T - Webs

Obwód elektryczny
Przykład najprostrzego obwodu elektrycznego
a
I
I
U
R
E
źródło
b
odbiornik
U
R
Jednostką prądu jest amper (A),
a oporu elektrycznego (rezystancji)
jest om (Ω).
W każdym punkcie obwodu elektrycznego istnieje określony potencjał elektryczny V,
a między dwoma dowolnymi punktami obwodu występuje napięcie elektryczne U
U ab  U  Va  Vb
Jednostką napięcia i potencjału jest wolt (V).
Rezystancja przewodnika dla prądu stałego określana jest jako:
R
l
S
Źródła energii elektrycznej
Źródła napięciowe i prądowe.
Prądu stałego (baterie, akumulatory, zasilacze energoelektroniczne)
u
E
dodatnie
U
+
ujemne
Prądu zmiennego (prądnice, prostowniki, fotowoltaiczne)
u
t
t
cd. Źródła energii elektrycznej
Prądu przemiennego (elektromechaniczne, turbogeneratory)
u
~
Um
E
T
t
gdzie: Um – wartość maksymalna, T - okres
Przebiegi zmienne lub przemienne reprezentowane są przez wartości średnie oraz skuteczne
tak dla napięcia jak i prądu.
Wartość średnia:
1 T
U śr    u( t )  dt
T 0
Wartość skuteczna:
1 T
U sk  U 
  u( t )2  dt
T 0
Źródła o przebiegach sinusoidalnych
u( t )  U m  sin  t 
przebieg sinusoidalny
gdzie: ω - pulsacja, f - częstotliwość
U śr 
2

U sk 
 U m  0 ,637  U m
Um
 0,707  U m
2
x   t 
t
2  f
cd. Źródła energii elektrycznej
Elementy łączące (pośredniczące) źródło z odbiornikiem
przerywacz – uniwersalny dwukierunkowy
dioda – prostownik jednokierunkowy
tyrystor – łącznik sterowany jednokierunkowy
tranzystor – wzmacniacz (łącznik) jednokierunkowy
u
t
Odbiorniki
rezystor - R
kondensator - C
cewka - L
I
R=const
R=var
rezystor - R nieliniowy
U
Podobnie oznacza się C i L nieliniowe
Charakterystyka prądowo – napięciowa
odbiornika
R
l
S
pojemność
indukcyjność
gdzie: ρ - rezystywność, l – droga przepływu ładunków,
S – przekrój prostopadły
S
d
n2  S
L
l
C  
Rt  R0  1    t  t0 
Obwody prądu stałego
a
I
napięcie
Rw
U
prąd
R
E
U  E  I  Rw
I
U
R
b
Praca i moc prądu elektrycznego
W obwodzie elektrycznym przesunięcie elementarnego ładunku dodatniego +dq
z punktu „a” o potencjale Va, do punktu „b” o potencjale Vb wymaga wykonania pracy
dW  Va  Vb   dq
dq  i  dt
dW  u  i  dt ,
t
W   u  i  dt
0
Dla powyższego obwodu napięcie U=const, I=const, a zatem
W U  I t
Jednostką pracy (energii) jest dżul - J
1kW  h  3,6 106 J.
Moc prądu stałego
Moc prądu jest pochodną energii względem czasu
P
dW
dt
P U I
czyli
Jednostką mocy jest wat (W= J/s)
Korzystając z wzoru Ohma, zależność na moc można napisać w postaci
U2
P  RI 
R
2
pozwalającej na jej oszacowanie lub używając przyrządów
- amperomierza
A
- woltomierza
V
włączonych następująco
pomierzyć moc, której wartość jest równa
wskazaniom watomierza
a
A
V
R
W
b