Základy elektrotechniky

Soustava jednotek V přírodě se vyskytují měřitelné fyzikální veličiny. Měřit = určit velikost porovnáním s vhodnou jednotkou. Byla určena soustava jednotek, na jejímž základě lze odvodit všechny další jednotky

metr kilogram sekunda ampér kelvin mol kandela Soustava SI Veličina Jednotka Značka délka hmotnost čas elektrický proud termodynamická teplota látkové množství svítivost metr kilogram sekunda ampér kelvin mol kandela m kg s A K mol cd

Definice jednotek metr délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za 1/299 792 458 sekundy kilogram hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Mezinárodním úřadě pro váhy a míry v Sévres u Paříže Sekunda doba rovnající se 9 192 631 770 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 2.10-7 newtonu na 1 metr délky vodiče 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) Candela kandela je svítivost zdroje, který v daném směru vysílá monochromatické záření o kmitočtu 540.1012 hertzů a jehož zářivost v tomto směru je 1/683 wattu na steradián

rovinný úhel prostorový úhel Doplňkové jednotky rovinný úhel prostorový úhel radián steradián rad sr radián rovinný úhel sevřený dvěma polopřímkami, které na kružnici opsané z jejich počátečního bodu vytínají oblouk o délce rovné jejímu poloměru. 360o = 2π [rad] steradián prostorový úhel s vrcholem ve středu kulové plochy, který na této ploše vytíná část s obsahem rovným druhé mocnině poloměru této kulové plochy.

Násobné a dílčí jednotky exa   peta   tera   giga   mega   kilo   mili   mikro   nano   piko   femto   atto   E   P   T   G   M   k   m   µ   n   p   f   a   1 000 000 000 000 000 000   1 000 000 000 000 000   1 000 000 000 000   1 000 000 000   1 000 000   1 000   0,001   0,000 001   0,000 000 001   0,000 000 000 001   0,000 000 000 000 001   0,000 000 000 000 000 001   = 1018 = 1015 = 1012 = 109 = 106 = 103 = 10-3 = 10-6 = 10-9 = 10-12 = 10-15 = 10-18

Velká a malá čísla Průměr elektronu je cca 10-18 m. Průměr vesmíru je cca 13 miliard sv.let. Rychlost světla je 300 000 km/s., tj 3.108 m/s. Vesmír „měří“ 3.108 . 3600.24.365 . 13.109 = =1018 m Přes celý vesmír teoreticky naskládáme hustě vedle sebe 1018 / 10-18 = 1036 elektronů

Přesnost, zaokrouhlování   V technické praxi zaokrouhlujeme na 3-4 platné číslice !

Pravidla pro psaní vzorců Zapíšeme vzorec, dosadíme do vzorce, zapíšeme výsledek na 3-4 platná místa a doplníme jednotku.

Skaláry, vektory Skalár : veličina, která je s ohledem na zvolenou jednotku plně určená jediným číselným údajem (délka, čas, energie ap.). Vektor : představuje ve fyzice veličinu, která má kromě velikosti i směr (síla, rychlost aj.)

Pole Pole je forma hmoty, která zprostředkovává působení mezi částicemi. Příklady polí : elektrické pole magnetické pole obvykle spojujeme do elektromagnetického pole gravitační pole Působení mezi částicemi látky zprostředkovávají konečnou rychlostí (obvykle rychlostí světla) polní částice.

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A PROUD Elektrický proud je uspořádaný pohyb nositelů elektrického náboje. Elektrický náboj je vlastnost hmoty. Základní jednotka: coulomb značka jednotky: C Může mít kladnou a zápornou hodnotu. Elementární náboj nesou protony (kladný náboj) a elektrony (záporný náboj) Velikost: e = 1,602 176 487 ∙ 10-19 C

Vztah mezi nábojem a proudem Q náboj [C] I proud [A] t čas [s] 1 Coulomb je množství náboje, které protože vodičem při proudu 1 Ampér za 1 sekundu.

Proud a náboj Proud i náboj jsou skaláry. Proud ve vodičích pro další účely orientujeme (určujeme mu směr). I Dohoda : směr proudu je dán pohybem kladných nábojů. Nositelé volného náboje : kovy – elektrony (směr proudu je orientován opačně než pohyb elektronů) tekutiny, plyny – obvykle ionty (směr proudu odpovídá pohybu)

Potenciál, napětí vnější síly přenesly náboj proti působení pole a vykonaly práci – náboj zvýšil potenciální energii poloha B síly pole přenesly náboj ve směru působení pole a vykonaly práci – náboj odevzdal část potenciální energie poloha A F +

Velikost této práce vztažené na 1 Coulomb nazýváme potenciál. Potenciál, napětí Velikost této práce vztažené na 1 Coulomb nazýváme potenciál. Jednotkou potenciálu je 1 Volt

Potenciál, napětí Otázka : Kde je nulový potenciál, ve kterém má náboj nulovou potenciální energii ? Teorie : nulový potenciál je v nekonečnu. Praxe : nulový potenciál má povrch země. Místa se stejným potenciálem nazýváme ekvipotenciální hladiny.

do bodu B bylo třeba vykonat práci Potenciál, napětí poloha B náboj má potenciální energii AB, je na potenciálu VB Pro přesun z bodu A do bodu B bylo třeba vykonat práci ΔA = AB – AA. poloha A F + náboj má potenciální energii AA, je na potenciálu VA Tuto dílčí práci vztaženou na 1 C nazýváme napětí U. Napětí je skalár. Napětí je dáno rozdílem poteciálů. Jednotkou je opět 1 Volt.

Intenzita pole Je-li mezi 2 body napětí, pak mezi těmito body existuje elektrické pole. Mohutnost pole lze zjistit veličinou s názvem intenzita elektrického pole E. UAB B A lAB Intenzita pole je velikost napětí na 1 m délky. Intenzita pole je vektor, lze ji určit v každém bodě prostoru. Při dostatečně velké intenzitě pole v izolantu dojde k tzv. elektrickému průrazu. Tuto intenzitu nazýváme elektrická pevnost. Pro vzduch platí přibližně Ep = 3 kV/mm.

Odkazy El.pevnost na wikipedii Oblouk v rozvodně 500 kV