podstawowe pojęcia

2015-09-27 12:00

Do najbardzieje podstawowych pojęć z zakresu elektrotechniki należą:

1. napięcie

2. natężenie prądu

3. częstotliwość

4. moc

5. rezystancja

6. pojemność elektryczna

7. indukcyjność

1. Napięcie

różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzór:

$Opis: U_{AB}=\varphi_B - \varphi_A = {W_{A \longrightarrow B}\over q}$ $U_{AB}=\varphi_B - \varphi_A = {W_{A \longrightarrow B}\over q}$

Jednostką napięcia jest wolt (V). Między dwoma punktami pola elektrycznego jest napięcie 1 V, jeżeli do przeniesienia między tymi punktami ładunku 1 C potrzebna jest praca 1 J

$Opis: 1\operatorname{V}=\frac{1\operatorname{J}}{1\operatorname{C}}$ $1\operatorname{V}=\frac{1\operatorname{J}}{1\operatorname{C}}$

a wymiar wolta

$Opis: \operatorname{V}=\frac{\operatorname{kg} \cdot \operatorname{m}^{2}}{\operatorname{s}^{3}\cdot\operatorname{A}}$ $\operatorname{V}=\frac{\operatorname{kg} \cdot \operatorname{m}^{2}}{\operatorname{s}^{3}\cdot\operatorname{A}}$

2. Natężenie prądu

(nazywane potocznie prądem elektrycznym) - wielkość fizyczna charakteryzująca przepływ prądu elektrycznego zdefiniowana jako stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku

Definicję tę zapisujemy formalnie jako pochodną ładunku po czasie

$Opis: I = \frac{dq}{dt}$ $I = \frac{dq}{dt}$

Gdzie: (jednostki w układzie SI)

– zmiana ładunku równoważna przepływającemu ładunkowi (kulomb),

– czas przepływu ładunku (sekunda),

– natężenie prądu elektrycznego (amper).

Natężenie prądu oznaczamy literą I, a czasami literą i.

Gdy ilość ładunku przepływającego przez daną powierzchnię rozpatrywana jest jako funkcja czasu , natężenie prądu i(t) jest także funkcją czasu określoną wzorem:

$Opis: i(t) = {dq(t) \over dt}$ $i(t) = {dq(t) \over dt}$

3. częśtotliwość

wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. Wukładzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.

W fizyce częstotliwość oznacza się literą f lub grecką literą ν. Z definicji wynika wzór:

$Opis: f=\frac{n}{t}$ $f=\frac{n}{t}$

gdzie:

f – częstotliwość,

n – liczba drgań,

t – czas, w którym te drgania następują.

Z innymi wielkościami wiążą ją następujące zależności:

$Opis: f=\frac{1}{T}$ $f=\frac{1}{T}$ ,

gdzie: T – okres;

$Opis: f=\frac{\omega}{2\pi}$ $f=\frac{\omega}{2\pi}$ ,

gdzie: ω – pulsacja (częstość kołowa). Odpowiada ona prędkości kątowej w ruchu po okręgu.

4. moc

Moc – skalarna wielkość fizyczna określająca pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny. Z definicji, moc określa wzór:

$Opis: P = \frac{W}{t}$ $P = \frac{W}{t}$

gdzie:

P – moc,

W – praca,

t – czas.

Moc urządzeń elektrycznych wyraża się iloczynem natężenia przepływającego przez nie prądu I i napięcia elektrycznego U, do którego urządzenie jest włączone

$Opis: P = U \cdot I$ $P = U \cdot I$

Jednostką mocy w układzie SI jest wat (W). Moc jest równa 1 wat, jeśli praca 1 dżula wykonywana jest w czasie 1 sekundy.

$Opis: \mathrm{W}=\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}}=\frac{\mathrm{kg}\cdot\mathrm{m}^2}{\mathrm{s}^3}$ $\mathrm{W}=\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}}=\frac{\mathrm{kg}\cdot\mathrm{m}^2}{\mathrm{s}^3}$

Często używane wielokrotności:

1 mW = 0,001 W

1 kW = 1000 W

1 MW = 1000000 W

5. Rezystancja

wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.

Zwyczajowo rezystancję oznacza się symbolem R. Jednostką rezystancji w układzie SI jest om, którego symbolem jest Ω.

Rezystancja zdefiniowana jest wzorem:

$Opis: R =\frac U I$ $R =\frac U I$

gdzie:

R – opór przewodnika elektrycznego,

U – napięcie między końcami przewodnika,

I – natężenie prądu elektrycznego

6. Pojemność elektryczna

Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika nazywamy wielkość fizyczną C równą stosunkowi ładunku q zgromadzonego na przewodniku do potencjału $Opis: \varphi$ tego przewodnika.

$Opis: C= \frac{q}{\varphi}$ $C= \frac{q}{\varphi}$

Odosobniony przewodnik to ciało znajdujące się w tak dużej odległości od innych ciał, że wpływ ich pola elektrycznego jest pomijalny. Jednostką pojemności elektrycznej jest farad

7. indukcyjność

Indukcyjność określa zdolność obwodu do wytwarzania strumienia pola magnetycznego Φ powstającego w wyniku przepływu przez obwód prądu elektrycznego I. Oznaczana jest symbolem L. Jednostką indukcyjności jest henr (H). Ze strumieniem indukcji magnetycznej Φ i natężeniem prądu I związana jest wzorem:

$Opis: \Phi _{m}=L\cdot I\quad \quad (1)$ $\Phi _{m}=L\cdot I\quad \quad (1)$

Każda zmiana strumienia obejmowanego przez obwód, także tego wytworzonego przez ten obwód, wywołuje powstanie siły elektromotorycznej indukcji

$Opis: \mathcal{E}=- \frac {d\Phi} {dt}$ $\mathcal{E}=- \frac {d\Phi} {dt}$

Tę właściwość obwodów nazywa się samoindukcją. Zatem indukcyjność ma wpływ na wartość siły elektromotorycznej indukcji.

Powrót

podstawowe pojęcia

Kontakt