Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Elektrotechnika Základní pojmy. Fyzikální veličiny měřitelné vlastnosti těles, tekutin, polí, stavů a dějů – tj. fyzikálních jevů ( např.délka, teplota,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Elektrotechnika Základní pojmy. Fyzikální veličiny měřitelné vlastnosti těles, tekutin, polí, stavů a dějů – tj. fyzikálních jevů ( např.délka, teplota,"— Transkript prezentace:

1 Elektrotechnika Základní pojmy

2 Fyzikální veličiny měřitelné vlastnosti těles, tekutin, polí, stavů a dějů – tj. fyzikálních jevů ( např.délka, teplota, elektrické napětí... ) lze pomocí nich kvalitativně i kvantitativně popsat jevy, stavy a vlastnosti různých materiálních objektů ke kvantitativnímu stanovení veličiny je zapotřebí jejich jednotky Fyzikální veličiny a jednotky Jednotka fyzikální veličiny vhodně zvolená a přesně stanovená veličina, kterou používáme k porovnávání (měření) veličin stejného druhu.

3 označovány zkratkovými značkami – tisknou se kurzívou hodnota se skládá z číselné hodnoty a značky jednotky – tisknou se antikvou l - délka T - teplota U - napětí F – farad – jednotka kapacity N – newton – jednotka síly Např. s = 5 m s... fyzikální veličina 5.. číselná hodnota m.. fyzikální rozměr (jednotka) Definice fyzikální veličiny je její určení co do velikosti a fyzikálního rozměru

4 soubor hlavních jednotek doplněný jednotkami násobnými a dílčími používání soustavy SI je v České republice stanoveno zákonem s účinností od Mezinárodní soustava jednotek SI zkráceně soustava SI či pouze SI, francouzsky Systeme International ďUnités základních doplňkových odvozených

5 Základní jednotky vhodně zvolené jednotky základních veličin každá základní veličina má pouze jedinou hlavní jednotku, která slouží současně jako základní jednotka v mezinárodní soustavě jednotek SI je sedm základních jednotek v dohodnutém pořadí:

6 Definice základních jednotek metr délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za 1/ sekundy kilogram hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Mezinárodním úřadě pro váhy a míry v Sévres u Paříže sekunda doba rovnající se periodám záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133 ampér stálý elektrický proud, který při průchodu dvěma přímými rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti 1 metr vyvolá mezi nimi stálou sílu newtonu na 1 metr délky vodiče

7 Definice základních jednotek kelvin kelvin je 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody mol mol je látkové množství soustavy, která obsahuje právě tolik elementárních jedinců (entit), kolik je atomů v 0,012 kilogramu nuklidu uhlíku 612C (přesně) kandela kandela je svítivost zdroje, který v daném směru vysílá monochromatické záření o kmitočtu hertzů a jehož zářivost v tomto směru je 1/683 wattu na steradián

8 Doplňkové jednotky jsou to takové jednotky, o nichž Generální konference pro váhy a míry dosud nerozhodla, zda mají být zařazeny mezi základní jednotky nebo jednotky odvozené radián rovinný úhel sevřený dvěma polopřímkami, které na kružnici opsané z jejich počátečního bodu vytínají oblouk o délce rovné jejímu poloměru. Definice doplňkových jednotek steradián prostorový úhel s vrcholem ve středu kulové plochy, který na této ploše vytíná část s obsahem rovným druhé mocnině poloměru této kulové plochy.

9 vznikají pomocí fyzikálních definičních vztahů z jednotek základních nebo doplňkových k vytváření dalších odvozených jednotek mohou být použity odvozené jednotky, které mají samostatný název jsou koherentní vzhledem k jednotkám základním, resp. doplňkovým některé odvozené jednotky jsou uvedeny v následující tabulce Odvozené jednotky

10

11 Násobné a dílčí jednotky tvoří se pomocí předpon, které také předepisuje norma u názvu nesmí být použito více než jedné předpony předpony pro tvoření násobků a dílů jednotek podle třetí mocniny deseti jsou uvedeny v následující tabulce.

12 kromě těchto předpon je možno užívat i předpon odstupňovaných po jednom dekadickém řádu užívání těchto předpon je dovoleno jen ve zvláštních případech, tj. např. hektolitr (hl) nebo centimetr (cm), kterých se běžně užívalo před zavedením nové normy všeobecně se dává přednost užívání předpon odstupňovaných podle třetí mocniny deseti. Násobné a dílčí jednotky

13 Vedlejší jednotky nepatří do soustavy SI, ale norma povoluje jejich používání nejsou koherentní vůči základním nebo doplňkovým jednotkám SI jejich užívání v běžném praktickém životě je však tradiční a jejich hodnoty jsou ve srovnání s odpovídajícími jednotkami SI pro praxi vhodnější - bylo tedy nutné (a vhodné) povolit jejich užívání vedlejší jednotky uvádí následující tabulka

14 k vedlejším jednotkám času a rovinného úhlu se nesmějí přidávat předpony předpony nelze také používat u astronomické jednotky, světelného roku, dioptrie a atomové hmotnostní jednotky lze používat také jednotek kombinovaných z jednotek SI a jednotek vedlejších nebo i kombinované z vedlejších jednotek bez časového omezení lze používat poměrových a logaritmických jednotek (např. procento, bel, decibel, oktáva) Vedlejší jednotky

15 Stavba hmoty - skutečnost, že na každý hmotný objekt (částici i pole) je možné se dívat buď jako na částici nebo jako na vlnu nazýváme korpuskulárně-vlnový dualizmus (či dualizmus vlna-částice) Hmota základní fyzikální pojem dva projevy hmoty látka, skládající se z „hmotných“ částic (částic s hmotností) pole, které se podle klasické fyziky nemělo skládat z částic, ale projevovat se jako kontinuum ve svých vlastnostech - v moderní fyzice (přinejmenším v mikrosvětě) jsou látka a pole, dva navzájem spjaté „projevy“ či „strukturní formy“ hmoty, protože se ukázalo, že elementární částice vystupují jako kvanta (nejmenší nedělitelné částice) jistých polí, ztrácejí tedy čistě korpuskulární povahu

16 Složení látek jedna z forem hmoty materiál, ze kterého jsou tvořena fyzikální tělesa tvořená molekulami ( atomy ) vlastnosti (např. barva, hustota, teplota) se v celém objemu tělesa vůbec nemění (nebo - v případě kontinuálního homogenního tělesa, jímž je například sloupec vzduchu od povrchu Země do stratosféry - se mění plynule) látky homogenní (sourodé, stejnorodé) složené z fyzikálních tělísek různých vlastností látky heterogenní (různorodé, nestejnorodé) například beton je obvykle složen z tělísek kameniva (např. štěrku), zrnek písku a jehlicovitých krystalků vzniklých krystalizací z mokré betonové směsi (malty) při jejím tvrdnutí látka

17 Stavba atomu všechny atomy jsou dělitelné a jsou složeny ze základních elementárních částic elektron e - - částice s nejmenším záporným nábojem proton p + - částice s nejmenším kladným nábojem neutron n 0 - částice bez elektrického náboje uloženy v elektronovém obalu nukleony uloženy v jádře atomu Bohrův model atomu vodíku

18 stavba atomu lithia Obal atomu vrstvy ( slupky ) maximální počet v jednom atomu je sedm dělí se na hladiny – dráha, po které se pohybují elektrony – mají zcela určitou energii atom lithia vnitřní vrstva – 2 elektrony vnější vrstva – 1 elektron jádro – 3 protony + 4 neutrony atom se chová elektricky neutrálně záporný náboj elektronů vyvážen kladným nábojem protonů

19 Ionty záporné nebo kladné nosiče náboje vznikají z neutrálních atomů přijetím nebo odnětím ekĺektronu kationt menší počet elektronů než protonů menší počet protonů než elektronů aniont záporný iontkladný iont

20 Elektrický náboj lze jej spočítat z počtu elektronů nebo protonů fyzikální veličina Q

21 ELEKTROSKOP Pomocí elektroskopu zjišťujeme, zda má těleso elektrický náboj. Navíc můžeme poznávat i velikost náboje. princip elektroskopu Pokud se tedy při dotyku tělesa a desky elektroskopu ručička vychýlí, je těleso nabité. ELEKTROMETR Je elektroskop umístěný v kovové krabici a opatřený stupnicí. Při výchylce ručičky můžeme na stupnici odečítat velikost kladného či záporného náboje. Po dotyku kladně nabité tyče a kovové desky elektroskopu přecházejí elektrony z desky na tyč. Tím se elektroskop nabíjí kladně a ručka se odpuzuje od tyčinky.

22 V izolované soustavě se zachovává celkový elektrický náboj (neboli: Elektrický náboj je nestvořitelný a nezničitelný). Zákon zachování náboje Elektrostatické kyvadélko

23 Vznik elektrického proudu udává množství náboje, které projde průřezem vodiče za jednotku času fyzikální veličina uspořádaný pohyb částic s el. nábojem (= nosičů náboje, např. elektronů, iontů atd.). elektrický proud I

24 Dohodnutý směr proudu (jinak také technický směr proudu) směr pohybu proudu od kladného pólu (+) k zápornému pólu (–) byl stanoven v době, kdy nebyla známa podstata vedení el. proudu ve vodičích dnes víme směr proudu záleží na tom, které náboje, zda kladné nebo záporné, zprostředkovávají vedení el. proudu v kovových vodičích obstarávají transport el. proudu elektrony, které mají záporný náboj (–), a proto je skutečný směr proudu od záporného pólu (–) ke kladnému pólu (+), tedy opačný na rozdíl od dohodnutého směru proudu dohodnutý směr proudu je skutečným směrem pohybu pro kladné náboje

25 výpočet elektrického proudu el. proud = podíl celkového náboje Q, který projde průřezem vodiče, a času t, za který projde A (ampér) = C  s–1 jednotka el. proudu Definice ampéru: Vodičem prochází proud 1A, jestliže projde průřezem vodiče náboj 1C za 1s

26 Proudová hustota intenzita proudu na jednotku průřezu vodiče J jednotky

27 výpočet proudové hustoty Jproudová hustota Iel. proud Aprůřez vodiče

28 vodič se ohřívá tím více, čím větší je hustota protékajícího proudu přípustná proudová hustota řídí se podle: průřezu vedení podmínek chlazení materiálu vodičů

29 Druhy látek v závislosti na vodivosti G Elektrická vodivost schopnost látky vést elektrický proud udává velikost elektrického proudu procházející vodičem při jednotkovém napětí na koncích vodiče. čím větší je vodivost, tím silnější elektrický proud prochází vodičem při stejném napětí - dobrý vodič má vysokou hodnotu vodivosti, špatný vodič má nízkou hodnotu vodivosti vodič s odporem 1Ω má vodivost 1 S (siemens).

30 převrácená hodnota elektrického odporu: výpočet vodivosti

31 podle vodivosti dělíme materiály na: vodiče nevodiče neboli izolanty polovodiče látka, jejíž elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách, a dá se změnou těchto podmínek snadno ovlivnit změna vnějších podmínek znamená dodání některého z druhů energie – nejčastěji tepelné nebo světelné změnu vnitřních podmínek představuje příměs jiného prvku v polovodiči látky, které vedou elektrický proud musí obsahovat volné částice s elektrickým nábojem, nejčastěji elektrony, příp. kladné nebo záporné ionty látky, které nevedou elektrický proud neobsahují volné částice s elektrickým nábojem, nebo je obsahují v zanedbatelném množství zamezují průtoku elektrického proudu mezi vodiči, které mají rozdílný elektrický potenciál

32 Vodiče elektrického proudu vodiče 1. řádu kovy a uhlík ve formě grafitu el. proud přenáší volné elektrony vodiče se při průchodu el. proudu chemicky nemění vodiče 2. řádu proud přenášejí el. nabité částice zvané ionty jejich pohybem dochází k přenosu hmoty a chemickým změnám ionty jsou proti elektronům větší, jejich pohyblivost je menší, takže i vodivost je nižší roztoky a taveniny = elektrolyty dobré vodiče zahřívají se málo, nedochází k velkým ztrátám elektrické energie vhodné jako přívodní vodiče špatné vodiče ( odporové vodiče ) zahřívají hodně, ve vodiči vzniká velké množství tepla používají se jako topné spirály v tepelných elektrických spotřebičích stříbroměďzlatohliník nikelin konstantanchromnikluhlík

33 Izolanty elektrického proudu ideální izolant látka absolutně nevodivá neobsahuje žádné nosiče el. náboje v praxi se nevyskytuje, ale tento ideální stav se používá pro zjednodušení výpočtů reálný izolant materiál, kde se malý počet nosičů el. nábojů vyskytuje když vložíme takovou látku do el. pole, vede zanedbatelný proud porcelán sklo plasty papír plyny

34 Polovodiče elektrické vlastnosti polovodičů můžeme vysvětlit na základě vlastností jejich krystalové mřížky atomy čtyřmocného křemíku jsou uspořádány v krystalové mřížce nízké teploty - valenční elektrony silně poutány v mřížce → křemík proud nevede zahřátí – rozkmitání iontů v mřížce → uvolňování valenčních elektronů prázdné místo = „díra“, chybějící záporný náboj se navenek projeví jako náboj kladný do "díry" může přeskočit jiný elektron z krystalové mřížky a doplnit chybějící záporný náboj po připojení zdroje napětí → přesun záporných elektronů ke kladnému pólu, kladných děr k pólu zápornému → usměrněný pohyb nábojů elektrický proud v polovodičích je způsoben usměrněným pohybem uvolněných elektronů a „děr“ Polovodiče s vlastní vodivostí vodivost se zvyšuje (elektrický odpor snižuje) dodáním energie

35 Příměsové polovodiče Polovodič typu N volné elektrony, resp. kladné díry lze do polovodiče dostat také pomocí příměsí v krystalové mřížce příměsí je prvek obsahující více valenčních elektronů než základní složka polovodiče v polovodiči je přebytek elektronů, vzniká elektronová vodivost polovodič negativní křemík s příměsí pětimocného fosforu nebo arsenu

36 Polovodič typu P příměsí je prvek obsahující méně valenčních elektronů než základní složka polovodiče v polovodiči je nedostatek elektronů, vzniká děrová vodivost polovodič pozitivní křemík s příměsí trojmocného india

37 DĚKUJI ZA POZORNOST Literatura: TKOTZ, K.: Příručka pro elektrotechnika. Praha: Sobotáles, 2002


Stáhnout ppt "Elektrotechnika Základní pojmy. Fyzikální veličiny měřitelné vlastnosti těles, tekutin, polí, stavů a dějů – tj. fyzikálních jevů ( např.délka, teplota,"

Podobné prezentace


Reklamy Google