TOP

KOMPENDIUM - ELEKTRONIKA
Indokti discant et ament meminisse periti.
Oni koji ne znaju neka uče, a koji znaju neka nalaze zadovoljstvo u tome da se podsjecaju.
Elementarne cestice


Elektroni


ELEKTRICITET

 

Šta je to električna struja ?

1. Električna struja
Protok elektrona kroz provodnik kao; žica, lampa, metar, zvučnik, itd. Ova struja teče tek onda ako imamo električni napon. U potpunosti je neprekidna ovisnost između napona (V), struje (Amper) i otpora (Ohm). Struja teče od + prema -, i za vrijeme ove aktivnosti daje energiju, kao: toplota, svjetlo ili snaga (el.motor) itd. Kod izvora napona kao što je baterija i auto-akumulator ne mijenja se polaritet. Struja teče kontuirano u istom smijeru i zato ovdje govorimo o jednosmjernoj struji. Destilirani napon iz naponske mreže, tj. ispravljeno naponsko napajanje od audio- i video-uređaja također je jednosmjerna struja.
Postoje i naponski izvori sa stalno promjenljivim polaritetom, ovdje govorimo o naizmjeničnoj struji i naizmjeničnom naponu. Uzmimo slučaj osvjetljenje. Polaritet istog mijenja se 100 puta u sekundi: 50xplus i 50x minus. Vrijeme trajanja jedne potpune periode iznosi 1/50 u sekundi. To su 50 impulsa u sekundi, ili frekvencija iznosi 50 Hz (herca). Ovo se uvijek veoma konstantno odražava. Analogni signali u HiFi-uređajima, koji su istovjetni izvornoj zvučnoj vibraciji oni su faktički električni impulsi i također naizmjenični napon, sada ne sa konstantnom frekvencijom, ali zato sa jednom frekvencijom čija visina tona varira između (16-20.000Hz).

Slika 1.1.

 

Jednosmjerna struja


2. Električno kolo i elementi kola

Svoj razvoj elektrotehnika u osnovi zasniva na eksperimentalnim istraživanjima. Eksperimentalno su utvrđeni osnovni zakoni i kvantitativni odnosi električnog strujanja. Da bi se ostvario detaljniji uvid u fizikalni proces električnog strujanja, može poslužiti eksperiment sa električnom baterijom i svjetiljkom ( slika 2. 1 ).


Slika 2.1.

Električna baterija predstavlja izvor električne energije, u kome se, u procesu transformacije kemijske energije u električnu, na njegovim krajevima stvara električna sila - elektromotorna sila (EMS), koja je u stanju da pokreće i usmjerava slobodne nosioce elektriciteta. Vrijednost EMS izvora kvantitativno se može definisati količnikom kemijske energije koja se pretvori u električnu i količine elektriciteta koja protekne kroz neki poprečni presjek u izvoru:

(2.1.a.)
Jedinica za EMS u MKSA sistemu je;

(2.1.b.)
Prema tome, EMS ima istu jedinicu kao i električni potencijal. Međutim, treba upozoriti, da i pored toga što EMS i potencijal imaju istu jedinicu, oni predstavljaju različite fizičke veličine. Pod uticajem EMS slobodni nosioci elektriciteta imaju različitu gustinu i znak na izvodima baterije. Na jednom izvodu su zgusnuti elektroni, pa se naziva negativnim polom baterije i označava sa "-". Na drugom izvodu, koji se naziva pozitivnim polom i označava sa "+", elektroni su razrijeđeni. Zgusnuti elektroni na negativnom polu, zbog istog znaka opterećenja, međusobno se odbijaju, težeći da se pomjere sa mjesta sa većom prema mjestima sa manjom gustinom. Na taj način, oni stvaraju stanje napetosti, odnosno napon između polova. Kada se između polova baterije priključi svjetiljka (L) i ostvari njihova kvalitetna povezanost pomoću provodnika, sijalica će zasvijetliti.

Ova vizuelena manifestacija ukazuje da je uspostavljena električna struja. Eksperimentalno se može utvrditi i manifestacija da prekid konduktivne povezanosti u izvoru. svjetiljki ili provodnicima predstavlja prekid električne struje. Izvedeni eksperiment pokazuje bitnu osobinu električne struje da se može uspostaviti u električki zatvorenoj konturi, koja se naziva električnim kolom. Ostvareno električno kolo (slika 2. 1), zbog pojednostavljene konfiguracije, naziva se prostim električnim kolom. Proces uspostavljanja električne struje, sa energetskog stanovišta, predstavlja proces prenosa električne energije od izvora do prijemnika. U kolu sa slike svjetiljka predstavlja prijemnik u kome se električna energija pretvara u svjetlosnu. Električno kolo, u opštem slučaju, predstavlja skup izvora i prijemnika koji su pomoću provodnika povezani u zatvorenu strujnu konturu u kojoj se uspostavlja električna struja, odnosno u kojoj je ostvarena mogućnost prenosa električne energije od izvora do prijemnika.
Prema tome, da bi se uspostavila električna struja, moraju se ostvariti neophodne pretpostavke, koje se sastoje u:

1. Postojanju slobodnih nosioca elektriciteta, odnosno odgovarajuće provodne sredine.
2. Postojanju izvora električne energije, koji je u stanju da u svojoj unutrašnjosti u kontinuitetu potiskuje elektrone, obrazujući EMS, odnosno stalnu potencijalnu razliku na svojim krajevima.
3. Skup izvora. prijemnika i provodnika mora obrazovati zatvorenu strujnu konturu tj. električno kolo. Električna kola, u kojima se proizvodnja električne energije u izvorima i njen prenos i transformacija u električnim prijemnicima ostvaruje sa strujama i naponima čije vrijednosti nisu funkcije vremena, nazivaju se električna kola stalne jednosmjerne struje. Ako su raspodjele napona i struje stalne, u tom slučaju su stalne i raspodjele električnog i magnetnog polja. Prema tome, u kolima jednosmjerne struje nema pojave indukovane EMS i struje pomjeraju u dielektriku.
U izvore električne energije spadaju: generatori, akumulatorske baterije, galvanski elementi, itd. U njima se kemijska, mehanička, hidraulička, termička ili neki drugi vid energije transformiše u električnu. U električnim kolima izvori električne energije prikazuje se grafičkim simbolima.

Uobičajeno je da se kemijski izvori električne energije, kao izvori jednosmjerne struje, simbolički prikazuju sa dvije paralelne crte, i to jednom dužom i tanjom, koja predstavlja pozitivni pol izvora i drugom debljom i kraćom koja prikazuje negativni pol (slika 2.2a). Generatori se uglavnom prikazuju simbolom sa slike 2.2b. Ukoliko konstrukciju generatora ne treba posebno isticati . onda se može iskoristiti i simbolika sa slike 2.2c i slike 2.2d.


a) b) c) d)

Slika 2. 2.

U prijemnike električne energije spadaju: rasvjetna tijela, električni grijači - termogeni otpornici, električni motori itd. U njima se električna energija transformiše u neki drugi vid energije: toplotnu, svjetlosnu, mehaničku itd. Zbog ove osobine uobičajeno je da se električni prijemnici nazivaju električnim potrošačima.
U električnim kolima jednosmjerne struje najčešće se susreću termogeni otpornici, koji se označavaju sa R. Njihova grafička simbolika zavisi od konstrukcije (slika 2.3).

Slika 2.3.

Provodnici, tj. spojni vodovi koji povezuju izvore i prijemnike električnog kola izrađuju se od dobrih provodnih materijala: bakar, aluminijum, itd. U električnim kolima se prikazuju punim linijama. Ako se želi prekinuti električna struja, onda strujno kolo na jednom mjestu treba prekinuti. Funkcija prekida električnog kola ostvaruje se pomoću prekidača ili kontakta S (slika 2.4).


SWITCH 1 SWITCH 2

Slika 2.4.

Električno kolo (slika 2.1) pomoću ove simbolike može se šematski prikazati na jednostavniji način (slika 2.5).


Slika 2.5.

Prikazano električno kolo (slika 2.5), R predstavlja električno kolo proste konfiguracije, a sastoji se od jedne strujne konture. koju čini redna veza S izvora i potrošača električne energije. Međutim, u elektrotehnici se susreću električna kola složenije konfiguracije. Ovakva kola sastoje se od više strujnih kontura koje obrazuju jedinstveno električno kolo (slika 2.6).

Slika 2-6.

Za električno kolo značajni su sljedeći pojmovi :
ČVOR predstavlja mjesto u kolu u kome se stiču tri i više grana, naprimjer, za kolo sa slike tačke 1, 2, 3 i 4.
GRANA je dio električnog kola koji povezuje dva čvora i u kojoj se nalazi jedan ili više elemenata.
KONTURA je zatvorena električna linija u kojoj se uspostavlja struja, a u složenom kolu obuhvata dvije i više grana.

Historija elektronike

Copyright by Cavkic
Page Construction: 05/10/1991 - Last Modified: 04/02/2014