1 / 35

PRIPO Principy počítačů

PRIPO Principy počítačů. cvičení č. 2 cvičení č. 3 Základy elektrotechniky (resp. velmi zběžná exkurze do nich). Martin Adámek. Organizační drobnosti. docházka – preze n ce + i toto téma na dvě cvičení příklady až příště (nebo na vyžádání i dnes). Základní terminologie – veličiny.

hedy
Download Presentation

PRIPO Principy počítačů

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. PRIPOPrincipy počítačů cvičení č. 2 cvičení č. 3 Základy elektrotechniky (resp. velmi zběžná exkurze do nich) Martin Adámek

  2. Organizační drobnosti • docházka – prezence + i • toto téma na dvě cvičení • příklady až příště (nebo na vyžádání i dnes) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  3. Základní terminologie – veličiny • elektrický odpor • značka R • jednotka Ohm (značka W) • „měří“ ohmmetr • ve skutečnosti vypočítává pomocí vzorce R=U/I • narozdíl od ampérmetru a voltmetru potřebuje vlastní zdroj i v analogovém provedení • není to jen „měřák“, je to „měřák“ a zdroj • vlastnost obvodu nebo jeho části, vlastnost součástky • vlastnost konkrétního vodiče • s určitým průřezem (plochou v řezu) • odpor snižuje (jako víceproudá silnice) • s určitou délkou • odpor zvyšuje PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  4. Základní terminologie – veličiny • měrný elektrický odpor (rezistivita) • vlastnost materiálu • značka r • jednotka W*m (po vykrácení plochy a délky) • ideální materiály pro použití jako vodič • nejmenší: stříbro • na kontakty se používá zlato • je odolnější než stříbro a měrný odpor má také dobrý • velmi dobrý: např. měď • mj. na něm pak záleží odpor vodiče • vždy větší než nula (pokud nedosáhneme teploty absolutní nula) • vodivost • opak odporu • značka G • jednotka Siemens (značka S) • G=1/R • analogicky měrná vodivost (konduktivita, g) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  5. Základní terminologie - veličiny • elektrický proud • značka I • jednotka Ampér (značka A) • správně ten Ampér (francouzský fyzik André-Marie Ampère) • slangově ta Ampéra • měří ampérmetr • protéká spojeným (uzavřeným) obvodem • elektrické napětí • značka U • jednotka Volt (značka V) • měří voltmetr • neprotéká, prostě je PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  6. Základní terminologie - veličiny • výkon/příkon • značka P (power) • jednotka Watt (značka W) • s předponou m,k,M,G, apod. často přechází i tento fyzik do ženského rodu • P=U*I • v autě s rozvodem 12 nebo 13,8V se běžně pracuje s proudy cca. 10A, zásuvka má pojistku 16A (16A*13,8V=221W) • v domovních rozvodech mívají zásuvky pojistku 10A (10A*230V=2300W=2,3kW) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  7. Základní terminologie - veličiny • energie • značka E • jednotka • obecnou jednotkou energie (např. tepelné) jouly (dříve kalorie) • u elektrické energie se používají watthodiny (Wh), kilowatthodiny (kWh), apod. • E=P*t (t...čas) • dvě hodiny se odebírá 500W => odebrána 1kWh • proud*čas • jednotkou Ah nebo mAh • udává se v něm kapacita akumulátoru • např. • v autě 55Ah (55Ah * napětí 13,8V = energie 759 Wh) • v mobilu 1100mAh (1,1Ah * napětí 3,6V = energie 3,96 Wh) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  8. Základní terminologie - veličiny • nezaměňujte kW a kWh !!!! • neodborně se řekne např. že se spotřebovalo 50 kilowatt • nesmysl – kilowatty protékají okamžitě, v nulovém čase, právě teď • ve skutečnosti za určitý čas (období) proteklo např. 50 kilowatthodin • to, co za určité účetní období účtuje ČEZ, je kilowatthodina, ne kilowatta ! • spotřebu zařízení lze uvádět oběma způsoby: • kolik bere (nedokonavé sloveso, průběh, děj) wattů, resp. kilowatt • kolik vezme, spotřebuje (dokonavé sloveso, ukončená činnost, hotová věc) kilowatthodin za den, za měsíc, za rok • pokud má zařízení příkon 0,5kW, tak za hodinu sebere 0,5kWh a za 2 hodiny 1kWh • jednotky odpovídají vzorci výpočtu • vše jasné, snadné, systematické • energie [Wh] = výkon [W] * čas [h] • 5 hodin odebírám 3 watty = > odeberu 15 watthodin • „kapacita“ akumulátoru [Ah] = proud [A] * čas [h] • 2 ampéry z akumulátoru 50Ah můžu teoreticky odebírat 25h, než se akumulátor vybije (a 25A 2h, pokud je aku na takový odběr proudu stavěn) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  9. Základní terminologie - veličiny • předpony • vracíme se z informatiky do fyziky! • kilo se píše malým „k“, a je to jen 1000 • mega se sice píše velkým „M“, ale je to jen 106 • mili=10-3 (50mA=0,05A) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  10. Základní terminologie – AC/DC • stejnosměrný proud • DC – direct current • vyrábí ho dynamo • značí se = • zdroj má trvale danou polaritu (+, -) • při dlouhodobém zapojení člověka do obvodu rozkládá krev • střídavý proud • AC – alternating current • vyrábí ho alternátor • značí se ~ (sinusový průběh) • při zapojení člověka do obvodu znemožňuje ovládání svalů => AC nebezpečnější než DC • u nás f=50Hz => televize mají 50 a 100Hz obrazovky => TV signál má 25 fps (ne 24) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  11. Základní terminologie – AC/DC • mnemotechnická pomůcka: zdroj obrázku: internet/přebal CD PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  12. Časté chyby při užívání pojmů 1 • zařízení/vodič/uživatel nemůže být „pod proudem“ !!! PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  13. Časté chyby při užívání pojmů 1 • může být pod napětím • zahradní hadice při natlakování vodou se napne – je pod napětím (a to i pokud je na druhém konci uzavřena) • podobně prodlužka zapojená do zásuvky je pod napětím, zapojený spotřebič je pod napětím • může jím protékat proud • při otevření hadice na druhém konci jí začne protékat proud vody • při zapnutí spotřebiče začne přívodními vodiči (prodlužkou) protékat proud PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  14. Časté chyby při užívání pojmů 1 • po vypnutí spotřebiče • se přestane odebírat elektrická energie • přestane protékat elektrický proud • ale přívodní šňůra nebo kabel je stále pod napětím • šňůra: min.2 vodiče, ohebná, má konektor, odpojuje se (spotřebič) • kabel: min.2 vodiče, neohebný, trvale zapojený (domovní rozvod) • vodič: „drát“ (obvykle je izolovaný) • pokud něco/někoho zapojíme do elektrického obvodu • proud tím/jím protéká • pod napětím (to) je • nekombinovat! – nemůže být pod proudem! PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  15. Časté chyby při užívání pojmů 2 • napětí od ČEZ • u nás už dávno není 220V v jedné fázi a 380V při třech fázích • už dlouho je to 230V a 400V • jde o normu, v praxi záleží na vzdálenosti od transformátoru a stavu rozvodu • v automobilech od zavedení alternátorů místo dynam není palubní rozvod 12V, ale 13,8V • alternátor efektivnější (účinnější) • proud z alternátoru se musí usměrňovat • v ČS v průběhu výroby vozu Škoda 100, 70. léta 20.stol. • dle stavu akumulátoru při vypnutém motoru někdy reálně i 10V a méně... • tzv. „dynamo“ na jízdním kole je obvykle ve skutečnosti alternátor, vyrábí střídavý proud, žárovkám to nevadí PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  16. „Baterie“ • „baterie“ obecně znamená sestavu něčeho • teplá a studená voda; mnoho vojáků; mnoho zásob; apod. • „tužková baterie“ ve skutečnosti baterie není, je to jen jeden jediný článek o napětí 1,5V (resp. 1,2V – NiCd, NiMh) • ale běžně se užívá, zažitý pojem • autobaterie je sestava šesti článků po 2V • nebo 3 článků pro 6V (některé Trabanty) • nebo 12 článků pro 24V (kamiony, autobusy, kombajny, ...) • „akumulátor“ – nabíjecí článek, nabíjecí baterie PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  17. Základní součástky • Rezistor • slangově: „odpor“ • je to jeho fce. • nejjednodušší pro demonstraci výpočtů • schematická značka: zdroj obrázků: Wikipedia PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  18. Základní součástky • Spínač, přepínač • trvale zapíná a rozepíná obvod, příp. přepíná větve • Tlačítko • změna platí jen po dobu stisku • spínací vs. rozpínací • užití mj. jako dveřní kontakty (např. u automobilu) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  19. Základní součástky • Dioda • běžná – pouští proud pouze jedním směrem • LED – vydává světlo (light emitting diode) • fotodioda – reaguje na světlo, resp. vyrábí ze světla elektřinu • další (zenerova) • polovodiče v posledních pár letech prošly obrovským pokrokem • výkonné LED • flash paměti, procesory • a mnoho dalších PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT) zdroj 2.obrázku: internet

  20. Elektrický obvod • proud nemůže mizet • jde vždy od jednoho pólu zdroje k druhému pólu téhož zdroje • min. dva vodiče (nebo vodič a kostra) • při přerušení obvodu v jednom místě přerušen tok proudu v celém obvodu (pokud není paralelní větev) • proud je sériově vždy stejný v celém obvodu • je dán napětím napěťového zdroje a celkovým odporem obvodu • do větví se proud dělí podle jejich odporu/vodivosti • proud jde vždy především cestou nejmenšího odporu • proud v paralelních větvích se sčítá PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  21. Základní vztahy • U=I*R • Ohmův zákon – základ celé el.techniky ! • I=U/R, R=U/I • mnemotech.pomůcka proti záměnám písmen: • Evropan na dvě je „IR“ => U=IR • P=U*I • P=U2/R PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  22. Příklad – Ohmův zákon U • Ucc=24V • R=6W • I=? • vliv měřáků (úbytky U,I) je zanedbatelný • I=Ucc/R=4A • U=12V; I=250mA; R=? • R=U/I • R=12/0,25=12*4=48W V R + A Ucc - I PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  23. První Kirchhoffův zákon • součet proudů v uzlu je roven nule • součet všech vstupujících proudu se rovná součtu všech vystupujících proudů • žádný proud se sám neobjevuje ani nemizí • pro absolventy OA: • má dáti = dal • na konci vyúčtování všech proudů v uzlu je nula, jako v každém účetnictví • přesně to, co přišlo, zase odešlo • nic nezbyde na příště, ani nelze vytvořit deficit (co není, to se nebere) • pozn.: uzel = vodivé spojení vodičů (dělení obvodu do větví) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT) zdroj obrázku: přednáška PRIPO

  24. Druhý Kirchhoffův zákon • úbytek napětí na všech spotřebičích v uzavřeném obvodu se rovná celkovému napětí zdrojů (součet napětí ve smyčce=0) • napětí zdroje se celé rozloží mezi spotřebiče, které jsou sériově pospojovány v obvodu • to, kolik kde bude, záleží na odporu jednotlivých prvků (přímá úměra, protože I je sériově konst.) • napětí=proud*odpor • největší úbytek napětí je na prvcích (součástkách) s největším odporem • jako rozpočet a jeho útrata/vyúčtování – co je k dispozici (zdroj), to se utratí (ubyde na spotřebičích) na halíř přesně – nic nemůže zbýt, nic nemůže chybět PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT) zdroj obrázku: přednáška PRIPO

  25. sériové zapojení rezistorů R1 – R2 odpor R=R1+R2 vodivost G=1/R G=1/(1/G1 + 1/G2) Sériové a paralelní zapojení – R,G • paralelní zapojení rezistorů R1 || R2 • vodivost • G=G1+G2 • odpor • R=1/G • R=1/(1/R1 + 1/R2) stejný princip, jako u potrubí nebo zahradní hadice – větší průřez ~ menší odpor PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  26. sériové zapojení rezistorů R1 – R2 napětí U = U1+U2 proud I=U/R I = I1 = I2 Sériové a paralelní zapojení – U, I • paralelní zapojení rezistorů R1 || R2 • proud • I=I1+I2 • napětí • U=I*R • U = U1 = U2 • v paralelních větvích je vždy stejné napětí PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  27. sériové zapojení spínačů R=R1+R2; R1,R2{0; ∞} výsledek: „AND“ paralelní zapojení spínačů výsledek: „OR“ Sériové a paralelní zapojení– „logika“ PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  28. Příklad – paralelní zapojení(První Kirchhoffův zákon) U1 • Ucc=6V • R1=2W • R2=4W • I,I1,I2,U1,U2=? • vliv měřáků (úbytky U,I) je zanedbatelný • Ucc=U1=U2=6V • I=I1+I2=Ucc/R • 1/R= 1/R1 + 1/R2 • I1=U(1)/R1=6/2=3A • I2=U(2)/R2=6/4=1,5A • I=I1+I2=4,5A • lze vypočítat i přes celkový R (při tomto zadání neúčelné) V1 I1 A1 R1 U2 + V2 Ucc I2 A2 - R2 I A Proud jde cestou nejmenšího odporu – vše je krásně a jasně v poměrech: R1/R2=I2/I1 (2/4 = 1,5/3), nepřímá úměra R a I =>kde není odpor, tam teče proud PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  29. Příklad – sériové zapojení(Druhý Kirchhoffův zákon) U1 U2 • Ucc=12V • R1=6W • R2=18W • I1,I2,U1,U2=? • vliv měřáků (úbytky U,I) je zanedbatelný • R=R1+R2 • I=I1=I2=Ucc/R • U=I*R • U1=U*R1/(R1+R2) V2 V1 A1 R1 R2 + A2 Ucc - I2 R=6+18=24W; I=12/24=0,5A; U1=12*6/(6+18)=3V; U2=U-U1=12-3=9V Vše je krásně a jasně v poměrech: R1/R2=U1/U2 (6/18 = 3/9) ...přímá úměra R a U R1/R = U1/U (6/24 = 3/12) => kde je odpor, tam je úbytek napětí (u vodičů R→0, ideálně nesnižují napětí) PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  30. Příklad – sérioparalelní zapojení ! PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT) zdroj obrázku: cvičení PRIPO, Z.Hodek

  31. Úraz el. proudem: princip • střídavý (AC, ~)proud v ČR: f=50 Hz => svalová křeč 50 * s-1 => sevření svalu 50x za sekundu => nemožnost se sám pustit • dlouhodobě působící stejnosměrný (DC, =) proud rozkládá krev • napětí (U, [Volt]) nezabíjí, jen kope • zabíjí proud (I, [Ampér]) • od 10 mA ~, resp. 25mA= • elektrické ohradníky mají U a I • ale I=U/R => při konst. odporu kůže vysoké U umožní vysoký I • vizte www.adamek.cz/texty/obehova-soustava-cloveka.pdf • pracovní nula (modrý vodič, v zásuvce vpravo) je uzemněná => k úrazu stačí dotyk jen s fází (hnědý nebo černý vodič, v zásuvce vlevo) • na nebezpečné zapojení člověka do obvodu vůbec nemusí reagovat jistič !!! • reaguje na proud vyšší než např. 10 nebo 15 A, nebezpečných je ale už 0,01 A • měl by reagovat proudový chránič • sleduje rozdíl mezi proudem ve fázi a v nule – pozná únik do země, např. skrz člověka • ale je drahý, je pouze u koupelen nových domů, jinak v podstatě nikde • pozor na elektrický oblouk – vysoké napětí přeskočí i vzduchem => nechoďte po vagonech, ani když jste malí a šikovní PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  32. Úraz el. proudem:Technická první pomoc • způsoby přerušení obvodu (od nejlepšího) • vypínač • vytažení napájecí šňůry ze zásuvky • pozor na její stav, jestli má v pořádku izolaci, jestli neprobíjí • hlavní vypínač: „stiskem vypni“ • jistič: přepnutí dolů • úder do kontaktní končetiny nevodivým předmětem • dřevěná nebo plastová suchá násada • opravdu dlouhá prodlužka či prodlužka vytažená z okna při nemožnosti vytáhnout zástrčku: přeseknutí šňůry • sekerou s dřevěným nebo plastovým suchým topůrkem PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  33. Úraz el. proudem:Technická první pomoc • snaha nedopadnout jako v pohádce o tahání Řepy! • při zapojení do obvodu se postiženého nedotýkat • při úrazu el. proudem v bazénu neskákat dovnitř ! • přerušit dodávku proudu • po technické pomoci (odpojení osoby od zdroje) • v případě zástavy dechu a krevního oběhu • volat 155 • kardiopulmonální resuscitace 30:2 • i pokud je postižená osoba zdánlivě v pořádku • je vhodné lékařské vyšetření v nemocnici (možná změna psychiky) • u svěřené osoby nutné! PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  34. Úraz el. proudem: Krokové napětí • krokové napětí – spadlé el. vedení • spadlé elektrické vedení se uzemňuje • s rostoucí vzdáleností klesá napěťový potenciál • 2 nohy stojící různě daleko od místa kontaktu vodiče se zemí jsou připojeny k různému napěťovému potenciálu • => projde jimi rozdíl napětí v obou bodech, člověk je využit jako paralelní vodič (další větev) => ke spadlým vodičům se nepřibližovat • čistě teoreticky: pohyb sounož nebo chůze krátkými kroky po spirále • nelehat si na zem (platí i při bouřce!), mít nohy u sebe zachranny-kruh.com PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

  35. Úraz el. proudem: Krokové napětí a bouřka obrázky z www.stormencounter.com PRIPO, cvičení – Ing. Martin Adámek (UHK-FIM-KIT)

More Related