Autor: Marcin Majcherczyk

Prezentacja na temat: "Autor: Marcin Majcherczyk"— Zapis prezentacji:

1 Autor: Marcin Majcherczyk
Prąd Elektryczny Autor: Marcin Majcherczyk

2 Historia Elektryczności
Starożytni Grecy poznali pierwsze zjawiska elektrostatyki. Zauważyli, że pocierając bursztyn (gr. elektron) kawałkiem futra, nadają mu zdolność przyciągania drobnych i lekkich przedmiotów; Ok r William Gilbert powrócił do greckiej nazwy bursztynu, przez co całą naukę nazwano elektrycznością.

3 Historia Elektryczności
1660 r - Otto von Guericke zbudował pierwszy generator elektrostatyczny. 1675 r – Robert Boyle zauważył, że oddziaływania elektrostatyczne przenikają próżnię. 1729 r - Stephen Grey podzielił wszystkie substancje na przewodniki i izolatory. 1745 r - powstała butelka lejdejska. Wkrótce badania nad elektrostatyką doprowadziły do powstania pojęcia prądu elektrycznego. 1752 r – Benjamin Franklin zbudował pierwszy piorunochron, wypuszczając latawiec podczas burzy.

4 Historia Elektryczności
Przełom XVIII i XIX w. to złoty okres elektrotechniki: Michael Faraday - opracował podstawy elektromagnetyzmu. Alessandro Volta - zbudował pierwsze ogniwo elektryczne. Andre Marie Ampere - pracował nad elektromagnetyzmem. Z czasem udało się ustalić i opisać najważniejsze prawa rządzące elektrycznością. Przyczynili się do tego: Georg Ohm, Gustav Kirchoff, James Clerk Maxwell i inni.

5 Historia Elektryczności
Wkrótce nowa dziedzina wiedzy zaczęła być wykorzystywana w praktyce. Samuel Morse - zbudował telegraf. Antonio Meucci - telefon. Thomas Edison - wynalazł żarówkę, fonograf, postawił pierwszą elektrownię i zbudował pierwszą miejską sieć elektryczną. Nikola Tesla - zbudował pierwszy silnik elektryczny. Werner von Siemens - założył pierwszą fabrykę elektrotechniczną i opracował pierwszy tramwaj elektryczny. Powstały urządzenia takie jak radar, radio, telewizja...

6 Prąd Elektryczny To uporządkowany ruch ładunków elektrycznych
wzdłuż linii pola elektrycznego, powstałego przez przyłożenie napięcia do przewodnika. Aby prąd mógł płynąć: musi pojawić się pole elektryczne wytworzone przez źródło prądu. obwód musi być zamknięty. muszą istnieć swobodne elektrony lub jony, dzięki którym przepływ prądu będzie możliwy.

7 Prąd Zmienny Prąd elektryczny, którego wartość natężenia
jest funkcją czasu. Prąd zmienny jest pojęciem, którym można opisać każdy rodzaj prądu. W zależności od charakteru tych zmian można wyróżnić: prąd okresowo zmienny. prąd tętniący. prąd przemienny. prąd nieokresowy.

8 Prąd Przemienny Charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego
okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne. Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa wynosiła zero.

9 Prąd Stały W odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu. Zaletą prądu stałego jest to, że w przypadku zasilania takim prądem wartość chwilowa dostarczanej mocy jest stała, co ma duże znaczenie dla układów wzmacniania i przetwarzania sygnałów. Urządzenia zawierające układy elektroniczne mogą być zasilane bezpośrednio z akumulatorów lub baterii.

10 Elektryczność – Liczniki Energii
To przyrząd pomiarowy mierzący ilość przepływającej energii elektrycznej. Używaną jednostką miary jest kilowatogodzina (kWh). Liczniki dzieli się na: liczniki indukcyjne - aluminiowa tarcza porusza się pod wpływem wirowego pola magnetycznego wytworzonego przez dwie cewki. liczniki elektroniczne - układy scalone pod wpływem przepływającego prądu i napięcia generują impulsy w ilości proporcjonalnej do pobieranej energii elektrycznej. Wnętrze licznika indukcyjnego

11 Elektryczność – Przepięcie
W sieciach elektroenergetycznych oznacza gwałtowny i krótkotrwały wzrost napięcia w sieci ponad jego prawidłową wartość. Przepięcia powstają w wyniku awarii urządzeń i w wyniku działania na sieć czynników zewnętrznych: uderzeń pioruna i indukcji napięć. W celu zapobiegania przepięciom stosuje się przewody odgromowe na liniach elektroenergetycznych oraz bezpieczniki przeciwprzepięciowe. Przepięcie w stacji transformatorowej

12 Obwód Elektryczny Układ składający się ze źródła energii,
przewodników, odbiorników (urządzeń wykonujących pracę po doprowadzeniu do nich prądu) oraz elementów pasywnych i aktywnych jak rezystory, kondensatory, diody i transformatory. Podział obwodów elektrycznych obejmuje 2 rodzaje: obwody liniowe w których wszystkie elementy spełniają prawo Ohma; obwody nieliniowe w których zależność pomiędzy prądem a napięciem jest funkcją nieliniową. Ze względu na zależność natężenia prądu od Czasu obwody dzieli się na: obwody prądu stałego; obwody prądu przemiennego.

13 Schemat prostego obwodu
Obwód Elektryczny 1 – źródło prądu stałego (bateria). 2 – odbiornik energii (żarówka). 3 – łącznik. Schemat prostego obwodu elektrycznego

14 Obwód – Łączenie Szeregowe
To połączenia elementów, w którym koniec jednego elementu łączy się z początkiem następnego. Łączenie tworzy szereg elementów, w którym prąd musi przepływać przez wszystkie elementy (natężenie13 ma taką samą wartość dla wszystkich elementów). Dla szeregowego połączenia oporników18 można wyliczyć rezystancję wypadkową, jako sumę rezystancji składowych: R=R1+R2+R3+…+Rn Szeregowe połączenie diod

15 Obwód – Łączenie Równoległe
To połączenia elementów, w którym wszystkie końce oraz wszystkie początki składowych elementów są połączone razem. Łączenie tworzy sieć gałęzi, w których mogą płynąć różne prądy, ale które zasilane są takim samym napięciem elektrycznym. Dla równoległego połączenia oporników można wyliczyć rezystancję wypadkową, która jest mniejsza od najmniejszego oporu składowego: 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn Równoległe połączenie diod

16 Elementy Obwodu – Źródło Prądu
To urządzenie, które dostarcza energię elektryczną do zasilania innych urządzeń elektrycznych. Źródło prądu może wytwarzać energię elektryczną kosztem innych form energii: chemicznej (ogniwo chemiczne). cieplnej (zjawisko Seebecka). mechanicznej (prądnica). świetlnej (fotoogniwo). Źródłem prądu nazywa się również elektryczną sieć energetyczną a także zasilacze pełniące często rolę przetworników prądu sieciowego. Rozróżnia się zasilacze prądu zmiennego i prądu stałego. Prądnica

17 Elementy Obwodu – Przewodnik
To substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Do przewodników należą: grafit – stosowany do doprowadzania napięcia do części wirujących (szczotki); złoto – stosowane do układów mikroprocesorowych oraz na powierzchni styków; miedź – stosowana w instalacjach elektrycznych; srebro – stosowane powszechnie w stykach w łącznikach elektrycznych. Szczotki węglowe

18 Elementy Obwodu – Cewka
induktor, zwojnica - jest biernym elementem elektrotechnicznym. Cewka składa się z pewnej liczby zwojów drutu lub innego przewodnika nawiniętych obok siebie. Wewnątrz zwojów znajdować się może rdzeń z materiału ferromagnetycznego. Cewka to element inercyjny, gromadzi energię w wytwarzanym polu magnetycznym. Cewki zasilane prądem stałym, zwane elektromagnesami są wykorzystywane do wytwarzania pola magnetycznego. Cewki indukcyjne i jej schemat

19 Elementy Obwodu – Opornik
Rezystor - najprostszy element rezystancyjny, element bierny obwodu elektrycznego. Jest elementem liniowym: Spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Występuje na nim spadek napięcia. W obwodzie służy do ograniczenia prądu w nim płynącego. Oporniki oznaczone kodem barwnym Symbol rezystora

20 Elementy Obwodu – Transformator
To maszyna elektryczna służąca do przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji między kolejnymi obwodami. Zmieniane jest też napięcie elektryczne. Symbol graficzny transformatora Transformator małej mocy Schemat działania transformatora

21 Elementy Obwodu – Kondensator i Dioda
Kondensator to element elektryczny zbudowany z przewodników rozdzielonych dielektrykiem. Dioda to element elektryczny wyposażonym w dwie elektrody - anodę i katodę. Cechą diod jest wyłącznie jednokierunkowy przepływ prądu od anody do katody. Diody wraz z symbolem graficznym Kondensatory wraz z symbolem graficznym

22 Elementy Obwodu – Bezpiecznik
To aparat zabezpieczający służący do jednokrotnego wyłączenia prądu nadmiarowego w celu zabezpieczenia przed uszkodzeniem instalacji elektrycznej i odbiorników elektrycznych. Prąd nadmiarowy może być wywołany przeciążeniem, zwarciem lub przepięciem. Jednorazowy bezpiecznik topikowy Bezpiecznik automatyczny wielokrotnego użytku Bezpiecznik samochodowy

23 Natężenie - Amper 1A=1C/1s
Natężenie prądu to wielkość charakteryzująca przepływ prądu elektrycznego jako stosunek ładunku elektrycznego przepływającego przez przewodnik do czasu przepływu ładunku. Jednostką natężenia jest amper (A). Prąd o natężeniu 1A, to stały prąd elektryczny, który płynąc w dwóch równoległych przewodach umieszczonych w próżni w odległości 1m od siebie, Spowodowałby oddziaływanie przewodów na siebie z siłą równą 2*10-7N na każdy metr. Jeśli przepływający prąd ma natężenie 1A, to w ciągu 1s przepływa 1C ładunku, czyli: 1A=1C/1s

24 Natężenie - Amperomierz
To przyrząd pomiarowy mierzący natężenie prądu elektrycznego. Jest włączany szeregowo w obwód elektryczny. Idealny amperomierz posiada nieskończenie małą rezystancję wewnętrzną. Pomiaru dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z prądem. Istnieją następujące rodzaje amperomierzy: magnetoelektryczny; elektromagnetyczny; elektrodynamiczny; indukcyjny. Amperomierz tablicowy

25 Napięcie - Wolt 1V=1J/1C Napięcie elektryczne to różnica potencjałów
elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego - stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku między punktami, do wartości tego ładunku. Jednostką napięcia jest wolt (V). Między dwoma punktami pola występuje różnica potencjałów 1V, jeśli praca wykonana przy przesuwaniu ładunku 1C między tymi punktami wynosi 1J, czyli: 1V=1J/1C

26 Napięcie Bezpieczne To największa wartość napięcia roboczego lub
dotykowego, którego długotrwałe utrzymywanie się nie stanowi żadnego zagrożenia dla życia lub zdrowia człowieka w danych warunkach otoczenia. Z prawa Ohma wynika, że bezpieczna wartość napięcia to 50V. Prąd stały jest mniej szkodliwy niż prąd przemienny, dlatego dopuszczalne są dwukrotnie większe wartości napięć stałych niż przemiennych. Napięcie przemienne Napięcie stałe Warunki normalne 50V 120V Warunki specjalne 25V 60V

27 Woltomierz magnetoelektryczny
Napięcie - Woltomierz To przyrząd pomiarowy mierzący napięcie prądu elektrycznego. Jest włączany równolegle w obwód elektryczny. Idealny woltomierz posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną. Ze względu na zasadę działania woltomierze dzieli się na: Magnetoelektryczne. Elektromagnetyczne. Elektrodynamiczne. Elektrostatyczne. cyfrowe. Woltomierz magnetoelektryczny

28 Oporność - Ohm 1Ω=1V/1A Opór elektryczny to opór między powierzchniami
przewodnika, gdy występujące między tymi punktami napięcie elektryczne wywołuje prąd elektryczny. Jednostką rezystancji jest Ohm (Ω). W obwodzie występuje rezystancja 1Ω jeśli występujące między tymi punktami niezmienne napięcie elektryczne 1V wywołuje w tym przewodzie powstanie prądu elektrycznego o wartości 1A: 1Ω=1V/1A

29 Cyfrowy miernik uniwersalny z możliwością pomiaru oporu
Oporność - Omomierz To przyrząd pomiarowy mierzący rezystancję w obwodzie elektrycznym. Do pomiaru rezystancji wykorzystuje się zależności występujące w prawie Ohma, czyli przez pomiar lub ustawienie natężenia prądu płynącego i napięcia na badanym elemencie. Klasyczne układy omomierzy można podzielić na szeregowe i równoległe. Cyfrowy miernik uniwersalny z możliwością pomiaru oporu

30 Pierwsze prawo Kirchhoffa
Prawo dotyczące przepływu prądu w rozgałęzieniach obwodu elektrycznego, sformułowane w 1845 roku przez Gustawa Kirchhoffa. Prawo to wynika z zasady zachowania ładunku. Wraz z drugim prawem Kirchhoffa umożliwia określenie przepływających prądów w obwodach elektrycznych. Suma algebraiczna natężeń prądów dopływających(+) i odpływających(-) z danego węzła jest równa 0. Suma natężeń prądów dopływających do węzła jest równa sumie natężeń wypływających z tego węzła.

31 Drugie prawo Kirchhoffa
prawo napięciowe - dotyczy bilansu napięć w zamkniętym obwodzie elektrycznym. Suma wartości chwilowych sił elektromotorycznych występujących w obwodzie zamkniętym równa jest sumie wartości chwilowych napięć elektrycznych na elementach pasywnych tego obwodu.

32 Prawo Ohma Natężenie prądu stałego jest proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów napięcia elektrycznego między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły elektromotorycznej.

33 Dziękuję za uwagę  Źródła: