OSNOVE ELEKTROTEHNIKE SA ELEKTRONIKOM

1. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE SA ELEKTRONIKOM Prof. dr Dušanka Stojanović Mr Šikman Ljilja

2. SARŽAJ PREDMETA Oblasti elektrotehnike: Osnovno jezgro elektrotehnike se tradicionalno djeli na sedamspecijalizovanih podoblasti: 1.Elektroenergetika 2.Elektromagnetika 3.Komunikacije 4.Računarsko inženjerstvo 5.Sistemi 6.Upravljanje 7.Elektronika

3. OBLASTI KOJE SE IZUČAVAJU U OKVIRU PREDMETA • Elektrotehnika jednosmjernih struja(napona) • Elektrotehnika naizmjeničnih struja(napona) • Elementi digitalne elektronike

4. ELEKTROTEHNIKA JEDNOSMJERNIH STRUJA (NAPONA) • Podjela struja(napona) • Pojam električnog kruga • Komponente električnog kruga • OMOV ZAKON za prosti električni krug • Redno električno kolo • Paralelno električno kolo • Mješovito električno kolo

5. Elektrokinetika je oblast elektrotehnike u kojoj se izučava elektricitet u usmjerenom kretanju u odnosu na posmatračev referentni sistem. Usmjereno kretanje naelektrisanja, pozitivnog ili negativnog, ili oba istovremeno, nazivamo električna struja. Brzina prostiranja struje u električki provodnim sredinama jednaka je brzini svjetlosti, dok je srednja brzina osnovnih nosilaca naelektrisanja (elektrona) oko 4.5 mm/min. U posmatranom vremenskom intervalu “t” struja se može razlikovati i po intenzitetu i po smjeru. Struju, koja se ne mijenja po smjeru, nazivamo jednosmjerna struja. Struju, koja se mijenja i po vrijednosti i po smjeru, nazivamo naizmjenična struja. Predmet naše pažnje će biti jednosmjerne struje, kao i naizmjenične struje koje se ne mijenjaju po vrijednosti (stalne struje), čiji je oblik dat na sl. 2.1a, i naizmjenične struje oblika prostoperiodičnih harmonijskih funkcija vremena, kao na sl. 2.1b.

8. PODJELA ELEKTRIČNIH MATERIJALA Provodnici, izolatori i poluprovodnici Provodnici - materijali čija atomska struktura omogućuje slobodno kretanje elektrona iz vanjskogprstena pri sobnoj temperaturi (20 °C) - imaju vrlo veliki broj slobodnih elektrona - dobri provodnici - metali (kovine) / srebro, bakar, aluminij - elektroliti (otopine soli i sl.) - vodljive tekućine (kiseline i sl.) - ionizirani gasovi Izolatori (dielektrici) - nemaju slobodnih elektrona pri sobnoj temperaturi (20 °C) - materijali čija atomska struktura nastoji održati elektrone u svojim prstenovima - ne dopuštaju protok električne struje, a mogu skladištiti električni naboj (elektricitet)u kondenzatorima - izolatori – staklo, plastika, guma, papir, vazduh, vještački materijali Poluprovodnici - materijali koji propuštaju struju slabije od metalnih (kovinskih) provodnika a bolje odizolatora - Poluprovodnici – selen (Se), germanij (Ge), silicij (Si) - materijali za izradu poluprovodničkih elektronskih komponenata (dioda, tranzistor i sl.)

9. Krug istosmjerne struje Električno nabijena tijela mogu se dobiti odvajanjem elektrona iz atoma utroškom neke druge vrsti energije, npr. mehaničke, svjetlosne ili hemijske. Takvo odvajanje postoji u električnom izvoru. Zbog djelovanja energije u izvoru nastaje elektromotorna napon (sila) E koja uzrokuje da jedna stezaljka izvora ima višak negativnog naboja (negativni pol), a druga manjak negativnog naboja (pozitivni pol) – između stezaljki nastaje razlika potencijala.

10. Elektromotorni napon ili sila Radnja dW u izvoru pomiče naboj dQ u izvoru i stvara napon E na stezaljkama Svaki izvor ima definisan električni napon E koji se mjeri u voltima (V). Napon je “sila” koja “gura” struju kroz potrošač i provodnike. Struja protiče kada se zatvori strujni krug

11. Električnipotencijal Svaka stezaljka izvora ima određeni potencijal. Električni potencijal označava se s φ, i on je skalarna veličina, mjeri se u voltima (V). Razlika u potencijalu između bilo koje dvije tačke strujnog kruga naziva se naponom, Naponizmeđu tačakastrujnogkrugamože se odreditikaorazlikapotencijalaizmeđu promatranih tačaka

12. Električniotporivodljivost Provodnik pruža otpor prolasku struje – efekt sudaranja elektrona sa česticamamaterije Otpor ovisi o vrsti materijala, dužini provodnika i površini poprečnog presjeka provodnika. Supravodljivost Pojava iščezavanja električne otpornosti koja nastaje kao rezultat podhlađivanja provodnika do kritične temperature , naziva se supravodljivošću. Sredstvo za hlađenje je za te temperature tekući helij. Tehnologija tekućeg helija je vrlo složena i skupa. Visokotemperaturni supraprovodniciTc =100 Kº – te temperature moguće postići tekućim azotom. Moguća područja primjene su: prenos energije, izgradnja jakih magneta, transport, električni uređaji, računarska tehnika, medicina i sl. Otpornici su elementi kruga koji regulišu jačinu struje ili ostvaruju pad napona u strujnom krugu.

13. ELEKTRIČNI OTPORNICI Nosioci električnog naboja pri djelovanju ismjerenog električnog polja sudaraju se sa česticama materijala koje se nalaze u haotičnom gibanju. Suprotstavljanje materijala prolasku električne struje naziva se električnim otporom. Otpor ograničava tok struje u krugu. Njegova uloga je transformacija električnog rada u toplotu (elektrotermički uređaji, sijalice sa žarnom niti, topivi osigurača) ili dobijanje određenog pada napona na krajevima elementa, kao što je to slučaj u raznim električnim krugovima u elektronici, gdje su oni najčešće uporabljivana pasivna komponenta. Elementi projektovani s ciljem da u krug unesu određeni otpor, koji je velik u odnosu na otpor spojnih vodova i spojeva, nazivaju se električnim otpornicima. Jedinica otpora je Ohm (Ω), a veličina otpora prema Ohmovom zakonu je: Otpornici imaju različita temperaturna svojstva ovisno o upotrijebljenom materijalu. Ona se opisuju sa:

14. Na ovoj slici je prikazan Omov Trokut koji nam prikazuje Omov zakon. Iz Omovog zakona je vidljivo slijedeće:- povećanjem napona povečava se jačna struje u kolu- povečanjem otpora smanjuje se jačina struje u kolu- smanjenjem napona smanjuje se jačina struje u kolu- smanjenjem otpora povečava se jacčna struje u kolu