Elektrotechnika Pednka 2 linern obvody Vymezen linernchnelinern obvody

Elektrotechnika Přednáška 2. – lineární obvody Vymezení: lineárních/nelineární obvody, ustáleného stav/přechodné děje Ideální obvodové prvky a jejich definice Neorientovaný graf jako el. obvod Řešení obvodů aplikací Kirchhoffových zákonů Miroslav Novák © 2012, rev. 2017 Tento materiál vznikl za podpory projektu Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů.

Náhradní obvod skutečného elektrického obvodu • „Jednoduchost“ řešení obvodů • Poměr vodivosti izolant × vodič • Pouze 5 základních prvků (R, L, C, zdroj U, zdroj I)

Ustálený stav obvodu V DC obvodu se žádná veličina nemění V AC se veličiny opakují s periodou obvodu, která je stejná pro celý obovd Přechodné jevy • • • zapnutí vypnutí změna výkonu / regulace zpracování neharmonických signálů. . . Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 3

Lineární / nelineární obvod Lineární obvodové prvky: • • rezistor kapacitor (kondenzátor) induktor (cívka) zdroj napětí a zdroj proudu Nelineární prvky: • • polovodiče termistory – teplotně závislé rezistory varistory – napěťově závislé rezistory žárovka, . . . Matematické řešení = náročné Graficko-početní metoda = používá voltampérové charakteristiky http: //sps. janoud. cz/sub/sps/texty/ELT/04 a_Metody_reseni_nelinearnich_obvodu. pdf Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 4

Základní obvodové prvky Rezistor disipativní prvek = představuje přeměnu el. energie na jinou Kapacitor, induktor akumulační prvky = ukládají a mohou vrátit do obvodu energii Zdroj napětí udržuje na svorkách definované napětí bez ohledu na velikost proudu Zdroj proudu udržuje definovaný proud Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 5

Rezistor R Převod energie na jinou formu nejčastěji teplo Statická definice Dynamická definice Energetická definice Voltampérová charakteristika Jednotka R [W] (Ohm) El. vodivost G = 1/R [S] (Siemens) Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 6

Kapacitor / kondenzátor C Energie se ukládá ve formě elektrostatického pole v izolantu kondenzátoru Statická definice Dynamická definice Energetická definice Jednotka C [F] (Farad) Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 7

Induktor / cívka, reaktor, tlumivka L Energie se ukládá ve formě magnetického toku Statická definice Dynamická definice Energetická definice Jednotka L [H] (Henry) Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 8

Ideální zdroj napětí • za jakýchkoli podmínek udržuje potenciál určeného směru • možné definovat časový průběh napětí Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 9

Ideální zdroj proudu • za jakýchkoli podmínek dodává proud určeného směru • možné definovat časový průběh proudu Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 10

Směr proudu proud a napětí na spotřebiči • pokud veličina ukazuje ve stejném směru, jako je směr napětí a proudu, je znaménko veličiny kladné • pokud veličina ukazuje v opačném směru, než je směr napětí a proudu, je znaménko veličiny záporné Uab = - Uba Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 11

Elektrický obvod Neorientovaný graf • Hrana (větev) • Uzel • Smyčka Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 12

1. Kirchhoffův zákon Zákon zachování hmoty (náboje) Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 13

2. Kirchhoffův zákon Důsledek zákona zachování energie Projde-li náboj po uzavřené dráze je energie na jeho přemístění nulová Nutno užít i Ohmova zákona Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 14

Sériové řazení rezistorů Výsledná hodnota odporu je součtem hodnot Co dělá proud? Jak se chová napětí? U 1 = R 1·I U = U 1 + U 2 + U 3 U 2 = R 2·I U 3 = R 3·I Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 15

Paralelní řazení rezistorů Výsledná hodnota (její převrácená hodnota) je dána součtem převrácených hodnot Co dělá proud? I 1 = U/R 1 Jak se chová napětí? I = I 1 + I 2 + I 3 I 2 = U/R I 3 = U/R 3 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 16

Příklad Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 17

Literatura ČERNÍK, Martin. Elektrické obvody, teorie a příklady. Skriptum, 1. vyd, Liberec: TUL, 2014. ISBN 978 -80 -7494 -161 -0. Dostupné na <https: //dspace. tul. cz/bitstream/handle/15240/7152/Elektrick%C 3%A 9%20 o bvody%20 teorie%20 a%20 p%C 5%99%C 3%ADklady. pdf? sequence=3> MYSLÍK, J. Elektrotechnika jinak. BEN, Praha 1998 KOŠEK, M. MIKOLANDA, T. Cvičení z teorie obvodů. Skriptum TUL listopad 2005 MIKULEC, M. HAVLÍČEK, V. Základy Teorie elektrických obvodů 1. ČVUT Praha 2003 BIOLEK, D. HÁJEK, K. KRTIĆKA, A. ZAPLATÍLEK, J. DOŇAR, B. Elektronické obvody I, učebnice. Univerzita obrany, Brno 2006. ISBN 80 -7231 -169 -7 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů 18

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů Děkuji za pozornost Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ. 1. 07/2. 2. 00/28. 0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.