. OBWODY MAGNETYCZNE….
Jednym z podstawowych praw wykorzystywanych przy obliczaniu obwodów magnetycznych jest prawo przepływu: suma iloczynów natężenia pola magnetycznego i odcinków linii pola, wzdłuż których natężenie się nie zmienia, po zamkniętej drodze l, równa się przepływowi prądu obejmowanemu przez tę zamkniętą drogę.
W obwodach magnet. sumę iloczynów natężenia pola magnet. przez dł. drogi nazywamy często siłą magnetomotoryczną. Siła ta jest liczbowo równa przepływowi prądu i jest źródłem strumienia magnetycznego. Iloczyn natężenia pola magnetycznego na odcinku, np. pierwszym (k=1) H1, przez długość odcinka obwodu magnetycznego l1 nazywamy napięciem magnetycznym i oznaczamy Um1. W obwodzie magn.siła magnetomotoryczna jest równa sumie napięć magnetycznych.
Zależność Rm=l/μS nazywamy oporem magnetycznym lub też reluktancją. Jednostką reluktancja jest odwrotność henra czyli (1/H).
Wzór Φ=Θ/Rm=Fm/Rm nazywamy przez analogię do obwodu elektrycznego
prawem Ohma dla obwodu magnetycznego. Sile elektromotorycznej (lub napięciu źródłowemu) odpowiada siła magnetomotoryczna (lub przepływ), prądowi elektrycznemu odpowiada strumień magnetyczny, a rezystancji- reluktancja
Θ- E, Φ- I, Rm- R .
Ponieważ charakterystyka magnesowania rdzenia ferromagnetycznego jest nieliniowa zatem reluktancja jest zależna od nasycenia rdzenia czyli wartości strumienia magnetycznego. Obwód elektryczny należy zatem traktować jako nieliniowy.
I prawo Kirchhoffa dotyczące bilansu strumieni magnetycznych w węźle obwodu magnetycznego można sformułować następująco: dla węzła obwodu magnetycznego o liczbie gałęzi wynoszących b, suma algebraiczna strumieni magnetycznych jest =0
II prawo Kirchhoffa dotyczące bilansu napięć magnetycznych w oczku obwodu magnetycznego można sformułować następująco: dla oczka obwodu magnetycznego suma algebraiczna napięć magnetycznych wszystkich odcinków oczka jest = sumie algebraicznej sił magnetomotorycznych działających w tym oczku.
9. PRAWO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ, INDUKOWANIE SIĘ SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ, REGUŁA PRAWEJ DŁONI
Dzięki zastosowaniu prawa indukcji elektromagnetycznej zbudowano prądnice (generatory), w których energia kinetyczna jest przetwarzana w energię elektryczną, możliwe jest przesyłanie energii na duże odległości, przesyłanie informacji i ich odbiór. Powstanie napięcia indukowanego lub, tzw. siły elektromotorycznej indukowanej w uzwojeniu przy jakiejkolwiek zmianie strumienia magnetycznego skojarzonego z tym uzwojeniem nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej. Kierunek indukowanej siły elektromotorycznej wyznaczamy za pomocą tzw. reguły prawej dłoni: jeśli wyprostowana prawą dłoń ustawimy w taki sposób, że kciuk będzie wskazywał kierunek ruchu przewodu, a linie pola magnetycznego będą wchodziły do dłoni, to wyprostowane 4 palce wskażą kierunek indukowanej siły elektromotorycznej.
10. INDUKCYJNOŚĆ WŁASNA CEWKI, SAMOINDUKCJA
Podczas przepływu prądu elektrycznego przez cewkę powstaje w jej otoczeniu strumień magnetyczny. Przy określonej wartości prądu, wartość strumienia magnetycznego zależy od wymiarów cewki, jej liczby zwojów i środowiska, w jakim zamyka się strumień.
indukcyjnością własną cewki nazywamy stosunek strumienia skojarzonego z cewką ψ do prądu I płynącego przez cewkę. Indukcyjność własną oznaczamy przez L i określamy wzorem L=ψ/I
Jednostką indukcyjności jest 1 henr (1H). Indukcyjność własna cewki o rdzeniu wykonanym z materiałów paramagnetycznych i diamagnetycznych nie zależy od prądu płynącego w cewce. Indukcyjność własną cewki możemy traktować jako jej własność określającą zdolność do wytworzenia strumienia magnetycznego skojarzonego (przy jednostkowym prądzie).
12. WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCE PRZEBIEGI SINUSOIDALNE…
Jako przebiegi sinusoidalne będziemy rozumieli zarówno napięcie sinusoidalne jak i prąd sinusoidalnie zmienny. Badając przebiegi sinusoid. musimy przyjąć pewną zasadę mierzenia czasu t. Częstotliwość jest równa liczbie okresów przebiegu sinusoidalnego, przypadających na jednostkę czasu, czyli na jedną sekundę. Częstotliwość jest to odwrotność okresu czyli f=1/T a jednostką jest 1 herc (1Hz). Jeżeli przez T oznaczymy czas pełnego obrotu ramki, tzn. obrotu o kąt pełny, równy 2pi radianów to pulsacja ω=2π/T. jednostką pulsacji jest 1 radian na sekundę (1rad/sek.). Pulsacja to inaczej prędkość kątowa obrotu ramki. Wartością skuteczną prądu sinusoidalnego nazywamy taką wartość prądu stałego, który przepływając prze niezmienna rezystancję R, w czasie odpowiadającym okresowi T, spowoduje wydzielenie na tej rezystancji takiej samej ilości energii cieplnej, co prąd sinusoidalny w tym samym czasie. Wartością średnia półokresową prądu sinusoidalnego o okresie T nazywamy średnią arytmetyczną tego prądu obliczoną za połową okresu, w którym przebieg jest dodatni. Pojęcie wartości średniej opiera się na równoważności ładunku. Wartość średnia półokresowa prądu zmiennego jest to taka wartość prądu stałego, którego przepływ przez przekrój poprzeczny przewodnika w czasie T/2 spowoduje przesunięcie takiego ładunku elektrycznego, jaki byłby przesunięty podczas przepływu prądu zmiennego w tym samym czasie. Wartości skuteczne oznaczamy dużymi literami alfabetu.
13. ELEMENTY RLC W OBWODACH PRĄDU SINUSOIDALNIE ZMIENNEGO….
W obwodach prądu sinusoidalnego mamy do czynienia ze wszystkimi elementami pasywnymi czyli z rezystorami o rezystancji R, kondensatorami o pojemności C i cewkami o indukcyjności L. Każdy element rzeczywisty jest tak zbudowany że dominujące znaczenie ma jeden z wymienionych parametrów. Nie można jednak pominąć występowania pozostałych parametrów. Większość elementów ma dialektryk częściowo przewodzący w związku z czym nie może być pominięta tzw. rezystancja upływowa, odpowiadająca stratom w dialektyku. Ujawnienie się poszczególnych własności a więc i parametrów schematu zastępczego realnego urządzenia zależy w znacznym stopniu od częstotliwości, napięcia i prądu związanego z danym elementem. W schemacie obwodu występują więc przeważnie wszystkie parametry R,L,C, a często też indukcyjność wzajemna M. Obwody zawierające tylko jeden z wymienionych elementów nazywamy obwodami z elementami idealnymi. Niekiedy wyznaczenie schematu zastępczego elementu rzeczywistego lub urządzenia nie jest łatwe gdyż od połączenia elementów idealnych zależy prawidłowość przyjętego schematu.
14. SZEREGOWE I RÓWNOLEGŁE POŁĄCZENIE ELEM. RLC- REZONANS NAPIĘĆ I PRĄDÓW
Rezonans jest to taki stan pracy obwodu elektrycznego, w którym reaktancja wypadkowa obwodu lub jego susceptancja wypadkowa jest =0.
W rezonansie elektrycznym częstotliwość źródła równa jest częstotliwości własnej obwodu, która zależy jedynie od wartości indukcyjności L i pojemności C. Warunkiem koniecznym (ale nie dostatecznym) wystąpienia rezonansu elektrycznego jest to, aby obwód zawierał zarówno kondensatory, jak i cewki.
Rezonans można zdefiniować również jako stan obwodu, w którym reaktancja odbiornika lub susceptancja odbiornika są równe zeru.
Jeżeli w odbiorniku istnieje szeregowe połączenie elementów RLC i jest prawdziwy warunek że reaktancja (X)=0 to występuje rezonans szeregowy zwany rezonansem napięć.
wtedy XL=XC lub ωL=1/ωC
Dobroć obwodu określa, ile razy napięcie na indukcyjności lub napięcie na pojemności jest większe od napięcia na zaciskach obwodu (Q=ρ/R)
Jeżeli w odbiorniku istnieje równoległe połączenie elementów RLC i spełniony jest warunek że susceptancja jest =0 to odbiornik jest w stanie rezonansu równoległego zwanego rezonansem prądów.
15. MOC PRĄDU SINUSOIDALNEGO, MOC CZYNNA, BIERNA, POZORNA….
Mocą chwilową nazywamy iloczyn chwilowych wartości napięcia i prądu: p=u(t)i(t)
Jeżeli napięcie u(t) oraz prąd i(t) są sinusoidalnymi funkcjami czasu.
Ze wzoru wynika, że moc chwilowa p oscyluje z podwójną pulsacją 2w wokół stałej wartości mocy równej UIcosj. Moc ta, równa wartości średniej mocy chwilowej obliczonej w okresie T, nazywa się mocą czynną P tak więc
Jednostką jest 1 wat (1W).
Moc bierna , oznaczana przez Q i definiowana jako iloczyn wartości skutecznych napięcia, prądu i sinusa kąta przesunięcia fazowego między nimi, czyli Q=UIsinα. Jednostką jest 1war (1var)
Moc pozorna oznaczana przez S i definiowana jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu S=UI. Jednostką jest (AV).
Moc czynna, bierna i pozorna związane są zależnością S2=P2+Q2
...
KICU51