Elektrotechnika Skrypt Podstawy elektrotechniki.pdf

(539 KB) Pobierz
UNIWERSYTET PEDAGOGICZNY
Wydział Matematyczno-Fizyczno-Techniczny
Instytut Techniki
Edukacja Techniczno-Informatyczna
Elektrotechnika
Skrypt – „Podstawy elektrotechniki”
Marcin Kapłan
Kraków 2015
1
Spis treści:
1. Prawa oraz wzory których używamy, przydatne informacje.
2. Test I – Korzystanie z I oraz II prawa Kirchhoffa.
3. Test II – Prawo Ohma w obwodzie prądu stałego.
4. Test III – Obliczanie impedancji obwodu elektrycznego.
5. Test IV – Obliczane impedancji i zapis wyniku do postaci wykładniczej.
6. Test V – Obliczanie mocy czynnej, biernej oraz pozornej.
7. Zadania do testów.
8. Odpowiedzi do zadań.
Słowa wstępne.
Skrypt ten jest napisany w celu pomocy nauki oraz przedstawienia algorytmów
postępowania z zadaniami z zakresu podstaw elektrotechniki. Zamieszczam w nim schematy z
wytłumaczeniem wykonywania poszczególnych zadań które znajdowały się na kolokwiach dodając
do tego własny „zbiór zadań” wraz z odpowiedziami aby można było sobie przećwiczyć samemu oraz
sprawdzić wynik czy dobrze rozwiązujemy zadanie.
2
1. Prawa oraz wzory których używamy, przydatne informacje.
Dla prądu stałego
prawo Ohma
mówi nam, że
natężenie prądu
I
jest wprost proporcjonalne do
napięcia
U
stąd:
=
U – napięcie [V]
I – natężenie prądu [A]
R – opór zastępczy obwodu [Ω]
Zaś prawo Ohma dla prądu zmiennego jest zapisywane następująco:
=
I Prawo Kirchhoffa
- Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń
prądów wypływających z tego węzła.
=
+
+
+⋯+
II Prawo Kirchhoffa
- suma napięć na elementach skupionych tworzących ten obwód jest równa
zeru:
=0
Przedrostki i przeliczanie
a) 15 GV = 15 * 10^9 = 15 000 000 000 V
b) 1,4 MA = 1,4 * 10^6 = 1 400 000 A
c) 4 mΩ = 4 * 0,001 = 0,004 Ω
d) 12,5 mA = 12,5 * 0,001 A = 0,0125 A
e) 1253,6
µV
= 1253,6 * 10
-6
= 0,0012536 V
f) 0,0453 mA = 45,3 * 0,001 * 0,001 A =
= 45,3 * 10
-3
* 10
-3
A = 45,3 * 10
-6
A =
0,0000453 A
Zadanie 1.1 Zamień na liczby.
a) 3 MΩ = ?
b) 15 pA = ?
c) 122,5 mA = ?
d) 0,5 MV = ?
e) 15743,5 pΩ = ?
f) 0,0062 mΩ = ?
G
M
k
m
µ
n
p
Giga
Mega
kilo
mili
mikro
nano
piko
10
9
= 1 000 000 000
10
6
= 1 000 000
10
3
= 1 000
10
-3
= 0,001
10
-6
= 0,000 001
10
-9
= 0,000 000 001
10
-12
= 0,000 000 000 001
3
Tabela którą powinieneś znać na pamięć:
Wielkość fizyczna
Napięcie
Oznaczenie
U
Jednostka
Wolt
Oznaczenie
jednostki
V
Symbol
Prąd
I
Amper
A
Rezystancja
Pojemność
Indukcyjność
Moc czynna
Częstotliwość
Pulsacja
R
C
L
P
f
ω
Om (Ohm)
Farad
Henr
Wat
Herc (hertz)
Radian na sekundę
Ω
F
H
W
Hz
Rad/s
Połączenia szeregowe, równoległe, rezystancja zastępcza oraz rozwikłanie rysunków
elektrotechnicznych.
1) Połączenie szeregowe trzech rezystorów R
1
, R
2
, R
3
2) Połączenie równoległe 2 rezystorów R
1
, R
2
Czerwone punkty na rysunku nazywamy
węzłami.
Mówią one nam o tym że prąd się
rozdziela.
Oba rodzaje połączeń rezystorów możemy zastąpić rezystorem zastępczym, lecz aby to zrobić
musimy najpierw obliczyć jaką wartość powinien mieć nasz rezystor zastępczy.
4
1) W przypadku połączenia szeregowego dodajemy wartości wszystkich rezystorów. Wartość jaka
wyjdzie z dodawania musi być wartością naszego rezystora zastępczego.
Rozważmy więc pierwszy układ a wartości rezystorów przyjmijmy: R
1
= 5 Ω, R
2
= 3,5 Ω, R
3
= 1 Ω
Rezystor zastępczy oznaczamy jako Rz.
Rz = R
1
+ R
2
+ R
3
= 5 Ω + 3,5 Ω + 1 Ω = 9,5 Ω
Rezystor zastępczy jakim możemy zastąpić pierwszy układ musi mieć wartość 9,5 Ω.
2) W przypadku połączenia równoległego wartość rezystora zastępczego obliczamy następująco:
Odwrotność rezystora zastępczego (1/Rz) jest równa sumie odwrotności rezystorów wchodzących
w skład naszego połączenia (1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn)
Rozważmy więc drugi układ a wartości rezystorów przyjmijmy: R
1
= 3 Ω, R
2
= 5 Ω
=
+
=
+
=
+
=
Otrzymaliśmy w ten sposób odwrotność wartości rezystora zastępczego Rz. Teraz aby otrzymać
wartość rezystora zastępczego musimy odwrócić nasz wynik:
=
⇔
=
Nie odwracanie obliczanej wartości jest częstym błędem i należy zawsze o tym pamiętać !!!
Przykłady obliczania rezystancji zastępczej:
1)
2)
3)
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin