Skupen naslov e-pošte

1. Skupen naslov e-pošte • fpp.pttl@gmail.comza sporočila vsem • Z dropboxa si: • (obvezno) natisnite predloge za vaje • (neobvezno) preglejte teme za IZD in začnete s pripravo • (priporočam) študirajte izbrano literaturo

2. Vaje • Domače naloge: DN4 16. april • Laboratorijske vaje • Naslednji teden prinesite: • dioda, transformator s srednjim odcepom

3. Sprehod po poglavjih • Elektrodinamika • Električna napetost nastane zaradi: • (ESt) prenašanja naboja. Naboj se običajno prenaša s pomočjo trenja in se kopiči na površini teles. V elektrostatiki srečamo najvišje U, I=0 (stanje tik pred strelo). • (EDn) kemijskih reakcij med snovmi. Reakcija steče, ko postavimo prevodnik med reagenta (baterije) • (EDn) elektromehanskih pojavov. Električna napetost nastane v tuljavi, ki se vrti v magnetnem polju. (električni generatorji v elektrarnah, vozilih..) • (EMg) elektromagnetnih pojavov. Električna napetost nastane v tuljavi v spreminjajočem se magnetnem polju. (transformatorji, radio, RFID, ..)

4. Izvori enosmerne napetosti • Galvanski členi • Primarni (baterije) • Sekundarni (akumulatorji) • Usmerniki (v ozadju je elektrarna) • Termočleni (zvarjeni različni kovini) • Gorivne celice (poskus) • Fotonapetostne celice (na eni strani osvetljena ploščata dioda) Vir: wikipedia

5. Elektromagnetna indukcija Φ .. magnetni pretok (Vs) H .. magnetna poljska jakost (A/m) B .. gostota magnetnega pretoka (T) • Magnetni pretok Φ • Zakon o magnetni indukciji Faraday 1831(preberimo formulo kot jasen stavek) • Lenzje tudi v električni indukciji videl konzervativnost narave • Vrtinčni tokovi nastanejo v prevodnikih, ker se v okolici spreminja Φ • Uporabnost elektromagnetne indukcije – električni generator

6. Električni generator • Uporabimo, ko rabimo izmenično napetost z večjo močjo, kot jo dajejo baterije • sestava rotor: vrteči se del s tuljavami (ali magneti) in stator: mirujoči del s tuljavami • delovanje na os turbine je mehansko pritrjen rotor, ki je tudi izvor magnetnega polja oz. pretoka, ker se zaradi relativnega gibanja (rotor se vrti, stator miruje) mirujočim tuljavam statorja spreminja magnetni pretok, se v njih inducira napetost, če na stator priključimo porabnik, stečejo skozi statorjeve tuljave toki, ki zavirajo vrtenje rotorja (večji skupen tok porabnikov na statorju, večje zaviranje rotorja) • področje uporabe pri prenašanje električne energije od generatorja v elketrarni do končnega porabnika. Porabnik električno energijo pretvori v toploto in v drugo obliko energije: sevanje, mehansko..

7. Električni transformator • Uporabimo, ko želimo v napravi višjo ali nižjo napetost, kot jo daje izvor • sestava dve tuljavi (primarna in sekundarna) in feromagnetno jedro • delovanje na izvor izmenične napetosti u1 priključimo primarno tuljavo z N1 ovoji, skoznjo teče izmeničen tok, ki vzpostavlja magnetni pretok v jedru, ker je pretok izmeničen (se sčasoma spreminja), se v sekundarni tuljavi z N2 ovoji inducira napetost u2=u1·N2/N1, ko na sekundarno tuljavo priključimo porabnik z impedanco Z, skozenj steče tok i2=u2/|Z| • Zakaj moč na primarni strani ni enaka moči na sekundarni? • Navidezni moči sta približno enaki: u1i1~ u2i2 • Delovni moči kot U1I1cosφ1 = U2I2cos φ2 + izgube (v bakrenih žicah, v feromagnetnem jedru) • področje uporabe pri prenašanje električne energije od generatorja do končnega porabnika, ki el. energijo pretvori v toploto ali drugo obliko energije: sevanje, mehansko...

8. Materiali za trajne magnete Graf: zgodovinski pregled doseženih BHmax posameznih vrst magnetov Slika: vsak valjasti magnet je narisan s tolikšno prostornino, da 5 mm nad površino magnetnega pola gostota B doseže vrednost 100 mT Povzeto po članku: O. Gutfleisch, N. M. Dempsey, High Performance μ-magnets for MEMS (meritev pospeška!)

9. Magnetenje, histerezna zanka B I nasičenje Br -Hc prvo magnetenje U 0 H +Hc nasičenje

10. Magnetna zavora na vajah! Magnetno kolo

11. Koliko ur potenja, da bi naprave delale eno uro Pretvorba potenja v vate Po reviji Spectrum, julij 2011

12. Indukcija: poskus z dinamom • Zmagovalec dosegel 6,7 V • V čem je bil boljši? • Dosegel je največjo kotno hitrost ω ! E. J. Beyn, The 12 Volt Doctor’s Practical Handbook for the Boat’s electric system, str. 169, Spa Creek Instruments, 1983

13. Izvori izmenične napetosti Generator HE Medvode

14. Prirejeno po: The many states of energy, Clefs CEA Winter 2004-2005, str. 67. jedrska energija fluorescentne sijalke sevalna energija fotonapetostne celice sončni kolektorji jedrski reaktorji baterije in gorivne celice kemična energija grelniki toplotna energija električni generatorji turbine in toplotni stroji električna energija mehanska energija električni motorji trenje električni upori termočleni

15. Izkoristek naprav • Kolikšno razmerje nastane med energijo na koncu puščice, glede na energijo na začetku puščice? (glej diagram na prejšnji strani) • Razmerje med izkoriščeno energijo (konec puščice) in vloženo energijo (začetek puščice) imenujemo izkoristek. Energiji nista enaki, ker med pretvorbo nastajajo izgube.

16. koristno vloženo izgube Izkoristek naprave η • vlagamo P, W, A; izkoristimo P, W, A NAPRAVA Primeri: NAPRAVA vloženo koristno značilen izkoristek Grelnik električna W toplota do 99 % Radar električna P P na izhodu antene < 10 % El. motor električna W mehanska W 60 – 70 % El. generator mehanska W električna W 33 – 60 %

17. Po predavanju • Doslej smo opisali zakone: Coulomb, Ohm, BiotSavart, Joule, Lenz-Faraday in dva Kirchoffova izreka • Naslednjič: • prenašanje električne energije po daljnovodih, • polprevodniške tehnologije in • digitalna elektronika