220 likes | 528 Views
Uvod. Predstavitev stik, domača stran predmeta Namen predmeta osnovna načela elektrotehnike za vaše strokovno delo so podprta s teorijo Literatura primeren učbenik osnov elektrotehnike, zapiski s predavanj, izročki, strokovni članki, medomrežje. Obveznost opraviti izpit.
E N D
Uvod • Predstavitev stik, domača stran predmeta • Namen predmeta osnovna načela elektrotehnike za vaše strokovno delo so podprta s teorijo • Literatura primeren učbenik osnov elektrotehnike, zapiski s predavanj, izročki, strokovni članki, medomrežje. • Obveznost opraviti izpit. • Teorijo se bomo trudili razumeti.
Sprehod po poglavjih • Elektrostatika • Elektrodinamika • Elementi električnega tokokroga • Veriga generiranja, transformiranja in uporabe električne energije • Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu
Sprehod po poglavjih • Elektrostatika • Elektrodinamika • Elementi električnega tokokroga • Veriga generiranja, transformiranja in uporabe električne energije • Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu
F .. sila (N) q .. naboj (As) Elektrostatika • Jantar (grško elektron) … če drgnemo jantar z mačjim krznom, lahko dvignemo ptičje pero… William Gilbert ~1600, elektroskop, prvi uporabil izraze kot so: električna sila, električna privlačnost, električna sila šibkejša od magnetne pozitivni in negativni električni naboj
Elektrostatika • Zgodovina začenši z elektronom, William Gilbertov prvi elektroskop, Galvani, galvanski člen naredi Volta, Oersted opazi vpliv el. toka na smer magnetne igle, Ohm je iskal naravo stvari – splošna načela narave, Ampere je bil natančen opazovalec in popisovalec • Elektriški pojavi - fenomenološka metoda, pogosta v naravoslovju • Naelektreni mirujoči delci so vzrok elektrostatičnega polja • Električni naboj (poskusCoulombova tehtnica) • Charles Augustin de Coulomb 1777, uporabil izraz (formula!) za odbojno silo F med identičnimi in privlačno med različnimi naboji, ki pada pada s kvadratom razdalje
R q1 q2 Kaj pomeni sila PADA s kvadratom razdalje? • Polje: vpliv naboja na okoliški prostor F ( ) 1 1/4 1/9 ? R (m) 3 0 1 2
Primerjava s težnostnim poljem • Polje: vpliv mase na okoliški prostor Kaj pa v težnostnem polju RASTE s kvadratom? Preletena pot raste s kvadratom časa: R m2 m1
Elektrostatika • Orbite(http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/orbits.html) • Prebojna napetost razelektritev v ozračju nosi s seboj posledice? Benjamin Franklin 1752 dokazal, da je atmosferska strela enaka iskri, ki nastane med nasprotno naelektrenimi kovinskimi kroglami Razelektritev s strelo (influenca, ionizacija, naelektritev oblakov)
Q = C U E .. el. polj. jakost (V/m) U .. potencial, napetost (V) W .. el. energija (Ws) C .. kapacitivnost (F) Elektrostatika • Elektrostatično polje, izraženo z E • Napetost je razlika dveh POTENCIALOV v električnem polju E. Vektor E je usmerjen v smeri delovanja sile. Polje E se vzpostavi že, če je naboj en sam; če sta naboja dva, je le drugače oblikovano. Prebojna napetost. • Energija Kdaj opravljamo DELO v električnem polju? Le če spreminjamo RADIJ oziroma ODDALJENOST spreminjamo tudi POTENCIALNO energijo. • Kapacitivnost Koliko naboja shranimo v en element pri določeni napetosti? S čim vplivamo na kapacitivnost? Poskus s kondenzatorjema. Zaradi velike hitrosti IONIZACIJE se mora zrak sunkovito premakniti, slišimo pok. Luigi Galvani (Bologna) 1791, od zunaj dovedeni električni signal, mišice kot motor (vzbujal živec, proizvedeni sunek dal ukaz mišici) Da je potencial rečemo tudi človeku. Ko taka oseba potenciale izkoristi, kaj doseže?
ET2 ET2’ Elektrostatika T2’ r2’ T2 q2 r2 T1 q1 DELO PRI PREMIKANJU naboja q2
Sklep • Zapomnimo si • Coulombov zakon, • definicijo napetosti, • Kdaj opravimo delo v el. polju? in • definicijo kapacitivnosti
Elektrostatika kapacitivnost C izražena na dva načina Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta(Pavia) opazil sorazmerje med napetostjo na elementu in vanj shranjenim nabojem. Iznašel je električno baterijo, enota za napetost se imenuje po njem. Q A U d
125μm smer gibanja 1,3 μm 0,7μg glavnikaste kovinske strukture vzmeti Elektrostatika mikro-elektromehanski senzorji – spremembe kapacitivnosti med strukturami S senzorji zaznavamo: dinamične pospeške (sunke in tresljaje) in statične pospeške (naklone ali težnostni pospešek) http://www.sensorland.com/HowPage023.html
Elektrostatika • Uporaba • senzorji meritve razlik kapacitivnosti, posredno merimo pospešek, prostornino • z MEMS merimo pospeške in hitrosti vrtenja okoli osi • zračna vreča • igrice • fotokopirni stroj: sila v elektrostatičnem polju
Q I U U Elektrostatika • v elektrostatiki smo imeli opraviti z visokimi napetostmi. Nobenih tokov dokler ne pride do preboja • Dvopolni elementi električnih vezij: v čem je razlika med kondenzatorji in upori? Dielektrik preprečuje prevajanje toka – do preboja
Sprehod po poglavjih • Elektrostatika • Elektrodinamika • Elementi električnega tokokroga • Veriga generiranja, transformiranja in uporabe električne energije • Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu
P .. moč (W) W .. energija (Ws) I .. tok (A) J .. tokovna gostota (A/m2) Elektrodinamika • Delo (moč P=UI, energija W=Pt) • Tokovna gostota J • Torej: premikajoči se električni naboji - električni tok: če se naboj v nekem območju spremeni za 1 kulon v 1 sekundi, zaznamo tok 1 amper • Jakost električnega toka(ploskovni integral!)
Sklepi • Zapomnimo si • dva načina izračuna kapacitivnosti, • kako z MEMS merimo pospešek? • uporabnost elektrostatike • definiciji tokovne gostote in elektr. toka, • definicija (enega) ampera
P .. moč (W) W .. energija (Ws) I .. tok (A) J .. tokovna gostota (A/m2) Elektrodinamika • Kratek stik – kaj je to? • Materiali (kako kovine, kako plini, kapljevine) pod vplivom električnega toka – prevajajo in se grejejo • Galvanski toki vsepovsod! • Magnetizem in električni tok sta povezanaOerstedov ponesrečen poskus je prinesel zamisel !) • Pojav sile med tokovodnikoma
Elektrodinamika Superprevodnost je 100 let staro odkritje Največji superprevodnik na svetu v CERNu, hadronski trkalnik (IEEE Spectrum) Heike Kamerlingh Onnes(Groningen) najprej mislil, da je v ohlajenem materialu nastal kratek stik.
Elektrodinamika Superprevodnost ima posledice Meissner-Ochenfeldov pojav – superprevodnik v magnetnem polju Poskus z razlago v Prilogah Elektrotehniškega praktikuma Fritz Walther Meißner in Robert Ochsenfeldsta l. 1933 dojela, da je superprevodnost zaradi izrivanja magnetnega polja več kot le izničenje upornosti.
I U l Elektrodinamika R .. upornost (Ω) ρ .. spec. upornost (Ωm) γ .. spec. prevodnost (Sm) • Iz elektrostatike v elektrodinamiko namesto (visokih) napetosti brez tokov, se pojavijo napetosti, ki poženejo toke • Ohmov zakon(v izvorni obliki) • Električna upornost R izražena na dva načina • Moč P • 1zW (10-21 W, povprečna moč radijskih signalov (s planeta Jupiter) sprejeta na Zemlji z 70-metrsko anteno) • 1pW (10-12 W, moč človeškecelice) • Joulov zakon • Kirchoffova izreka • zanke in • vozlišča