Objavljeno od strane: jjelica | 17. oktobra 2011.

Električna otpornost

Električna otpornost

Osobinu materijala da se suprotstavljaju proticanju električne struje nazivamo električni otpor.

Eksperimentima je utvrđeno da otpor zavisi od dužine žice, njenog

poprečnog preseka i vrste materijala. Za izračunavanje otpora koristi se formula

R – električni otpor

l – dužina žice

S – poprečni presek

ρ – specifični otpor

 

Jedinica za el. otpor je om ( Ω ), nazvana tako u čast nemačkog fizičara Georga Oma.

Otpor od jednog oma ima provodnik kroz koji protiče struja od 1 A kada je razlika potencijala na njegovim krajevima 1 V. U praksi se češće koriste veće jedinice, uglavnom kiloom ( kΩ ) i ponekad megaom (M Ω)

Otpornici su elementi pomoću kojih namerno unosimo el. otpor u neko strujno kolo. Koriste se za ograničenje struje u kolu i za dobijanje željenog napona na krajevima otpornika. Otpornici su najčešće korišćene komponente u elektronskim uređajima. Većina otpornika u našim uređajima su grafitni, a proizvode se i žičani i metaloslojni otpornici.

 

Konačni izgled otpornika posle lakiranja tela i obeležavanja vrednosti pomoću obojenih prstenova

šematska oznaka :

U električnim kolima otpornici se često vezuju u grupe:

 

REDNA VEZA

 

Grupa od n otpornika vezanih na red prikazana je na slici 1. Redna veza otpornika čini skup otpornika kod kojih je kraj prvog otpornika vezan za početak drugog, kraj drugog na početak trećeg itd.

image001.jpg

Kada ovako spojeni otpornici čine deo zatvorenog električnog kola očigledno je da je jačina struje kroz sve otpore ista. Prema tome serijsku vezu otpornika karakteriše jednakost struje kroz svaki otpornik.

Napon na krajevima svakog otpornika određuje se primenom Omovog zakona:

U1 = R1 I,   U2 = R2 I,   U3 = R3 I

UUK = U+ U2 + U3

UUK = R1 I + R2 I + R3 I

UUK = I (R1 + R2+ R3)

Ruk = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

 

Grupa otpornika u rednoj vezi može se zamijeniti jednim otpornikom ekvivalentne otpornosti Ruk , pri čemu u tom ekvivalentnom električnom kolu mora ostati nepromijenjeno stanje napona i električne struje kroz kolo (slika b)

Uab=ReI


PARALELNA VEZA

 

Na Slici 3. prikazana je grupa paralelno vezanih otpornika. Očigledno je da je napon na krajevima ovih otpornika isti i jednak priključenom naponu

Pošto su krajevi ovih otpornika na istom naponu, struje u pojedinim otpornicima na osnovu Omovog zakona biće jednake:

Ukupna struja I jednaka je sumi struja koje prolaze kroz pojedine otpornike:

 

U slučaju ekvivalentnog kola, koga čini izvor napona  i otpornik ekvivalentne otpornosti , struja je:

 

Izjednačavajući ove dvije jednačine dobija se:

odnosno:

 

 

Recipročna vrednost ekvivalentne otpornosti paralaleno vezanih otpornika jednaka je zbiru recipročnih vrijednosti otpornosti pojedinih otpornika.

Primena samo serijske ili samo paralelne veze u praksi nije čest slučaj. Najčešće se susreće kombinirani način vezivanja, tj. korištenje serijske i paralelne veze. U tom slučaju potrebno je električno kolo svesti na kolo prostije konfiguracije, koje se satoji iz serijske i paralelne veze i te delove zameniti odgovarajućim otpornostima. Nakon ovoga se dobija prostije kolo za koje se može odrediti ekvivalentna otpornost.

 

MEŠOVITA VEZA

image003.jpg


Advertisements
Objavljeno od strane: jjelica | 17. oktobra 2011.

Električna struja

POJAM JEDNOSMERNE STRUJE

 

 
Elektrokinetika je deo nauke o elektricitetu koja proučava usmereno kretanje električnog opterećenja,odnosno električne struje. Struja predstavlja dejstvo koje ta kretanja izazivaju u električnim kolima ili van njih. Svako usmereno kretanje električnih opterećenja (naelektrisanih čestica) jona ili elektrona naziva se struja.

 

Električna struja se može obrazovati u:

  1. čvrstim telima,
  2. tečnim sredinama,
  3. gasovima.

 

S obzirom na vrstu pokretljivih opterećenja koja učestvuju u pojavi električne struje, struje se mogu podeliti na:

  1. elektronske (kondukcione) – ne dolazi ni do kakvih promena u sredini u kojoj postoji struja
  2. jonske (elektrolitske) – dolazi do prenošenja supstance i hemijske reakcije

 

Pošto je struja – usmereno kretanje elektrona kroz provodnik, ako se elektroni kreću uvek u istom smeru, reč je o jednosmernoj struji.

Ako je broj elektrona koji se kreću u istom smeru uvek isti, tu pojavu nazivamo stalna (konstantna) jednosmerna struja (I).

Ako se broj elektrona koji se kreću u jednom smeru menja u toku vremena, onda je to vremenski promenjiva jednosmerna struja ( i ).

 

Da bi se u provodniku uspostavila vremenski konstantna struja:

  1. provodnik mora biti deo zatvorenog električnog (strujnog) kola,
  2. na krajevima provodnika mora da postoji konstantna razlika potencijala (napon).

 

Vremenski nepromenjivu struju nazivamo vremenski konstantna struja ili jednosmerne stacionarna struja ( I ).

 

Osnovna dejstva električne struje su :

  1. toplotno – zagrevanje provodnika kroz koji protiče struja,
  2. magnetno – svaranje magnetnog polja u okolini provodnoka sa strujom,
  3. hemijsko – pojava elektrolize pri propuštanju struje kroz elektrolit,
  4. svetlosno – druga dejstva.

 

Najvažnija karakteristika struje je jačina ili intezitet struje. To je skalarna veličina koja opisuje usmereno kretanje električnih opterećenja kroz neku površinu.

I –     vremenski konstantne struje

i-      vremenski promenljive struje

Jedinica za jačinu struje je AMPER (prema francuskom fizičaru Amperu).

Iz obrasca (1) moguće je izraziti i količinu elektriciteta (Q) koje za vreme t protekne kroz poprečni presek provodnika sa strujom I .

Q = It [ As =C ]             (2)

Jedinica za količinu elektriciteta KULON predstavlja količinu elektriciteta koja protekne kroz presek provodnika sa stalnim strujom jačine jednog ampera.

Struji se pripisuje i određeni smer u odnosu na provodnik:

  • fizički smer ( stvarni) predstavlja kretanje elektrona suprotno od smera kretanja električnog polja ( od – ka + );
  • usvojen smer ( tehnički), koji je isti kao smer električnog polja (od + ka – ).

 

Količinu struje koja protekne kroz poprečni presek provodnika nazivamo – gustina struje.

Kada je struja ravnomerno raspoređena po površini poprečnog preseka, intezitet vektora gustine struje definisan je kao:

J = I/S [ A/m2 ]

U električnim mrežama često se na jednom mestu granaju tri ili više provodnika. Za takvo mesto, koje se zove čvor, važi zakon o održanju količine naelektrisanja koji kaže da ukupna količina naelektrisanja koja u nekom vremenu pritekne u čvor mora biti jednaka ukupnoj količini naelektrisanja kojaa za to vreme istekne iz čvora.

Za čvor na slici, može se napisati:

image001.jpg

Q1=Q2+Qili

 

I1=I+ I3

U opštem slučaju čvora sa n provodnika:

image010.gif

 

Ovaj izraz predstavlja PRVI Kirhofov zakon, koji glasi:

ALGEBARSKI ZBIR JAČINA STRUJA KOJE SE SUSTIŽU U JEDNOM ČVORU (utiču i ističu iznjega), JEDNAK JE NULI.

Za merenje jačine struje koristi se instrument koji se zove AMPERMETAR.

Objavljeno od strane: jjelica | 12. oktobra 2011.

Zadatak za e-seminar

Kao profesor koji predaje i osnove elektrotehnike naziv bloga „SVET ELEKTROTEHNIKE“  mi je bio sasvim logičan. Blog je nastao u okviru mog prostora na msn, a kasnije je samo „uskočio“ u wordpress. Kreiran je za potrebe seminara koji je bio na „pil“-u, i na žalost više ga nisam koristila.

Sada koristim moodle za rad sa mojim učenicima, dosta su zainteresovani jer je ovakav način rada za njih nov i interesantan, posebno kada urade test pa odmah dobiju ocenu. 🙂

Ali, posle ovog seminara možda se i vratim blogu. Treba dosta vremena da se sve pripremi i uradi, a u mojoj školi to nešto i nije na „ceni“. Mnogo bolje se „kotiraju“ oni koji su odavno završili sa učenjem (ako su to ikada i radili). 😦

Objavljeno od strane: jjelica | 14. decembra 2010.

Здраво свете!

Welcome to WordPress.com. This is your first post. Edit or delete it and start blogging!

Objavljeno od strane: jjelica | 15. marta 2009.

Lencovo pravilo

Faradejev zakon kaže da indukovana ems i promena fluksa imaju suprotne algebarske
znakove. Ova činjenica ima realnu fizičku interpretaciju, poznatu kao
Lencovo pravilo.

Indukovana struja teži da sačuva originalni magnetni fluks kroz kolo
od promena. Kao što će se videti, ovaj zakon je posledica zakona o očuvanju energije.

Polaritet indukovane ems je takav da
te
ži da proizvede struju koja stvara magnetni fluks suprotan
promeni magnetnog fluksa kroz površinu zatvorenu strujnom konturom.

Da bi razumeli Lencov zakon, proučavaćemo  primer
pokretne trake u prisustvu uniformnog magnetnog polja koje još nazivamo i
spoljašnjim magnetnim poljem.

Kako se traka kreće desno, magnetni fluks kroz površinu zatvorenu
kolom se povećava jer se povećava ta površina. Lencov zakon kaže da indukovana
struja mora imati takav smer da se suprostavlja promeni spoljašnjeg magnetnog
fluksa, odnosno u ovom slučaju ima smer suprotan kretanju kazaljke na satu. Struja
će proizvoditi fluks koji je usmeren tako da izlazi iz ravni konture.


 

Ako se traka kreće levo, spoljašnji magnetni fluks kroz površinu
zatvorenu strujnom konturom se smanjuje u vremenu. Kako je fluks usmeren u
ravan površine konture, smer indukovane struje mora biti u smeru kretanja kazaljke
na satu da bi proizvodila fluks koji je takone usmeren u ravan površine
konture. U ovom slučaju, indukovana struja teži da očuva originalni fluks kroz
površinu zatvorenu strujnom konturom.

Razmatramo drugu situaciju, u kojoj se pločica magneta kreće ka
nepokretnoj konturi. Kako se magnet kreće, spoljašnji magnetni fluks kroz
konturu se povećava u vremenu (slika a). Da bi se suprotstavila ovom povećanju
fluksa, indukovana struja stvara fluks koji je suprotno orjentisan (slika b).
Linije magnetnog polja koje su povezane sa indukovanom strujom, suprotne su smeru
kretanja magneta. Znajući da se slični polovi odbijaju, može se zaključiti da
je leva strana strujne konture u suštini severni pol magneta, a desna južni
pol.

Ako se magnet kreće u smeru od prstena (slika c), njegov fluks kroz
površinu zatvorenu konturom se smanjuje u vremenu. Sada je smer indukovane
struje u konturi kao na slici d, jer struja stvara fluks koji je u istom smeru
kao i spoljašnji fluks. U ovom slučaju, leva strana ko nture je južni pol, a
desna strana je severni pol.


Primer: primena Lencovog pravila

          Metalni prsten se
nalazi u blizini solenoida. Potrebno je odrediti smer indukovane struje u
prstenu u trenutku kada se prekidač u kolu zatvara (a), nakon nekoliko sekundi
za   vreme kojih je prekidač zatvoren (b) i u trenutkukada se prekidač otvara
(c).

(a) Situacija se
menja od one kad nije bilo magnetnog fluksa kroz prsten, do situacije u kojoj
postoji fluks u smeru koji je prikazan na slici b. Da bi se suprotstavila ovoj
promeni u fluksu, struja indukovana u prstenu mora uspostaviti magnetno polje s
leve ka desnoj strani, što zahteva da struja tečekroz prsten u smeru kao na
slici b.

(b) Nakon što je
prekidač zatvoren nekoliko sekundi, nema promene u magnetnom fluksu kroz
konturu, tako je struja indukovana u prstenu jednakanuli.

(c) Otvaranje
prekidača menja situaciju od one kad postoji magnetni fluks kroz prsten do one
kad nema magnetnog fluksa. Smer indukovane struje je prikazan na slici c, jer
struja u ovom smeru stvara magnetno polje koje je usmereno s desne na levu
stranu, tako da se suprotstavlja smanjenju fluksa koji potiče od solenoida.


    

 

 

Objavljeno od strane: jjelica | 15. marta 2009.

ELEKTROMAGNETNA INDUKCIJA

Predmet našeg dosadašnjeg izučavanja u elektrostatici i magnetizmu
bila su električna polja kao posledica stacionarnih naelektrisanja i magnetna
polja nastala od pokretnih naelektrisanja.

Nakon 
saznanja da u prostoru oko provodnika sa strujom postoji magnetno polje, mnogi
istraživači uložili su velike napore da otkriju obrnut efekat:
nastanak električne struje posredstvom magnetnog polja. Jedan od najupornijih bio je engleski fizičar Majkl Faradej koji je nakon
10 godina rada, došao do uspeha tek 1831.
 

Ravan navojak površine S zatvoren preko galvanometra, nalazi se u blizini stalnog magneta, tako da
je u navojku okrenut severni magnetni pol
N kao na sl.

 


Slika 1

            Priblizavanjem ili udaljavanjem stalnog
magneta od zavojka došlo je do skretanja kazaljke galvanometra na jednu ili
drugu stranu, tj.
kretanje izvora magnetnog polja
dovelo je do pojave struje u zavojku.
       

             Da bi videli kako se indukuje ems, posmatrajmo žičanu konturu koja
je povezana sa galvanometrom. Kada se magnet pomera ka konturi, igla galvanometra
skreće u nekom pravcu, na slici je je prikazano da je skrenula desno.

Kada se magnet
pomera tako da se udaljava od konture, igla galvanometra skreće u suprotnom
pravcu.



Kada se magnet ne
pomera u odnosu na konturu, nema ni skretanja igle galvanometra.

 



Konačno, ako se magnet ne pomera, ali se kontura pomera u nekom
smeru u odnosu na magnet, igla galvanometra će skrenuti na neku stranu. Iz ovih
razmatranja se može zaključiti da kontura “zna” da se magnet kreće u odnosu na
nju jer oseća promene magnetnog polja. Stoga, postoji neka relacija izmenu struje
i promenljivog magnetnog polja.

        Ovi rezultati su prilično
zna
čajni sa stanovišta činjenice
da se u kolu uspostavila struja iako u  njemu ne postoji izvor napajanja!!!
Ova struja se naziva indukovana struja i
ka
že se da je stvorena pomoću indukovane elektromotorne sile.

Na slici je prikazan Faradejev eksperiment: primarni namotaj je povezan na bateriju
(izvor napajanja) preko prekidača. Namotaj je namotan na prsten, i struja u
namotaju stvara magnetno polje kada je prekidač zatvoren. Sekundarni namotaj je
takođe namotan na prsten i povezan je sa galvanometrom. U sekundarnom kolu nema
izvora napajanja i sekundarni namotaj nije povezan sa primarnim namotajem. Bilo
kakva struja koja se detektuje u sekundarnomkolu mora biti indukovana nekim
spoljašnjim  agensom.


       U trenutku kad se
prekidač zatvara, igla galvanometra skreće u jednom smeru i onda se vraća na
nulu. U trenutku otvaranja prekidača, igla galvanometra skreće u suprotnom
smeru, pa se opet vraća na nulu. Konačno, galvanometer pokazuju nulu kada je u
primarnom kolu ili stalna struja ili je nema.

Kada je prekidač zatvoren, struja
u primarnom kolu stvara magnetno polje u oblasti kola koje prodire do
sekundarnog namotaja. Kada se prekidač zatvara, magnetno polje koje je stvoreno
strujom u primarnom kolu se menja od nule do neke vrednosti za konačno vreme i
to je promenljivo polje koje stvara struju u sekundarnom kolu.

Kao rezultat ovakvih opažanja, Faradej je zaključio da električna
struja može biti indukovana u kolu (sekundarni namotaj u ovom slučaju) promenom
magnetnog polja. Indukovana struja postoji samo kratko vreme, dok se polje kroz
sekundarni namotaj menja. Kad polje postigne stalnu vrednost, nestajestruja u
sekundarnom namotaju.
 

Kaže se da se
u sekundarnom kolu stvara indukovana elektromotorna sila pomo
ću promenljivog magnetnog polja.

 

Oba eksperimenta imaju jednu zajedničku karakteristiku: u kolu se
indukuje elektromotorna sila kada se magnetni fluks kroz kolo menja u vremenu.

Indukovana elektromotorna sila u nekom kolu je direktno
proporcionalna brzini promene magnetnog fluksa kroz kolo.

Ovaj iskaz, poznat kao Faradejev
zakon indukcije
, se može zapisati u sledećem obliku:


Znak ima ovde važno fizičko
značenje, kasnije će biti objašnjeno.

  http://www.metacafe.com/fplayer/601268/faradays_law_of_induction.swf
Faraday’s Law Of InductionThe best home videos are here

 


Kategorije