Elektriska komponenter och kretsar. Emma Björk



Relevanta dokument
Elektriska komponenter och kretsar. Emma Björk

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

Föreläsning 1 i Elektronik ESS010

Elektricitet och magnetism

6. Likströmskretsar. 6.1 Elektrisk ström, I

Ellära. Ohms lag U = R * I. Ett av världens viktigaste samband kallas Ohms lag.

Ellära. Laboration 1 Mätning av ström och spänning

Ö 1:1 U B U L. Ett motstånd med resistansen 6 kopplas via en strömbrytare till ett batteri som spänningskälla som figuren visar.

En ideal op-förstärkare har oändlig inimedans, noll utimpedans och oändlig förstärkning.

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Från kap. 25: Man får alltid ett spänningsfall i strömmens riktning i ett motstånd.

En liten introduktion till ELEKTRISKA KRETSAR

Mätning av effekter. Vad är elektrisk effekt? Vad är aktiv-, skenbar- reaktiv- medel- och direkteffekt samt effektfaktor?

DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

Blixtrarna hettar upp luften så att den exploderar, det är det som är åskknallen.

Mät spänning med en multimeter

Den inre resistansens betydelse i mätinstrument

Tentamen i Fysik A, Tekniskt-Naturvetenskapligt basår

Kapacitans, ström och resistans. Emma Björk

Elektriska kretsar - Likström och trefas växelström

Föreläsningsunderlag TSIU05 Mätteknik EL/Di

Lösningar elektrisk mätteknik

Elektronen och laddning

Magneter. En magnet har all-d en nord- och en sydände. Magneter används -ll exempelvis kompasser, magnetlås, fästmagneter.

Kapitel 6. f(x) = sin x. Figur 6.1: Funktionen sin x. 1 Oinas-Kukkonen m.fl. Kurs 6 kapitel 1

Observera att alla funktioner kan ritas, men endast linjära funktioner blir räta linjer.

Bra tabell i ert formelblad

Formler och beräkningsregler Ohms lag. Seriekoppling av motstånd

EMK och inre resistans - tvåpolen

3.1 Linjens ekvation med riktningskoefficient. y = kx + l.

David Wessman, Lund, 30 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 5. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

Föreläsning 8 och 9. insignal. utsignal. Tvåport. Hambley avsnitt

4-3 Vinklar Namn: Inledning. Vad är en vinkel?

Spänning. Sluten krets, kopplingsschema, seriekoppling, parallellkoppling.

Elektriska och elektroniska. fordonskomponenter ET035G. Föreläsning 1

Onsdagen den 16 mars 2005, 8:00 13:00

Spänning, ström och energi!

Mätningar på op-förstärkare. Del 3, växelspänningsförstärkning med balanserad ingång.

SF1620 Matematik och modeller

Övningshäfte i matematik för. Kemistuderande BL 05

Föreläsning 1. Vad är en elektrisk spänning? Ta en bit neutral materia

Snabbslumpade uppgifter från flera moment.

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

Sammanfattning av kursen ETIA01 Elektronik för D, Del 1 (föreläsning 1-6)

Elektriska kretsar - Likström och trefas växelström

Multimeter och räknare Del 1: Multimetern. Multimeter

Facit med lösningsförslag kommer att anslås på vår hemsida Du kan dessutom få dem via e-post, se nedan.

PEDAGOGISK PLANERING för ELEKTRICITET och MAGNETISM

Laboration 2 Elektriska kretsar Online fjärrstyrd laborationsplats Blekinge Tekniska Högskola (BTH)

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

KOMPENDIUM I RÖNTGENTEKNOLOGI

Lathund, procent med bråk, åk 8

Elektricitet och magnetism

Lektion 2: Automation. 5MT042: Automation - Lektion 2 p. 1

Möbiustransformationer.

LABORATION SPÄNNING, STRÖM OCH RESISTANS

Har du förstått? I De här talen är primtal a) 29,49 och 61 b) 97, 83 och 89 c) 0, 2 och 3.

a n = A2 n + B4 n. { 2 = A + B 6 = 2A + 4B, S(5, 2) = S(4, 1) + 2S(4, 2) = 1 + 2(S(3, 1) + 2S(3, 2)) = 3 + 4(S(2, 1) + 2S(2, 2)) = = 15.

ELEKTRICITET. Vad använder vi elektricitet till? Hur man använder elektricitet?

LABORATIONSINSTRUKTION. Mätning på dioder och transistorer

Mätningar på solcellspanel

Projekt benböj på olika belastningar med olika lång vila

Abstrakt. Resultat. Sammanfattning.

GPS- och Elmöte 27 maj 2008

Ekvationssystem, Matriser och Eliminationsmetoden

Efter avsnittet ska du:

Träning i bevisföring

Laborativ matematik som bedömningsform. Per Berggren och Maria Lindroth

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

4-6 Trianglar Namn:..

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2 KK4 LAB4. tentamen

Elektroteknik MF1035 föreläsning 5

konstanterna a och b så att ekvationssystemet x 2y = 1 2x + ay = b 2 a b

Det andra alternativet är att ladda upp filer genom att klicka på plustecknet nere till vänster. Man klickar sig in på den mapp som man vill att

Ellära. Lars-Erik Cederlöf

Index vid lastbilstransporter

TIMREDOVISNINGSSYSTEM

BRUKSANVISNING VE ISO

Laboration 1: Likström

4:2 Ellära: ström, spänning och energi. Inledning

Vågkraft och tidvattenkraft

Hemsida Arbetsrum. Skapa arbetsrumslista

Webb-bidrag. Sök bidrag på webben Gäller från

ELEKTRICITET.

SM Serien Strömförsörjning

Kriterium Kvalitet 1 Kvalitet 2 Kvalitet 3 Kvalitet 4 Använda, Utveckla och uttrycka

Extrauppgifter Elektricitet

TENTAMENSUPPGIFTER I ELEKTROTEKNIK MED SVAR

ELLÄRA OCH MAGNETISM

Hjälp för digital röst. Mikro Værkstedet A/S

OBS! Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som skall lämnas in.

Instuderingsfrågor för godkänt i fysik år 9

Algebra, polynom & andragradsekvationer en pampig rubrik på ett annars relativt obetydligt dokument

Kontrollskrivning i Linjär algebra ,

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

Effekt av balansering 2010 med hänsyn tagen till garantipension och bostadstillägg

Särskild avgift enligt lagen (1991:980) om handel med finansiella instrument

SANNOLIKHET. Sannolikhet är: Hur stor chans (eller risk) att något inträffar.

Transkript:

Elektriska komponenter och kretsar Emma Björk

Elektromotorisk kraft Den mekanism som alstrar det E-fält som driver runt laddningarna i en sluten krets kallas emf(electro Motoric Force trots att det ej är en kraft)utan något som har sorten Volt och betecknas ε. Källor till emf kan vara ett kemiskt batteri eller en generator som utnyttjar magnetisk induktion (kap. 29) En emfkan ses som något som upprätthåller en potentialskillnad mellan två poler.

Symboler i kretsdiagram

Krets med ideal emf figuren har ledaren resistansen (normalt brukar ledare i kretsscheman ha 0, och alla resistanser markeras med symbol). itat med kretssymboler en ideal emfär V ab konstant och driver en ström i ledaren i fältets riktning. V ab / ε / Observera att i emf:endrivs strömmen mot E-fältetav någon mystisk kraft. Laddningarna knuffas här i uppförsbacke, så deras potentiella energi ökar.

Verklig strömkälla, inre resistans, Ex. 25.4-5 En verklig strömkälla, t. ex ett ficklampsbatteri kan beskrivas som en ideal emf(dvs konstant V) i serie med en inre resistans r. Här är kretsen öppen, 0, så V ab ε Här är kretsen sluten, så ε/ tot 2/(4+2) 2A, V ab ε -r2-2 2 8 V

Vad anger voltmetern respektive amperemetern? Ex. 25.6 2A, V4 2 8V 0 A, ty voltmetern har oändlig resistans. V 2 V då man ej har några spänningsfall över motstånden.

Ex. 25.7 Vad händer om batteriet kortsluts? ε /r 2/2 6 A, V ab ε -r 2-6 2 0

Potentialvariationer i en sluten krets När strömmen går genom motstånden, minskar potentialen med När strömmen går genom emf:en, ökar potentialen med ε Summa potentialändringar 0 i sluten krets Bra figur!

V a >V b +q Laddningen går från högre till lägre potential i kretselementet som tillförs energi. Ex. Motstånd, batteri som laddas. V a >V b +q Laddningen går från lägre till högre potential i kretselementet som avger energi. Ex. emf, generator.

Energi och effekt i elektriska kretsar Vi är ofta intresserade av effekten, dvs. energi/tidsenhet. dw dw dw dt V V P V V ab ab ab ab dq dt där P dq är effekt med enheten W (Watt Uttrycket P V gäller alltid! dt J ) s Om effektutvecklingen sker i ett motstånd kan vi använda Ohms lag, V och erhålla: P V 2 V 2

Vanligaste fallet: En emfansluten till en förbrukare, t.ex. en lampa. Effektutveckling i lampan: PV ab batteriet: V ab ε r Multiplicera med P V ab ε 2 r Förlust i batteriet a r ε b Energiomvandling i batteriet (ger energi)

Händer ibland att två emf:erär serikopplade, här ett batteri och en generator. Strömriktningen bestäms av starkaste emf:en. batteriet blir nu: V ab ε+ r Multiplicera med P V ab ε + 2 r Förlust i batteriet Energiomvandling i batteriet (får energi) a r ε b

Förlusteffekt Ex. 25.8 Beräkna energiomvandlingen i batteriet samt förlusteffekten (rate of dissipation) i batteriet Ex. 25.9 Samma beräkning men belastningsmotståndet ändrat från 4 till 8 ohm.

Ex. 25.0 Beräkna energiomvandlingen i batteriet samt förlusteffekten (rate of dissipation) i batteriet vid kortslutning.

Kapitel: 26 Likströmskretsar Serie och parallellkopplade motstånd Kirshoffs lagar, loop-rule och junction-rule Tillämpningar på kretsar Voltmeter, amperemeter och ohm-meter

Seriekopplade motstånd Motstånd (resistor), en av de vanligaste komponenterna inom elektroniken Seriekopplade motstånd eq Eftersom strömmen är samma blir: V ax, V xy 2, V yb 3 V ab V ax + V xy + V yb ( + 2 + 3 ) eq eq V ab + 2 + 2 + 3... + 3

eq Eftersom spänningen över motstånden är sammablir strömmarna: + + + + 3 2 3 2 3 3 2 2 V V V V ab ab ab ab... 3 2 3 2 V eq ab eq + + + + Parallellkopplade motstånd

Enkla kretsar För enkla kretsar som består av motstånd och emf:erräcker det med formlerna för serie-och parallellkopplade motstånd. Här ex. 26.. Vi söker strömmarna i alla ledningaroch spänningen i alla punkter.

Kirchoffslagar Ofta stöter man på kretsar som ej kan reduceras till enkla parallell eller seriekopplingar. Då krävs Kirchoffs lagar och systematik!

: Loop rule 0 När en går ett helt varv runt kretsen, oavsett riktning Kirchoffslagar 2: Junction rule 0 Ström in räknas positiv (beter sig som en inkompressibel vätska)

Exempel på hur Junction rule förenklar ett problem. (Problem solving strategy 26.2) Här har vi infört tre strömmar Eftersom + 2-3 0 dvs. 3 + 2 har vi nu endast två strömmar

Ex. 26.4 Observera att du väljer både strömriktningar, riktning på de slingor som används i loop rule, samt riktning på okända emf:er. De verkliga riktningarna ges i slutändan av tecknet.

Ex. 26.6 Bra träning på Kirchoffslagar!

ecept för tillämpning av Kirchoffslagar ita upp stort och prydligt kretsschema. Väljströmriktningar (Om verkliga är motsatt får vi tecken). Tillämpa junctionruleoch för in i diagrammet. + ström går inåt. Väljriktning(behöver ej vara samma som ) och tillämpa loop rule. Varje tillämpning av loop rule ger en ekvation. Se till att antalet ekv. antalet obekanta. Lös ekvationssystemet!

Teckenregler för loop rule När man går genom ett motstånd i strömmens riktning erhålls ett spänningsfall. När man går igenom en emfökar spänningen+εnär man går från till +(dvs den riktning som strömmen normalt går i ett batteri).

Mätinstrument Vare sig ett mätinstrument är analogt eller digitalt så mäter det egentligen ström oavsett om man använder det som amperemeter, voltmeter eller resistansmeter.

Amperemeter och Voltmeter Både amperemetrar och voltmetrar mäter egentligen ström, fast voltmetern är graderad i Volt. En ideal amperemeter har 0 En ideal voltmeter har Verklig voltmeter. Seriemotståndet bestämmer mätområdet VANNG! Verklig amperemeter. Shuntmotståndet bestämmer mätområdet Om en skall mäta en spänning med ett universalinstrument och av misstag väljer ett strömområdekortsluter man kretsen! ( rök och skador)

Vi utgår från en amperemeter med fs.00 ma (fs full scale) och c 20.0 W. Vi vill ha en amperemeter med fullt skalutslag a 50.0 ma Vilket shuntmotstånd skall väljas och vad blir inre resistansen eq? Strömmen genom shuntmotståndet vid fullt utslag blir: Spänningen över spolen och shuntmotståndet är lika: fs sh eq c Design av amperemeter (Ex. 26.8) ( ) ( ) a c a fs + c fs fs sh sh 0 3 50.0 0 eq 20 3 20.0.00 0 + 0.408 3 0.400Ω 0.408Ω

Amperemetern, forts. Eftersom ser man att ju mindre sh är (dvs stort mätområde), desto idealare blir instrumentet eftersom eq minskar och en ideal amperemeter har eq 0.

Design av voltmeter (Ex. 26.9) Vi utgår från en amperemeter med fs.00 ma (fs full scale) och c 20.0 W. Vi vill ha en voltmeter med fullt skalutslag V V 0.0 V Vilket seriemotstånd s skall väljas och vad blir inre resistansen eq? V V s fs + c fs fs ( + ) s c s V V fs c fs 0.0 20.0.00 0 3.00 0 3 9980Ω eq s + c 9980 + 20 0000Ω Stort mätområde, dvs. högt V v, ger hög s och därmed hög eq, dvs mer ideal voltmeter.

s justeras så maximal ström erhålls för 0, dvs. kortslutet instrument, vilket markeras med 0 W till höger på skalan. När ökar minskar strömmen och visaren rör sig åt vänster mot högre värden. Eftersom s ε ε + Ohmmeter s blir skalan olinjär.