Stejnosměrný proud – maturitní otázka

 

   Otázka: Hvězdná astronomie – Hvězdy a galaxie

   Předmět: Elektronika

   Přidal(a): honastik

 

 

Uzavřený elektrický obvod

• Obsahuje zdroj, spotřebič a vypínač.

 

-Pokud je obvod rozpojený jako na obrázku nejedná se o uzavřený obvod!

 

Elektrický proud

• Značí se I -> Jednotkou je A (Ampér)
• Jedná o tok volných elektronů vodičem.
• Proud je uspořádaný pohyb volných elektronů.
• I = RU (Ohmův zákon)

 

Elektrické napětí

• Značí se U -> Jednotkou je V (Volt)
• Jedná se o rozdíl potenciálů (rozdíl hodnot elektrického napětí)
• Kolem elektrického náboje je nehmotné elektrostatické pole, které působí silově na jiné elektrické náboje tak, že působí silou na jejich nosiče.
• U = RI

 

Elektrický odpor

• Kovový vodič je tvořen obrovským počtem mikroskopických atomů.
• Volné elektrony při svém pohybu narážejí do jednotlivých atomů a mění tak svůj směr, dokud vodičem prochází proud je pohyb elektronů neuspořádaný.
• Připojí-li se konec vodiče ke zdroji napětí, uvedou se volné elektrony do uspořádaného pohybu a projevuje se odpor.
• R = U/I.
• Značí se R -> Jednotkou je Ω (Ohm)

 

Zdroje stejnosměrného proudu (DC)

Ideální zdroj

• Zdroj proudu, jehož vnitřní odpor je nekonečně velký.
• Baterie, akumulátory, dynamo
• Tento zdroj dodává stále stejně velký proud bez ohledu na velikost připojení zátěže.

 

Reálný zdroj

• Má omezení.
• Jehož vnitřní odpor není nekonečný, ale velmi vysoký.
• Jeho proud je závislý na napětí zátěže.
• Se zvyšujícím se svorkovým napětím klesá proud a tím se může měnit jeho časový průběh.
• Dále lze říci, že zdroj vlivem rostoucí teploty způsobené přenosem energie ztrácí svůj výkon díky zahřívání

 

Ohmův zákon

• Vyjadřuje vztah mezi proudem a napětím.
• Zákon říká, že proud v elektricky vodivém předmětu je přímo úměrný napětí, přiloženém na tento předmět.

 

Kirchhoffův zákony

• 1. V libovolném uzlu je součet vstupujících proudů roven součtu vystupujících proudů. (Kolik proudu do uzlu vteče tolik z něj musí vyjít ven)
• 2. Součet napětí na jednotlivých prvcích je v libovolné uzavřené smyčce nulový.
  (Součet napětí na všech svorkách musí být roven nule)

 

Rezistory

• Řazení rezistorů
  • Sériově
    • Proud je ve všech místech stejný, protože v zapojení nejsou uzly.
    • Napětí mezi svorkami el. součástek je různé, protože závisí na odporu každé ze součástek.
    • Rc = R₁ + R₂….
  • Paralelně
    • Proud mezi jednotlivými větvemi může být různý, protože souvisí na odporu součástek ve větvích.
    • Napětí mezi uzly je stejné, protože je stejné pro všechny větve.
    • 1/R_c = 1/R₁ + 1/R₂ +….
    • Pokud jsou odpory R₁,R₂,R₃… Stejné můžeme R zjistit vydělením počtu odporů např.: 1/R=1/150 + 1/150 + 1/150
      Výsledek vyjde 50 i pokud vydělíme R₁ (který musí mít hodnotu stejnou jako ostatní rezistory, počtem rezistorů v uzlu)

 

Děliče napětí

• V obvodech někdy potřebujeme nižší napětí, než je na svorkách zdroje.
• Je to rezistor s odbočkou, která jej rozděluje na dva díly s odporem R₁ a R₂, spojené do série.
  • Nezatížený
    • Neodebíráme proud.
  •  Zatížený
    • Odebíraný proud, musí být mnohem menší než proud procházející děličem, aby napětí na výstupních svorkách příliš nekleslo.
  • Hvězda; Trojúhelník
    • Transfigurací trojúhelníku na hvězdu.
    • Rezistory jsou zapojeny do trojúhelníku.
    • Tyto rezistory nahradíme rezistory spojené do hvězdy tak, aby odpory mezi jednotlivými uzly zůstaly nezměněny.

 

Elektrická práce

• Jednotka J (Joule).
• Přeměna elektrické energie na jinou – přesuneme-li náboj Q mezi dvěma místy, mezi nimiž je napětí.
• W = U * I * t             W = P * t

 

Elektrický výkon (pro stejnosměrný proud)

• Jednotka W (Watt).
• Jeden Watt je výkon, při němž se rovnoměrně vykonává práce 1 J za 1 s.
• P= U * I

 

Elektrický příkon

• Energie dodána do zařízení z elektrické sítě. Činný příkon je celým zařízením spotřebován.

 

Elektrická účinnost

• Poměr mezi výkonem a příkonem.
• Příklad
  • Ze sítě odebírá stroj 100W a do spotřebiče dodává 82W.
  • Stroj má tedy účinnost 82 %.

 

Reálný zdroj napětí (vlevo) Ideální (vpravo)

• Ideální zdroj napětí nemá vnitřní odpor
• Náhradní schéma zdroje napětí obsahuje: Zdroj napětí (třeba baterka), rezistor zapojený do série (vnitřní odpor R_i), zátěž/svorky
• Náhradní schéma zdroje proudu obsahuje: Zdroj napětí (třeba kondenzátor), rezistor zapojený do série (vnitřní odpor R_i), zátěž/svorky