2.3. Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchoffa: Suma natężeń prądów dopływających do węzła (rozgałęzienia) obwodu jest równa zeru. Prądom dopływającym przypisujemy.

2.3. Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchoffa: Suma natężeń prądów dopływających do węzła (rozgałęzienia) obwodu jest równa zeru. Prądom dopływającym przypisujemy znak plus, odpływającym z węzła – znak minus.

2.3. Prawa Kirchhoffa Przykład

2.3. Prawa Kirchhoffa II prawo Kirchhoffa: Suma napięć na poszczególnych gałęziach zamkniętego obwodu jest równa zeru.

2.3. Prawa Kirchhoffa Przykład

2.4. Elementy obwodów elektrycznych
Klasyfikacje Właściwości elektryczne elementów są opisane przez związki (zależności matematyczne) między prądami i napięciami nazywane charakterystykami elementu.

Pojęcie elementów idealnych: elementy abstrakcyjne o uproszczonych chara-kterystykach, które odzwierciedlają podstawowe cechy danego typu elementów.

Właściwości rzeczywistych elementów różnią się nieco od właściwości elementów idealnych. Klasyfikacja elementów elektronicznych (podobnie jak i innych obiektów) może być oparta na różnych kryteriach.

Elementy możemy więc klasyfikować według materiału z którego są wykonane, liczby wyprowadzeń zewnętrznych (końcówek), rozmiarów, budowy wewnętrznej itd.

Z punktu widzenia funkcji spełnianych w układach elektronicznych, istotne są następujące podziały (klasyfikacje):

elementy liniowe lub nieliniowe; elementy inercyjne lub bezinercyjne; elementy stratne lub bezstratne; elementy czynne (aktywne) lub bierne (pasywne).

Element nazywamy liniowym jeśli jego podstawowa charakterystyka jest wyrażona zależnością liniową (spełnia zasadę superpozycji). W przeciwnym razie element jest nieliniowy.

Element opisany zależnością prądowo-napięciową i = f(u) jest bezinercyjny jeśli natężenie prądu w chwili t zależy jedynie od napięcia w tej samej chwili, a nie zależy od wartości napięcia w przeszłości.

Element jest inercyjny, jeśli aktualna wartość natężenia prądu zależy od wartości napięcia w przeszłości. Analogiczne określenia odnoszą się do elementu opisanego zależnością napięciowo-prądową.

Element jest bezstratny jeśli dopro-wadzona do niego energia elektryczna jest w nim gromadzona i może zostać odzyskana w całości w formie elektrycznej.

W elementach stratnych, część lub całość dostarczonej energii elektrycznej zostaje zamieniona na ciepło i nie może być odzyskana w formie energii elektrycznej.

Elementy aktywne są zdolne do wzmacniania sygnałów elektrycznych. Moc sygnału elektrycznego odbierana z elementu aktywnego jest większa od mocy sygnału doprowadzanego.

To wzmocnienie mocy sygnału odbywa się na koszt mocy składowych stałych prądów i napięć doprowadzanych do elementu. Elementy bierne nie są zdolne do wzmacniania sygnałów.

W następnym punkcie omawiamy elementy bierne. Rolę elementów czynnych (aktywnych) odgrywają elementy półprzewodnikowe omawiane później.

Podstawowe elementy bierne. Podstawowe elementy bierne używane w elektronice: oporniki, kondensatory i cewki indukcyjne. Idealny, liniowy element rezystancyjny (opornik) jest opisany prawem Ohma:

Parametr R to oporność (rezystancja) opornika. Rezystancja opornika o długości l i powierzchni przekroju poprzecznego S wynosi:

 - oporność właściwa (rezystywność),  - przewodność właściwa (konduktywność) materiału opornika. Opornik może być elementem nieliniowym, opisanym przez zależność: lub:

Typowe oporniki są wykonywane tak, aby ich charakterystyka była bliska zależności liniowej. Odchylenie od liniowości jest traktowane jako nieidealność.

Specjalne oporniki nieliniowe: np. warystor. W tym przypadku, pomimo nieliniowości, element jest traktowany jako idealny.

Idealny opornik jest elementem stratnym i bezinercyjnym. Energia elektryczna doprowadzana do opornika w związku z wydzielaniem mocy chwilowej:

jest w nim w całości zamieniana na ciepło. Wielkości uR, iR występujące w opisach opornika oznaczają napięcie i prąd w tej samej chwili t. Oznacza to, że wartość napięcia na oporniku w pewnej chwili t0 nie zależy od wartości prądu w przeszłości (dla t < t0)

W rzeczywistych opornikach, przy szybkich zmianach prądów lub napięć, obserwuje się efekty inercyjne. Opornik rzeczywisty można przedstawić jako połączenie elementu idealnego z ele-mentami pasożytniczymi, pojemnościo-wymi lub indukcyjnymi.

Idealny element pojemnościowy (kondensator)

Zależność definicyjna: W przypadku liniowym: Natężenie prądu:

W przypadku liniowym: Napięcie w chwili t0:

Jeśli: to:

Moc chwilowa doprowadzana do idealnego kondensatora: Energia dostarczona w przedziale (t1,t2):

Gdzie: Jeśli uC(t) okresowe, to zmiana energii i moc średnia za pełny okres są równe zeru.

Energia elektryczna zgromadzona w idealnym kondensatorze może być w pełni odzyskana. Idealny kondensator jest elementem bezstratnym, inercyjnym.

Kondensator rzeczywisty. Idealny element pojemnościowy – przybliżenie. Lepsze przybliżenie, np.:

Model rzeczywistego kondensatora. C – idealny element pojemnościowy, Gc, Rs), Ls – elementy pasożytnicze. Gc – możliwość przepływu prądu przy uC = const.

Idealny element indukcyjny (cewka indukcyjna). Strumień magnetyczny (skojarzony) zależy od natężenia prądu: W przypadku liniowym: L – indukcyjność cewki.

Napięcie na cewce (SEM samoindukcji) W przypadku liniowym Lr = const = L.

Prąd w chwili t0: Cewka jest elementem inercyjnym. Jeśli to

Doprowadzenie mocy do cewki  gromadzenie energii pola magnetycznego. Energia zgromadzona w cewce:

Jeśli iL(t) okresowe, to zmiana energii i moc średnia za okres są równe zeru. Energia może zostać w pełni odzyskana – idealna cewka jest bezstratna.

Rzeczywista cewka indukcyjna Efekty pasożytnicze: rezystancja uzwojeń Rs, pojemności międzyzwojowe - Cm. Model:

2.4.3.Elementy aktywne: Źródła Niezależne źródło prądowe (NZP): natężenie prądu iZP o zadanym z góry przebiegu czasowym, niezależne od napięcia uZP Niezależne źródło napięciowe (NZN): napięcie na końcówkach uZN o założonym z góry przebiegu czasowym, niezależne od prądu iZN

Szczególny przypadek NZP lub NZN – źródła prądu lub napięcia stałego. Rezystancja, pojemność, indukcyjność dla R, C, L = const., to elementy liniowe (spełniają zasadę superpozycji). NZP i NZN nie spełniają zasady superpozycji.

Źródło prądowe sterowane napięciem (ZPSN)

Źródło prądowe sterowane prądem (ZPSP)

Źródło napięciowe sterowane napięciem (ZNSN)

Źródło napięciowe sterowane prądem (ZNSP)

iZM  f(uMN) uZM  f(iMN) Funkcje f1 – f4 w ogólności nieliniowe. Szczególne przypadki: źródła liniowe. LZPSN: iZM = gm·uKL LZPSP: iZM = Ki·iS LZNSN: uZM = Ku·uKL LZNSP: uZM = rm·iS

2.3. Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchoffa: Suma natężeń prądów dopływających do węzła (rozgałęzienia) obwodu jest równa zeru. Prądom dopływającym przypisujemy.

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "2.3. Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchoffa: Suma natężeń prądów dopływających do węzła (rozgałęzienia) obwodu jest równa zeru. Prądom dopływającym przypisujemy."— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres

Wejść

Zaloguj się poprzez sieć społeczną:

2.3. Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchoffa: Suma natężeń prądów dopływających do węzła (rozgałęzienia) obwodu jest równa zeru. Prądom dopływającym przypisujemy.

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "2.3. Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchoffa: Suma natężeń prądów dopływających do węzła (rozgałęzienia) obwodu jest równa zeru. Prądom dopływającym przypisujemy."— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres