1 / 20

Układy sterowania i regulacji

Układy sterowania i regulacji. SPIS TREŚCI: Prądy elektryczny Natężenie i napięcie elektryczne Moc prądu elektrycznego. Technikum uzupełniające. Robert.Szczotka@gmail.com. Prąd elektryczny. Ładunki elektryczne mogą pozostawać w spoczynku lub poruszać się.

penney
Download Presentation

Układy sterowania i regulacji

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. Układy sterowania i regulacji SPIS TREŚCI: Prądy elektryczny Natężenie i napięcie elektryczne Moc prądu elektrycznego Technikum uzupełniające Robert.Szczotka@gmail.com

  2. Prąd elektryczny • Ładunki elektryczne mogą pozostawać w spoczynku lub poruszać się. • Poruszające się ładunki tworzą prąd elektryczny. • Chociaż każdy ruch ładunków to prąd elektryczny, to w teorii obwodów prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. • Niezbyt precyzyjnie (ale poprawnie) mówimy, że prąd elektryczny płynie (powinno się mówić, że „istnieje”).

  3. Prąd t S t+Δt Δq Natężenie prądu elektrycznego • Rozpatrzmy pewną powierzchnię S, przez którą w czasie Δt przepływa ładunek elektryczny Δq. Natężeniem prądu elektrycznego nazywamy ilość ładunków przepływających w czasie 1 sekundy przez powierzchnię S przewodnika • Natężenie prądu jest pochodną ładunku po czasie.

  4. Prąd Natężenie prądu elektrycznego – c.d. • W przypadku jednostajnego przepływu ładunku Q w każdej jednostce czasu t mamy prąd stały o natężeniu • Zamiast natężenie prądu używa się często skrótowo określenia prąd (termin „prąd” ma zatem dwa znaczenia: określa zjawisko fizyczne polegające na ruchu ładunków oraz określa jego intensywność). • Natężenie prądu mierzy się za pomocą amperomierza.

  5. Prąd 2∙10−7 N 1 A 1 A 1 m 2∙10−7 N 1 m 2∙10−7 N próżnia 1 m Definicja ampera • Jednostką natężenia prądu jest amper (1 A). Amper jest natężeniem prądu stałego, który płynąc w dwóch równoległych przewodach nieskończenie długich o przekroju znikomo małym, umieszczonych w odległości jednego metra jeden od drugiego w próżni, wywołuje między tymi przewodami siłę 2∙10−7 N na każdy metr długości przewodu.

  6. Prąd Związek między amperem i kulombem • Z analizy jednostek wzoru na natężenie prądu wynika • Stąd określenie jednego kulomba • Jako jednostek ładunku używa się też 1 Ah (amperogodzina), np. do określenia pojemności akumulatora

  7. Prąd Przykłady – ładunek i prąd • Obliczyć ładunek elektryczny Q, który przepłynął przez żarówkę w czasie t = 2 godzin, jeżeli natężenie prądu wynosiło I = 180 mA. • Jak długo trzeba ładować prądem I = 5 A akumulator o pojemności Q = 48 Ah?

  8. Prąd Rodzaje prądu elektrycznego W zależności od podłoża fizycznego, rozróżnia się Prąd przewodzenia – występuje w przewodnikach (metalach, elektrolitach) wskutek obecności swobodnych ładunków elektrycznych. Prąd przesunięcia – występuje w izolatorach i polega na niewielkim przesuwaniu się elektronów względem jąder, jonów względem siebie w siatce krystalicznej lub obracaniu się cząsteczek związków polarnych (np. wody). Występuje np. w kondensatorze. Prąd unoszenia (konwekcyjny) – występuje w środowisku nieprzewodzącym, gdy ładunek unoszony jest wraz z drobinami materii (np. z kurzem, ziarnami piasku itp.)

  9. Prąd I = 2 A I = −2 A I = 2 A I = −2 A Strzałka prądu elektrycznego • Natężeniu prądu przypisuje się pewien zwrot, zgodny ze zwrotem ruchu ładunków dodatnich. • Zwrot ten symbolizuje się na schematach za pomocą strzałki. • Dla dodatnich wartości natężenia prądu strzałka prądu wskazuje kierunek ruchu ładunków dodatnich. • W przewodach elektrycznych poruszają się elektrony, tzn. faktycznie poruszają się one przeciwnie do strzałki prądu.

  10. Napięcie Napięcie elektryczne • Napięciem elektrycznym pomiędzy punktami A i B nazywamy iloraz pracy WAB wykonanej przez siły pola elektrycznego podczas przenoszenia ładunku q do tego wartości tego ładunku q • Napięcie jest wielkością skalarną. • Napięcie mierzy się za pomocą woltomierza.

  11. Napięcie Jednostka napięcia elektrycznego • Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt (1 V). Pomiędzy dwoma punktami A i B występuje napięcie jednego wolta, jeżeli praca potrzebna do przeniesienia ładunku równego jednemu kulombowi (1 C) wynosi jeden dżul (1 J). • Z powyższego wynika, że

  12. Napięcie Potencjał elektryczny • Potencjałem elektrycznymV punktu A nazywamy napięcie między tym punktem a punktem umieszczonym w nieskończoności • Potencjał elektryczny danego punktu wyraża zdolność (łac. potentia) pola elektrycznego do wykonania pracy przy przesuwaniu dodatniego ładunku 1 C z tego punktu do nieskończoności. • W praktyce zamiast nieskończoności stosuje się powierzchnię ziemi (grunt), któremu przypisuje się potencjał równy zeru.

  13. Napięcie Napięcie jako różnica potencjałów • Pracę wykonaną przy przesuwaniu ładunku q z punktu A przez punkt B do nieskończoności można wyrazić jako • Dzieląc przez ładunek q, otrzymujemy • Stąd napięcie elektryczne pomiędzy punktami A i B można wyrazić jako różnicę potencjałów tych punktów.

  14. Napięcie VA = 5 V VB = 2 V UAB = 3 V VA = 5 V VB = 2 V UAB = −3 V I U Strzałka napięcia • Napięcie zaznacza się często za pomocą strzałki. • Dla dodatnich wartości napięcia grot strzałki napięcia wskazuje wyższy potencjał. • W związku z powyższym napięcie na odbiornikach energii strzałkuje się zwykle przeciwnie do strzałki prądu.

  15. Praca i moc prądu stałego 6 Prąd elektryczny i praca • Przeniesienie ładunku Q z punktu A do punktu B, pomiędzy którymi panuje napięcie UAB, wymaga wykonania pracy (dostarczenia energii) • Przy prądzie stałym Q = It, stąd • Jednostką pracy jest dżul (1 J), ale często stosuje się kWh, zwłaszcza w rozliczeniach energetycznych

  16. Praca i moc Przykład – napięcie, prąd i praca • Obliczyć pracę wykonaną podczas przepływu prądu o natężeniu I = 10 A przez t = 2 minuty pomiędzy punktami o potencjałach VA = 20 V i VB = 8 V.

  17. Praca i moc Moc • Moc p jest to granica ilorazu pracy ΔW wykonanej w czasie Δt do tego czasu, gdy czas ten dąży do zera • Jednostką mocy jest wat (1 W). • Jeżeli w każdej jednostce czasu t wykonywana jest jednakowa praca W, to moc jest stała i wynosi

  18. Praca i moc Moc prądu elektrycznego • Moc prądu stałego o natężeniu I oddawana między punktami, między którymi panuje napięcie U, wynosi • Gdy zwroty strzałek napięcia U i prądu I są zgodne, obliczoną wartość uważamy za moc wydawaną do obwodu, w przeciwnym razie – za moc pobieraną z obwodu. • Obliczona wartość może być ujemna – wtedy moc pobierana staje się faktycznie mocą oddawaną i na odwrót.

  19. Praca i moc Przykład – moc • Jaki prąd płynie w żarówce samochodowej o mocy 55 W zasilanej napięciem z akumulatora (12 V)? • Jaką moc oddaje bateria 1,5 V, jeżeli płynie przez nią prąd 20 mA?

  20. Literatura • W. Jabłoński, G. Płoszajski „Elektrotechnika z automatyką”, Wydawnictwo WSIP Warszawa 1996 • Bolkowski S., Elektrotechnika teoretyczna, teoria obwodów elektrycznych. • www.el.pcz.czest.pl/~ke/ (dodatki)

More Related