elektra-sciagaa.doc

(1470 KB) Pobierz
PODSTAWY ELEKTRONIKI I ELEKTROTECHNIKI

Podstawy elektroniki i elektrotechniki

1.            Co to jest prąd elektryczny? Na czym polega przewodnictwo prądu w ciałach stałych, cieczach i gazach?

Prąd elektryczny – każdy uporządkowany ruch elektronów swobodnych lub jonów.

Ruch ten zazwyczaj jest powodowany obecnością pola elektrycznego (różnicy potencjałów).

Przewodnictwo elektryczne - to zjawisko skierowanego przenoszenia ładunków elektrycznych przez dodatnie lub ujemne nośniki prądu (np. elektrony, jony) w ośrodku pod wpływem przyłożonego zewnętrznego pola elektrycznego.

2.            Przyrównać wielkości elektryczne: napięcie, prąd i opór do innych wielkości fizycznych dających się obserwować wizualnie lub manualnie.

·         Napięcie-to ciśnienie wody w rurze

·         Natężenie to ilość wody przepływającej przez rurę w określonym czasie

·         Opor-to np. zawór

3.            Wyjaśnić co oznaczają pojęcia: prąd stały, prąd zmienny, prąd przemienny.

Prąd stały w odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego  charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu.

Prąd zmienny  wartość natężenia jest funkcją czasu.

Prąd przemienny wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. .

4.            Wymienić poznane w ramach przedmiotu wielkości elektryczne i podać ich jednostki.

A = Amper, jednostka natężenia prądu elektrycznego

V = Volt, jednostka napięcia elektrycznego

W = Wat, jednostka mocy czynnej

Hz = Herc (Hertz), jednostka częstotliwości

Ώ-om-opór elektryczny

Q-kulomb-ładunek elektryczny

H-henr-jednostka przenikania magnetycznego

Wb-Weber-jednostka strumienia magnetycznego

5.            Wymienić wielkości elektryczne i przyrządy stosowane do ich pomiaru.

1. Pomiar oporu - omomierz

2. Voltomierz – napięcie;

3. amperomierz - prąd, natężenie;

4. moc - watomierz

6.            Wymienić znane ustroje pomiarowe i wielkości elektryczne które mogą być nimi mierzone.

·         magnetoelektryczny (amperomierze, woltomierze, omomierz, galwanometry)

·         elektromagnetyczny (amperomierze, woltomierze, częstościomierze)

·         elektrodynamiczny (amperomierze i woltomierze, watomierze)

·         ferrodynamiczny (amperomierze i woltomierze)

·         indukcyjny (liczniki energii)

 

7.            Krótko omówić budowę i działania ustroju magnetoelektrycznego.

Mierniki magnetoelektryczne, to mierniki w których odchylenie organu ruchomego jest wynikiem współdziałania pola magnetycznego wytworzonego przez magnes trwały i pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodzie. Budowane są mierniki magnetoelektryczne

- o ruchomym magnesie i

- o ruchomej cewce – bardziej rozpowszechnione.

 

8.            Krótko omówić budowę i działania ustroju elektromagnetycznego.

Zasada działania przypomina działanie elektromagnesu.

Zasada działania ustroju elektromagnetycznego polega na oddziaływaniu pola magnetycznego cewki przewodzącej prąd, na ruchomy rdzeń ferromagnetyczny umieszczony w tym polu.

9.            Krótko omówić budowę i działania ustroju elektrodynamicznego.

Dwa rdzenie z nawiniętymi cewkami, zamocowane współosiowo. Jeden rdzeń jest nieruchomy

drugi może się obracać. Do każdego z rdzenie jest doprowadzany inny prąd.

Cewka ruchoma  osadzona na osi, do której jest przymocowana wskazówka, znajduje się wewnątrz cewki nieruchomej. W wyniku oddziaływania elektrodynamicznego cewek powstają  siły wytwarzające moment napędowy. Moment ten jest równoważny przez moment zwracający dwóch sprężynek spiralnych, doprowadzających jednocześnie prąd do cewki ruchomej.

10.        Krótko omówić budowę i działania ustroju ferrodynamicznego.

Ustrój  zawiera  dwa  niezależne  obwody  elektryczne  w  postaci  cewek:

ruchomej  (napięciowej),  oraz cewki nieruchomej (pradowej) . Istotne  znaczenie  ma  obecność  w  ustroju  rdzenia ferromagnetycznego, dzięki któremu między cewkami istnieje silne sprzężenie

magnetyczne,  owocujące  znacznym  momentem  napędowym

11.        Wymienić i omówić podstawowe oznaczenia występujące na miernikach.

Wielkości charakteryzujące miernik:
    -maksymalna liczba działek
    -zakres znamionowy
    -stała miernika
Oznaczenia ustrojów pomiarowych.
Oznaczenia dodatkowe znajdujące się na tabliczce miernika

12.        Omówić błędy pomiarowe: względny i bezwzględny.

Błąd bezwzględny - różnica między wielkością rzeczywistą, a wielkością zmierzoną

 Błąd względny - błąd bezwzględny podzielony przez wartości wielkości.  Jeżeli mamy wielkość mierzoną A, to błąd względny pomiaru A wynosi: |Azmierz.- Arzecz|/Arzecz

Błąd względny procentowy - błąd względny wyrażony w procentach.

13.        Co to jest klasa dokładności miernika i w jaki sposób określa błąd pomiaru?

Klasą przyrządu nazywamy wyrażony w procentach stosunek niepewności systematycznej do pełnego zakresu wychylenia miernika. Na przykład, dla amperomierza o klasie 0,5 i maksymalnym zakresie 5 A niepewność systematyczna I jest równa

14.        Jak rozszerza się zakresy pomiarowe mierników?

W celu zwiększenia zakresu pomiarowego amperomierza magnetoelektrycznego bocznikuje się jego ustrój pomiarowy za pomocą rezystora zwanego bocznikiem.

Poszerzenia zakresu pomiarowego woltomierza dokonuje się przez zwiększenie jego rezystancji - szeregowe włączenie rezystancji dodatkowej.

15.        Jak dobiera się zakres pomiarowy do mierzonej wartości przy korzystaniu z multimetru?

Należy wybrać najniższy możliwy zakres, który nie powoduje jeszcze przekroczenia wartości zakresowej. Przykładowo, jeżeli mierzymy napięcie 2 V, to najlepszym zakresem będzie zakres 10 V, gdyż na zakresie 100 V błąd pomiaru będzie dziesięciokrotnie większy, a na zakresie 1 V nastąpi przekroczenie wartości zakresowej.

16.        Podać definicję prawa Ohma i wzory wynikające z tego prawa.

Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do wartości napięcia elektrycznego na jego końcach i odwrotnie proporcjonalne do oporu przewodnika.

Prawo Ohma


 

17.        Jak oblicza się rezystancję zastępczą oporników połączonych szeregowo, a jak oporników połączonych równolegle?

Połączenie szeregowe

\ R_z=R_1+R_2+R_3+ ... +R_n
 

Połączenie równoległe


R_z={R_1 R_2 \over R_1+R_2}
{1 \over R_z}={1 \over R_1}+{1 \over R_2}+{1 \over R_3}+ ... +{1 \over R_n}

Wzór przekształcony dla dwóch rezystancji połączonych równolegle:

18.        Czy można dokładnie zmierzyć rezystor o rezystancji ok. 5M trzymając jedną ręką końcówkę omomierza z jednym końcem opornika, a drugą ręką drugą końcówkę omomierza z drugim końcem opornika? Uzasadnić odpowiedź.

Nie można dokładnie zmierzyć rezystora ponieważ jest to połączenie równoległe prąd płynący z omomierza rozgałęzia się na dwa prądy.

19.        Jak oblicza się prądy gałęziowe w obwodzie elektrycznym rozgałęzionym z wieloma źródłami SEM metodą wykorzystującą prawa Kirchoffa?

W metodzie tej wykorzystuje się w bezpośredniej formie prawo prądowe i napięciowe Kirchhoffa uzupełnione o równania symboliczne opisujące poszczególne elementy obwodu. W efekcie zastosowania praw Kirchhoffa otrzymuje się układ równań algebraicznych o zespolonych współczynnikach. Jeśli założymy, że obwód posiada bgałęzi i nwęzłów to w równaniach opisujących obwód wykorzystuje się (n-1)równań pochodzących z prawa prądowego Kirchhoffa. Pozostałe (b-n+1)równań wynika z prawa napięciowego Kirchhoffa dla (b-n+1)dowolnie wybranych oczek niezależnych w obwodzie (oczka uważa się za niezależne, jeśli równania napięciowe opisujące je są od siebie niezależne).

g = (w-1)+ o [g- gałęzie; w- węzły; o- oczka;]

Tok obliczeń:

a)     strzałkowanie I

b)     Strzałkowanie U

c)     Ułożenie (w-1) równań węzłowych wg. 1 prawa Kirchhoffa

d)     Ułożenie „o” równań oczkowych  wg. 2 prawa Kirchhoffa

e)     Rozwiązanie ze względu na I

f)      Dla sprawdzenia – bilans mocy   Σ(Ek · Ik) =  Σ(I2l · Rl)  [Suma mocy wydanych z e źródła energii musi być równa sumie mocy odebranej przez odbiornik mocy]

n - a + 1    równań z II prawa Kirchhoffa     .

20.        Jak oblicza się prądy gałęziowe w obwodzie elektrycznym rozgałęzionym z wieloma źródłami SEM metodą prądów oczkowych?

Układa się tyle równań ile oczek w obwodzie.

Rezystancje wzajemne między oczkami: rezystancja gałęzi miedzy oczkami (RKL)

Z II prawa Kirhchoffa w odniesieniu do prądów cyklicznych: RKK · JK - ΣRKLJL = ΣEKK

    1. Strzałkowanie I
    2. Strzałkowanie J (prądy oczkowe)
    3. Ułożenie równań oczkowych wg. wzoru
    4. Rozwiązanie ze względu na I
    5. Oblicza się prądy gałęziowe na podstawie równań określających związki prądów oczkowych i gałęziowych
    6. Dla sprawdzenia – bilans mocy  

21.        Jak oblicza się prądy gałęziowe w obwodzie elektrycznym rozgałęzionym z wieloma źródłami SEM metodą superpozycji?

Metoda superpozycji polega na wyznaczeniu w obwodzie prądów wywołanych przez poszczególne źródła energii działające pojedynczo. Prąd w dowolnej gałęzi obwodu przy działaniu wszystkich źródeł energii jest sumą algebraiczną wszystkich prądów, które płyną na skutek działania każdego źródła energii z osobna.

22.        Wymienić wszystkie znane metody obliczania prądów gałęziowych w obwodzie elektrycznym rozgałęzionym z wieloma źródłami SEM.

·         Metoda superpozycji

·         Metoda potencjałów węzłowych

·         Metoda prądów oczkowych

·         Metoda równań Kirchhoffa

·         Metoda Nortona

·         Metoda Thevenina

·         Metoda podstawowych reguł elektrotechniki

23.        Wyjaśnić co oznaczają pojęcia i podać równania opisujące je: wartość chwilowa prądu sinusoidalnie zmiennego, wartość maksymalna prądu sinusoidalnie zmiennego, wartość skuteczna prądu sinusoidalnie zmiennego, wartość średnia wyprostowana prądu sinusoidalnie zmiennego.

Wartość chwilowa i=Imsinωt omega-pulsacja

Wartość maksymalna jest to największa wartość chwilowa, jaką przebieg osiąga w rozpatrywanym przedziale czasu (oznaczamy dużą literą z indeksem m)

Wartość średnia półokresowa przebiegu o okresie T to średnia arytmetyczna tego przebiegu dla połowy okresu.

Wartością skuteczną prądu okresowo zmiennego nazywamy taką wartość prądu stałego, który przepływając przez niezmienną rezystancję R, w czasie odpowiadającym okresowi T, spowoduje wydzielenie na tej rezystancji takiej samej ilości energii cieplnej, co prąd okresowo zmienny w tym samym czasie. I=Im/√2=0,707Im

Wartość średnia wyprostowana I=0,636Im

24.        Ile wynoszą przesunięcia fazowe między napięciem a prądem w: rezystorze, cewce, kondensatorze?

Kąt φ określa przesunięcie fazowe między prądem a napięci...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin