ELEKTROTECHNIKA

1. ELEKTROTECHNIKA 1W1 – pro 4. ročník oboru M

2. ÚVOD DO PŘEDMĚTU Důvody proč je předmět přednášen: • zajistit minimální úroveň znalostí z elektrotechniky – a to spíše praktických na základě „opakování“ dříve nabytých - pro komunikaci se specialisty – zejména pro techniky v technologických provozech. Technika – elektrotechnika – inženýrství (vztahy a vazby)

3. ÚVOD DO PŘEDMĚTU Základní principy elektřiny - teorie hmoty a učení o atomech - nositelem elektřiny jsou volné elektrony v jednotlivých atomech hmotyv posledních - tj. vnějších - valenčních sférách (vrstvách), které jsou k jádru poutány minimálními vnitroatomovými silami (vazbami) Podle elektrické vodivosti dané hmoty se hmota zařazuje do jedné ze tří vodivostních skupin - do vodičů, polovodičů a do isolantů.

4. ÚVOD DO PŘEDMĚTU Několik význačných světových a českých jmen: Ing. Dr. h. c. František Křižík (1847 až 1941) propagátor ss proudu a „elektrické“ dopravy, oblouková lampa a osvětlení, el. ovládací a signalizační zařízení Ing. Emil Kolben (1862 až 1943) propagátor střídavého proudu, výroba elektromotorů a alternátorů Ing. Josef Donát (1858 až 1937 zakladatel eltechnického závodu v Brně (pozdější součást Škodových závodů a pak EJF Brno) Josef Sousedlík (1894 až 1944) založil závod na výrobu elektromotorů, dnešní MEZ Vsetín

5. ÚVOD DO PŘEDMĚTU Několik dalších význačných světových a českých jmen: Werner von SIEMENS AMPÉR BROWN Thomas Alva EDISON

6. ÚVOD DO PŘEDMĚTU Alexandro Volta Faraday Joule Lens Nikola Tesla prof. Ing Hlávka a další ………

7. Názvosloví Elektrická zařízení== jsou všechna zařízení využí-vající ke své činnosti elektrickou energii. Elektrický zdroj == zařízení výrobního charakteru, jehož produktem (výrobkem) je elektrická energie. Elektrický spotřebič == zařízení spotřebovávající elektrickou energie, kterou mění v jinou formu energie. Elektrické vedení (elektrické sítě) == slouží pro přenos elektrické energie od zdroje ke spotřebiči.

8. Názvosloví Stejnosměrný proud== nepřerušovaný tok elektronů od minus(-) pólu (kde je jich přebytek) k plus(+) pólu. Střídavý proud== Měnící se tok elektronů - frekvence změny směru toku je frekvencí proudu. Obvyklý tvar je sinusový - definován amplitudou a periodou čili frekvencí.

9. Základní veličiny Elektrický náboj(el. množství)= množství elektronů přebývající (na záporné elektrodě) a chybějící (na kladné elektrodě) / množství 6,25 * 1018 elektronů / - Coulomb( též Ampérsekunda či Ampérho-dina) --- Q [C As Ah]

10. Základní veličiny Elektrický proud= tok elektronů mezi místem s nadbytkem a místem s nedostatkem elektronů - proud 1 Ampéru vyloučí za 1 sekundu 1,118 mg stříbra - Ampér---I [A ] nebo [C / s]

11. Základní veličiny Elektrické napětí= rozdíl potenciálů čili hodnot elektrických nábojů dvou různých míst - zdroj 1Volt vykoná ve spotřebiči práci 1 joule, pokud spotřebičem projde elektrickýnáboj 1 Cou- lombu - Volt ---U [ V ]

12. Odvozené veličiny Elektrický odpor - 1 Ohm je odpor sloupce rtuti o průřezu 1 mm2a délky 1063 mm - Ohm ---R [  ] Ekvivalentem je elektrická vodivost - vztahG = 1 / R = (  * S ) / l … l = délka - Siemens --- G [ S ]

13. Odvozené veličiny Ohmův zákon Vystihuje vzájemnou závislost tří základních veličin: - NAPĚTÍ - PROUD - ODPOR Vyjádřena funkčním trojúhelníkem : z něhož plynou tři rovnice: U = R * I I = U / R R = U / I (případně G = I / U )

14. Odvozené veličiny Elektrická práce - JouleneboWattsekunda - A [ Jnebo Ws ] Elektrický výkon / příkon(vydaná / spotře-bovaná elektrická energie) -Watt ---P / N [ W ] Účinnost= poměr dodané (spotřebované) a využité (odevzdané) energie - vztah = P / N [ - , W , W ]

15. Odvozené veličiny: Měrný (specifický) odpor= ztráta části energie při pohybu volných elektronů projevující se jako odpor vodiče působící proti průchodu elektrického proudu – vztah: R = ( * l ) / S [ Ohm ; Ohm*mm2/m ; m ; mm2 ] kde: ... měrný odpor vodiče - je představovánodporem vodiče délky l = 1 metr a průřezu S = 1 mm2 Ekvivalentem je měrná vodivost - vztah:  = 1 / [ m / ( Ohm * mm2 )]

16. Odvozené veličiny:

17. Závislost odporu na teplotě Odpor i měrná vodivostzávisí na teplotě hmoty (se stou-pající teplotou roste rychlost kmitání elektronů v atomové mřížce)- vztah: R = R20 + R nebo R =  * R20 * (  - 20 ) kde: ..... teplota [ o C ] R20 ... měrný odpor při teplotě 20 o C  ...... teplotní součinitel odporu materiálu - daný hodnotou ve o C (udává poměrné zvětšení či snížení hodnoty odporu při změně teploty o 1 o C).

18. Závislost odporu na teplotě Hodnota odporu při dané teplotě je dána vztahem: R = R20 * ( 1 +  * (  - 20 ) ) [  , , 1 / o C , o C] S klesající teplotou odpor vodiče klesá až ke stavu "supra-vodivosti" - při teplotách velice blízkýchABSOLUTNÍ NULE (0 o K) – odpor je pak rovněž blízko hodnoty „0“ [Ω] – ve vodiči pak není procházejícímu proudu kladen prakticky žádný odpor, ve vodiči tedy nevznikají prakticky žádné ztráty a vodič se rovněž nikterak neohřívá.

19. Základní tepelné účinky J.P. Joule (angličan) + A.Lenc (rus)– zákon o tepelném působení= množství tepla vyvinutého elektrickým proudem I je dáno vztahem: Q = R * I2 * t [ J , Ω , A , sec ]

20. Základní tepelné účinky Po dosazení z Ohmova zákona: Q = ( U2 / R ) * t = U * I * t [ J , V , Ω , sec , V , A , sec ] Podle soustavy SI je hlavní jednotkou tepla Joule, což je teplo, které se vyvine za 1 sekundu ve vodiči, kterým projde stálý proud 1 A, při napětí na vodiči 1 V. Je též definováno, že množství tepla potřebné k ohřátí 1 litru vody o 1 o C je právě 4 186,8 J.

21. Úbytek napětí na vodiči Na vodiči spojujícím zdroj a spotřebič vzniká úbytek napětí – jeho velikost je dána vlastním odporem vodiče v závislosti na druhu materiálem, z něhož je vodič vyroben a na jeho délce: Uz = Up – Uk kde: Up ... je napětí na počátku vedení (a tedy je shodné s napětím na svorkách zdroje) Uk... je napětí na konci vodiče (tj. u spotřebiče - zátěžného odporu)

22. 1W1 To byla úvodní přednáška