Základní pojmy elektrotechnikyZákladní pojmy elektrotechniky 11

Univerzita Tomáše Bati ve ZlíněÚstav elektrotechniky a měření

ZZáákladnkladníí pojmy elektrotechnikypojmy elektrotechnikyPřednáška č. 1

adamek@ft.utb.czU5 A711+420576035251

Milan Adámek

Základní pojmy elektrotechniky 2

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 3

Elektronika• ve 20.-30.letech 20.století se začala vyčleňovat

ze slaboproudé elektrotechniky • zabývá se:

el. jevy ve vakuuel. jevy v polovodičích

Mikroelektronika• 60. letech se vyčleňuje z elektroniky • založena na:

miniaturizaci součástekintegraci součástek na malé ploše

Základní pojmy elektrotechniky 4

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

Základní pojmy elektrotechniky 5

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 parametryb) obvody s rozloženými parametry

• lineární• nelineární

stejnosměrné: U ≠ U(t) I ≠ I(t)střídavé: u = u(t) i = i(t)

Základní pojmy elektrotechniky 6

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 7

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 8

• 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.

Základní pojmy elektrotechniky 9

Veličiny v elektrickém obvodu

1. Elektrické napětíU - 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 10

∫∫ ⋅⋅=⋅==2

1

2

1

1212 cosαdlEldE

QAu

- v potencionálním poli je napětí nezávislé naintegrační dráze

- napětí je rozdíl potenciálů:

2112 ϕϕ −=u

Základní pojmy elektrotechniky 11

2. Elektrický proud: 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: ~

Základní pojmy elektrotechniky 12

Definice proudu:jde o pohyb nábojů způsobený Coulombovskýmisilami

dtdqi =

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

Základní pojmy elektrotechniky 13

Čítací šipky

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

Základní pojmy elektrotechniky 14

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:

Výkon el.pole:časová změna energie je dána jako časová změna výkonu:

dtiudqudA ⋅⋅=⋅=

iudtdAp ⋅==

Základní pojmy elektrotechniky 15

Zákony v el. obvodech

1. Ohmův zákon:2. I. Kirchhoffův zákon (proudový) -

algebraický součet proudů v uzlu je roven nule, protože v uzlu se nemůže náboj generovat ani ztrácet:

IRU ⋅=

∑ =±i

iI 0

Základní pojmy elektrotechniky 16

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

∑ =±k

kU 0