Elektrotechnika-elektronika

Az előadások a következő témára: "Elektrotechnika-elektronika"— Előadás másolata:

1 Elektrotechnika-elektronika

2 Elektromos alapjelenségek
Atom szerkezete – Bhor féle atom modell

3 Statikus elektromosság és elektromos vezetés
elektromosság >>>a görög elektron szóból ered,jelentése: borostyánkő Elektromos töltésnek nevezzük azt a mennyiséget, amely megmutatja, hogy a test milyen mértékben vesz részt az elektromos kölcsönhatásban Az elektromosság során elektromos töltések jelenlétéről, mozgásáról, hatásairól van szó Statikus elektromosság

4 Elektromos töltés jele Q. mennyiségegyenlete: Q= I t 1C=1As
a proton egy elemi pozitív töltéssel rendelkezik a elektron egy elemi negatív töltéssel rendelkezik Egy Coulomb az a villamos töltés, amely a vezető keresztmetszetén 1 s alatt áthalad ha a vezetőben 1 A áramerősség folyik Elemi töltés: az 1C töltés = 6, elektron töltése az elektron és a proton töltése:

5 Statikus elektromosság
Dörzselektromosság :különböző anyagú, elektromosan semleges testek érintkezésekor,egyik testről a másikra elektronok vándorolnak át. (tehát dörzsöléskor nem létrehozzuk a töltéseket, hanem szétválasztjuk azokat. Vonzás-taszítás Coulomb törvény Két pontszerű elektromos töltés között ható erő nagysága egyenesen arányos a két töltés szorzatával és fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével.

6 Töltések szétválasztása
szalaggenerátorral (fémkosár és plexihenger (+) ,fémhenger (-) Gyakorlati alkalmazás Elektrokémiai úton (galvánelem) >>>Töltéskülönbség illetve, potenciálkülönbség jön létre

7 Villamos tér-elektromos tér
A villamos tér az elektromágneses tér egyik összetevője, ezért ahhoz hasonlóan az anyag villamos töltéssel rendelkező tulajdonsága következtében a világon jelen lévő fizikai jelenség. A villamos tér a mechanikai jelenségekre vissza nem vezethető, objektív, fizikai realitás, az anyag egyik formája. Villamos teret a villamos töltések hoznak létre maguk körül, valamint, az időben változó mágneses tér A villamos tér okozza, az elmozdulásra képes töltéshordozók jelenlétekor a töltések rendezett áramlását, a villamos áramot. Igen nagy villamos térerősségű villamos tér szigetelőanyagokban is áramot indít, ilyen esetben következik be a szigetelőanyagok átütése

8 Villamos áramkörök Az egyszerű villamos áramkör részei.
, Áram, áramerősség, definició, jelölés, Villamos feszültség Áramköri elemek1.ppt (1-11) Az ellenállás vezetőképességének fogalma. Ellenállás hőfokfüggése. Ohm törvénye Az áram és feszültség mérése. Kirchoff törvényei Ellenállások kapcsolásai. Eredő ellenállás számítása. Ellenálláshálózatok csillag - delta átalakítása. Villamos energia, teljesítmény és hatásfok fogalma, mérése. Energiaforrás viselkedése, jellemzése Összetett áramkörök Villamos energia Villamos teljesítmény

9 Villamos áramkör olyan körfolyamat, amely két részből áll: töltések szétválasztásából és a szétválasztott töltések kiegyenlítéséből. ( a töltések igyekeznek visszarendeződni) Villamos Áramkör Részei Feszültségforrás Vezeték Fogyasztó A feszültségforrás töltések szétválasztására alkalmas berendezés. Ilyenek: generátor, akkumulátor,fényelem Az összekötő vezetékek teszik lehetővé a töltéshordozók áramlását a feszültségforrás egyik sarkából - terhelő ellenálláson keresztül - a feszültségforrás másik sarkáig A fogyasztó a rajta áthaladó töltések energiáját hővé, vagy más energiává alakítja át. 2003. október Áramköri elemek I..

10 Áramkör részei feszültség Forrás vezeték
fogyasztó –itt jön létre az energia átalakítása az elektronok áramlásának akadályoztatássa árán Villamos ellenállás: minden fogyasztóra jellemző tulajdonság, akadályozza az elektronok áramlását. Jele: R, mértékegysége: : Ohm Gyakoribb ellenállásértékek: Rövid vezetékdarab 1  -100m Hosszú vez. 0,1 -10 Izzólámpa 10 -1000 Ellenállások el.készülékekben 0,1  -1000M Szigetelők ellenállása 10M -1000G Vezeték méretezés PREFIXUMOK

11 A villamos jelenségek alapja az elemi töltések létezése
Egyenáramú hálózatok A villamos jelenségek alapja az elemi töltések létezése A villamos töltés jele: Q [1C=1As] Villamos alapfogalmak: Feszültség, U [V], mV, kV, MV Áram, I [A], pA, nA, µA, mA, kA Ellenállás, R [Ω], m Ω, k Ω, M Ω, G Ω Vezetés, G [S], kS, mS, µS Teljesítmény, P [W], mW, kW, MW

12 Villamos alapfogalmak
Feszültség: Töltéskülönbség (potenciálkülönbség) A villamos tér munkája, amely a töltött részecskét az áramkör egyik pontjából, a másikba juttatja Áram: A töltéshordozók rendezett mozgása Áramerősség: a vezető keresztmetszetén, egységnyi idő alatt átáramló töltésmennyiség Villamos teljesítmény: a villamos tér időegység alatt végzett munkája

13 Ellenállás Ellenállás jele: R Vezeték ellenállása:
ρ: fajlagos ellenállás [Ωmm2 /m, Ωm] Hőfokfüggés:

14 Ellenállások hőfokfüggése
A hőmérséklet megváltozása az anyagok fajlagos ellenállásának megváltozását okozza az ellenállás változása arányos a hőmérséklet változással. Az arányossági tényezőt nevezzük hőmérsékleti tényezőnek. PTK, NTK anyagok Positive Temperature Coefficient R = R0  T R –az ellenállás megváltozása Rm=R0 ( 1 +  T )  - hőfoktényező T = T1 – T0 Kelvin- Celsius átszámítása: T = ( + 273,15 ) K

15 Hálózatszámítási törvények
Ohm törvénye : egy ellenállás kapcsain… Kirchhoff törvények: Kirchhoff csomóponti törvénye: def

16 Kirchhoff huroktörvénye:
Zárt hurok mentén, a feszültségek előjeles összege :0

17 Ellenállások soros eredője
Sorosan kapcsolt ellenállások eredője: Mert:

18 Párhuzamosan kapcsolt ellenállások eredője
Mert: Replusz művelet

19 Példák eredő ellenállás számítására
1. 2.

20 Példák eredő ellenállás számítására
3 4

21 5

22 Mekkora az eredő ellenállás A és B pontok között?

23 Teljesítményszámítás, hatásfok
Valamely villamos hálózati elem feszültségének és áramának szorzata a villamos teljesítmény vagy munkavégzőképesség: A villamos munka vagy energia: Ha egy villamos hálózatban megkülönböztethető a hasznos és az összes teljesítmény, akkor a hatásfok:

24 Anyagok csoportosítása
villamos vezetés szerint az anyagok három nagy csoportra oszthatók: Vezető anyagok, •félvezető anyagok, •szigetelő anyagok

25 Villamos vezetők anyagok, amelyben szabad töltéshordozók vannak és ezek rendezett mozgása villamos áramot hoz létre. Általában huzalok, lemezek és fólia formában alkalmazzák.

26 A félvezető anyagok ra jellemző , hogy az abszolút 0 hőmérsékleten, 0 K-en nincsenek szabad töltéshordozói, de a hőmérséklet emelkedésével elmozdulni képes elektron-lyuk párok alakulnak ki bennük. A szigetelő anyagok ban nincsenek elmozdulni képes töltéshordozók

27 A felhasználás szempontjából a vezető anyagok között megkülönböztetnek:
•vezeték anyagokat, (Vezetékek: kábelek, tekercselő anyagok, huzalok, szabadvezetékek) •ellenállás anyagokat (Precíziós és mérő ellenállások: konstantán, manganin; Fűtő ellenállások, FeniCr; izzólámpa izzószála: W, nyúlásmérő bélyeg) Nemfémes vezetők: Ionvezető pl.: elemek, akkumulátorok elektrolitja; Átlátszó vezetőkre van szükség kijelzőknél, napelemekben. Anyaga az indium-óndioxid •szupravezető fémes anyagokat.