BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA ZABILJEKE S PREDAVANJA 3

BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA ZABILJEŠKE S PREDAVANJA 3 Napomena: kompletno gradivo je u literaturi, ovo su samo bitne natuknice

NA PROŠLOM PREDAVANJU OBRAĐENO JE: • • • UČINCI ELEKTRIČNE STRUJE JEDNOSTAVNI STRUJNI KRUG GIBANJE ELEKTRONA KROZ VODIČ NAPON, POTENCIJAL, EMS OHMOV I KIRCHHOFFOVI ZAKONI UPUTE ZA LABORATORIJSKE VJEŽBE, S INSTRUMENTIMA I NAČINIMA SPAJANJA

OTPORNICI • Otpornici su elektrotehnički elementi uloga kojih je reguliranje jakosti električne struje ili ostvarivanje pada napona u strujnom krugu. Ako se unutar radnog područja otpornika ne mijenja u ovisnosti o jakosti električne struje i iznosu narinutog napona govori se o linearnim otpornicima. Ako se otpornika mijenja u ovisnosti o jakosti struje ili o iznosu narinutog napona u krugu govori se o nelinearnim otpornicima. • Glavni dijelovi otpornika su otporno tijelo i izvodi. Treba upozoriti da dimenzije otpornika ne ukazuju na veličinu njegovog otpora, ali su približno razmjerne nazivnoj snazi rasipanja. • Prema tehnologiji izrade otpornici se mogu razvrstati na slijedeće skupine: - maseni (zapreminski) otpornici, - ugljično slojni otpornici, - metal-oksidno slojni otpornici, - žičani otpornici.

OTPORNICI Novi trend u izradi otpornika je tzv. SMD tehnologija, tj. tehnologija površinskog postavljanja. U toj tehnologiji se na podlogu (substrat) postavljaju elementi kruga, u ovom slučaju otpornici, tj. Sloj otpornog materijala. Tehnologija je slična izradi čipova.

OTPORNICI Nelinearni otpornici su otpornici kod kojih se promjena otpora ne izaziva mehaničkim putem, nego vanjskim djelovanjima svjetlosti, napona, temperature, magnetskog polja i tlaka, ovisno o vrsti nelinearnog otpornika. Otpornici kojima se otpor mijenja s promjenom temperature nazivaju se termistorima. Postoje dvije vrste termistora: s pozitivnim (PTC) i s negativnim (NTC) temperaturnim koeficijentom otpora. Termistori s pozitivnim temperaturnim koeficijentom nazivaju se još i hladni vodiči, jer na nižim temperaturama bolje provode električnu struju. Analogno tome, termistori s negativnim temperaturnim koeficijentom nazivaju se i toplim vodičima, jer bolje provode električnu struju na višim temperaturama. Varistori (VDR - voltage dependent resistor) su otpornici kod kojih se otpor smanjuje s porastom napona. Magnetski otpornici su oni koji mijenjaju otpor s promjenom magnetskog polja, odnosno gustoće magnetskog toka, u kojem se nalaze. S porastom gustoće magnetskog toka raste i otpor. Nazivaju se Hallovim pločicama. Fotootpornici ili LDR (light dependent resistor) su otpornici koji ovise o osvijetljenosti. Njima se otpor smanjuje s porastom osvijetljenosti iluminacije. Kod otpornika ovisnih o tlaku otpor raste s porastom tlaka kojem su izloženi.

STATIČKI I DINAMIČKI OTPOR KOD LINEARNOG I NELINEARNOG OTPORNIKA Statički otpor je omjer napona i struje u nekoj točki U-I karakteristike. Uvijek je pozitivan i kod linearnog i kod nelinearnog otpora, jer su i napon i struja pozitivni, tj. U-I karakteristika je u I. Kvadrantu. Dinamički otpor je omjer razilka napona i struja između dvije točke na U-I karakterisitci. Kod linearnog otpornika dinamički otpor je uvijek pozitivan. Kod nelinearnog otpornika, mogu postojati dijelovi U-I karakteristike gdje je dinamički otpor i negativan. To se događa na mjestima gdje je U-I karakteristika silazna. Pogledajte vježbu 11 u uputama za laboratorisjke vježbe: I. Vujović, I. Kuzmanić, Brodska elektrotehnika i elektronika – repetitorij s uputama za laboratorijske vježbe, Pomorski fakultet, Split, 2003.

POTENCIJAL KAO POMOĆNA RAČUNSKA VELIČINA • Napon je razlika u potencijalu između dviju točaka. • Kako su najčešće interesantne samo razlike u potencijalu, može se jednoj točki električnog kruga pridijeliti referentni potencijal, obično jednak nuli, te u odnosu na tu točku određivati potencijal ostalih točaka, ili razliku potencijala između dviju točaka. To je često vrlo korisno u analizi električnih mreža. Referentna točka s potencijalom jednakim nuli smatra se uzemljenom. Oznaka uzemljene točke

POTENCIJALNI DIJAGRAMI Primjer potencijalnog dijagrama može se naći u zbirci. Jedna točka strujnog kruga se uzemljuje, tj. njen potencijal je nula. Nakon toga se računaju potencijali ostalih točaka. Napon se može odrediti kao razlika potencijala između promatranih točaka. Ako se promjeni točka uzemljenja, mijenja se izgled potencijalnog dijagrama, ali napon između istih točaka ostaje nepromijenjen.

SPOJEVI OTPORNIKA • • • Serijski Paralelni Mješoviti Zvijezda Trokut

SPOJEVI OTPORNIKA: serijski Serijski spoj je naponsko djelilo. Za npr. 2 otpornika vrijedi: E = IR 1 + IR 2 I = E/( R 1 + R 2)

SPOJEVI OTPORNIKA: paralelni Paralelni spoj je strujno djelilo, pa se za npr. 2 otpornika može pisati:

MJEŠOVITI SPOJ OTPORNIKA

SPOJ OTPORNIKA U TROKUT I ZVIJEZDU

TRANSFORMACIJA TROKUT ZVIJEZDA

TRANSFORMACIJA ZVIJEZDATROKUT

SERIJSKI SPOJ IZVORA Serijski spoj izvora Serijski protuspoj izvora

PARALELNI SPOJ IZVORA Slika 2. 22: Paralelno spajanje izvora Slika 2. 23: Prikaz struje izjednačenja Paralelni spoj izvora koristi se kada je potrebna struja veće jakosti od struje koju može dati jedan izvor. Ukupna struja kroz trošilo, napon na trošilu i struja izjednačenja određene su izrazom: I= +

PROŠIRENJE MJERNOG PODRUČJA AMPERMETRA • Za mjerenje jakosti električne struje koristi se instrument ampermetar. Rad ampermetra temelji se na magnetskom učinku električne struje. Ampermetar se u strujni krug priključuje serijski, jer kroz serijski spojene elemente prolazi jednaka struja (nema grananja struje). Kao svaki realni instrument i ampermetar ima unutarnji otpor, koji potječe od otpora njegovih namotaja (otpora njegovog svitka). Taj otpor povećava ukupni otpor strujnog kruga (serijskim spajanjem ukupni se otpor povećava), a samim tim smanjuje se jakost električne struje u krugu (prema Ohmovom zakonu jakost električne struje i električni otpor su obrnuto razmjerni). Tako ampermetar svojim unutarnjim otporom utječe na rezultate mjerenja. • Za idealni ampermetar pretpostavlja se da je Ri = 0 , te zbog toga ne utječe na rezultate mjerenja. Za idealni ampermetar često se kaže da je to, posebice u zadacima, ampermetar zanemarivog unutarnjeg otpora.

PROŠIRENJE MJERNOG PODRUČJA AMPERMETRA • Kako se radi o struji veće jakosti koja dolazi k ampermetru, potrebno je pred njim napraviti čvor, tako da se struja grana i ne prolazi u cijelom iznosu kroz ampermetar. To se radi tako da se paralelno s ampermetrom u strujni krug priključi jedan otpornik (naziva se shunt), koji se dimenzionira tako da preuzme dio struje koja se ne smije propustiti kroz svitak ampermetra.