Dielektryk- materiał, w którym bardzo słabo przewodzony jest prąd elektryczny. Może to być rezultatem niskiej koncentracji ładunków swobodnych, niskiej ich ruchliwości, lub obu tych czynników równocześnie.
Uporządkowanie momentów dipolowych powoduje powstanie ładunku indukowanego na powierzchni dielektryka. Ładunek indukowany wytwarza pole Eind wewnątrz dielektryka.
Wypadkowe natężnie pola wewnątrz dielektryka wynosi: E = E0 − Eind
Elektret - dielektryk, w którym sposób trwały utrzymuje się polaryzacja dipolowa lub stan naładowania elektrycznego. Elektret wytwarza zewnętrzne pole elektryczne i w tym sensie jest elektrostatycznym odpowiednikiem magnesu trwałego.
1 amper to niezmieniający się prąd elektryczny, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w próżni w odległości 1 m od siebie, spowodowałby wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą równą 2·10-7 N na każdy metr długości przewodu
Indukcja wzajemna - zjawisko polegające na indukowaniu się siły elektromotorycznej w cewce pod wpływem zmiany prądu w innej cewce z nią sprzężonej.
Samoindukcja (indukcja własna) jest zjawiskiem elektromagnetycznym, szczególnym przypadkiem zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Samoindukcja występuje, gdy siła elektromotoryczna wytwarzana jest w tym samym obwodzie, w którym płynie prąd powodujący indukcję, powstająca siła elektromotoryczna przeciwstawia się zmianom natężenia prądu elektrycznego. Indukcyjność obwodu jest równa sile elektromotorycznej samoindukcji jaka powstaje w obwodzie przy zmianie natężenia o 1 A występująca w czasie 1 sekundy
Zjawisko samoindukcji opisuje wzór:
,
gdzie:
to indukowana siła elektromotoryczna w woltach,
L - Indukcyjność cewki lub elementu obwodu elektrycznego, w henrach,
I - natężenie prądu w amperach,
t - czas w sekundach
Samoindukcja przeciwdziałając zmianie natężenia prądu powoduje:
opóźnia wzrost i spadek natężenia prądu,
wywołuje przepięcia niszczące obwody po wyłączeniu cewek,
zmniejszenie natężenia prądu zmiennego.
Cewka liniowa
Cewkę liniową można przedstawić przy pomocy szeregowego schematu zastępczego, złożonego z
rezystancji RCu oraz indukcyjności L0
Dywergencja natężenia pola elektrycznego równa jest ilorazowi gęstości ładunku i przenikalności elektrycznej próżni:
gdzie:
– dywergencja natężenia pola elektrycznego,
– gęstość ładunku.
7. Jeżeli przewodnik zostanie umieszczony w polu elektrostatycznym, to będziemy mieć do czynienia ze zjawiskiem indukcji. Pole elektryczne o natężeniu spowoduje przesunięcie się elektronów swobodnych względem rdzeni jonowych w kierunku przeciwnym do linii sił pola. Na jednym końcu przewodnika zgromadzony zostanie ładunek ujemny, na drugim natomiast wystąpi takiej samej wartości ładunek dodatni. W wyniku rozkładu ładunków wewnątrz przewodnika powstanie pole elektryczne o natężeniu
równym natęzeniu pola
, ale skierowanym przeciwnie.
Indukowane pole elektryczne bedzię kompensować całkowicie zewnętrzne pole elektryczne wewnątrz przewodnika. W każdym punkcie przewodnika będzie:
Natomiast na zewnątrz przewodnika pole nie jest całkiem skompensowane
Obszary, w których ładunki dodatnie i ujemne nie kompensują się całkowicie mogą istnieć w stanie równowagi tylko na powierzchni przewodnika, co wynika z prawa Gaussa
8. Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika nazywamy wielkość fizyczną C równą stosunkowi ładunku q zgromadzonego na przewodniku do potencjału tego przewodnika.
9. W cząsteczce dielektryka niepolarnego pod wpływem pola elektrycznego następuje rozsunięcie ładunków dodatnich i ujemnych, cząsteczka uzyskuje moment dipolowy – polaryzacja indukowana.
W dielektrykach polarnych cząsteczki dielektryka są dipolami. Przyłożenie pola powoduje ustawienie cząsteczek wzdłuż linii jego sił – polaryzacja orientacyjna.
10. Ferromagnetyki dzieli się umownie na:
twarde – zachowują stan namagnesowania pomimo zmian zewnętrznego pola magnetycznego,
miękkie – tracą zewnętrzne namagnesowanie po usunięciu pola magnetycznego zachowując jedynie namagnesowanie resztkowe znacznie mniejsze od maksymalnego,
półtwarde – zachowują stan namagnesowania, ale jest on stosunkowo łatwy do usunięcia.
11. Metoda analizy obwodów elektrycznych o stałych współczynnikach (układów SLS), wynikająca z praw Kirchhoffa. Polega na wprowadzeniu tzw. potencjałów węzłowych, czyli napięć między węzłem odniesienia (0) a pozostałymi węzłami sieci elektrycznej. Przyjęcie potencjałów węzłowych automatycznie powoduje spełnienie napięciowego prawa Kirchhoffa w obwodzie. Pozostają więc do ułożenia równania wynikające z prądowego prawa Kirchhoffa w liczbie = liczba węzłów obwodu - 1. Napięcia każdej gałęzi (fragmentu obwodu między dwoma węzłami) da się zapisać jako różnica potencjałów w węzłach na końcach gałęzi. Przyrównanie tej różnicy do napięcia gałęzi obliczonego za pomocą prądu gałęzi i jej elementów elektrycznych (źródeł, impedancji) daje wzór na prąd gałęzi w zależności od potencjałów na jej końcach. Tak przedstawione prądy gałęzi należy zsumować zgodnie z prądowym prawem Kirchhoffa, dla każdego węzła oprócz węzła (0). Powstanie wówczas układ równań w liczbie (liczba węzłów obwodu - 1) na szukane potencjały węzłowe obwodu.
12. Twierdzenie Thevenina (także twierdzenie o zastępczym źródle napięcia) – jedno z dwóch wariantów twierdzenia dotyczącego zastępczego źródła energii w obwodzie elektrycznym. Twierdzenie to wykorzystuje się często podczas rozwiązywania układów elektrycznych liniowych.
Dowolny aktywny obwód liniowy można od strony wybranych zacisków AB zastąpić obwodem równoważnym złożonym z szeregowo połączonego jednego idealnego źródła napięcia równego napięciu pomiędzy zaciskami AB w stanie jałowym oraz jednej impedancji równej impedancji zastępczej obwodu pasywnego widzianej od strony zacisków AB.
13. Impedancja, Z – wielkość charakteryzująca zależność między natężeniem prądu i napięciem w obwodach prądu zmiennego.
Rezystancja (opór elektryczny, opór czynny, oporność[1], oporność czynna) – wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.
14. Rezonans napięć
Zjawisko rezonansu napięć występuje w gałęzi szeregowej RLC i polega na tym, że przy określonej częstotliwości sygnałów w obwodzie , zwanej częstotliwością rezonansową, napięcie
na cewce oraz
na kondensatorze są równe co do modułu, a przeciwne co do znaku, wobec czego ich suma jest równa zero. Jeśli szeregowy obwód RLC (rys. 1) zasilany jest ze źródła napięciowego sinusoidalnego
Warunek impedancyjny rezonansu napięciowego:
Im{Z } = 0.
Impedancja zastępcza jest równa Z = R + jX, więc Im{Z } = X, czyli dla połączenia LC Im{Z } = XL-XC= 0 dla XL= XCL=1C . Z tego wynika zależność między pojemnością kondensatora, indukcyjnością cewki a częstością prądu, dla których zachodzi zjawisko rezonansu napięć:
=1LC
Do rezonansu w obwodzie można więc doprowadzić zmieniając jedną z tyZch trzech wielkości, aby uzyskać odpowiedni stosunek.
15. Mocą czynną nazywamy tę część pobieranej mocy, która zużywana jest w odbiorniku i zamieniana w nim na np. pracę mechaniczną lub ciepło. Im większe przesunięcie fazowe wprowadzane przez odbiornik, tym mniejszy jest udział mocy czynnej w całości energii
płynącej pomiędzy źródłem a odbiornikiem. Moc, która coś działa.
P=U*I*cosφ lub P=R*I2, φ - przesunięcie fazowe, R - rezystancja,
U,I - wartości skuteczne napięcia i natężęnia
Moc bierna w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego jest wielkością
konwencjonalną, w sposób umowny opisującą zjawisko pulsowania energii elektrycznej
między elementem indukcyjnym lub pojemnościowym odbiornika, a źródłem energii
elektrycznej lub między różnymi odbiornikami. Ta oscylująca energia nie jest zamieniana na
użyteczną pracę, niemniej jest ona konieczna do funkcjonowania urządzeń elektrycznych.
Moc, która nic nie robi, ale musi być, żeby wszystko działało.
a
Q=U*I*sinφ lub Q=X*I2=(XL-XC)*I2, X - reaktancja
Moc pozorna jest to wielkość fizyczna określana dla obwodów prądu przemiennego.
Wyraża się ją jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu. Moc, którą dostajemy na mierniku - jest sumą geometryczną mocy czynnej i biernej.
S=U*I lub S=P2+Q2
16. Kompensacja mocy biernej polega na poprawie współczynnika mocy, dąży się do tego aby współczynnik mocy odbiorców energii elektrycznej był bliski jedności. Polega to na kompensowaniu mocy biernej indukcyjnej, mocą bierną pojemnościową. Jedną z powszechnie stosowanych metod jest kompensacja mocy biernej za pomocą kondensatorów. Prąd pobierany przez układ RL jest opóźniony względem napięcia o kąt φ₁ fazowy wynikający z cosφ₁
Składowa IRL jest w zgodnej fazie z napięciem => IR
Składowa bierna prostopadła do napięcia => IL
17. Czwórnikiem (dwuwrotnikiem) nazywamy układ mający cztery zaciski, a ściślej: dwie pary uporządkowanych zacisków.
Czwórnik nazywamy symetrycznym, jeżeli po zamianie miejscami wejścia z wyjściem nie zmieni się rozpływ prądów i rozkład napięć w obwodzie poza czwórnikiem, tzn. w obwodzie dołączonym do wejścia i w obwodzie dołączonym do wyjścia
18. Ekranowanie przewodów
Ekranowanie miedzianych kabli transmisyjnych polega na otoczeniu wszystkich czynnych i biernych elementów transmisyjnych (przewodów sygnałowych, złączy, przyłączy, portów krosownic, portów ruterów i urządzeń) dobrze przewodzącą powłoką metalizowaną o cechach klatki Faradaya. W warunkach idealnych ekran zapobiega przenikaniu pola elektromagnetycznego zarówno z kabla na zewnątrz, jak i z otaczającego środowiska do wnętrza toru transmisyjnego. W praktyce może się jednak zdarzyć, że źle wykonane ekranowanie będzie zachowywać się jak antena i wychwytywać lub emitować sygnały zakłócające o niedopuszczalnym poziomie. Ekranowanie ma na celu wyeliminowanie zakłóceń - także toru transmisyjnego - oraz ograniczenia szkodliwych emisji elektromagnetycznych EMI (Electromagnetic Interference) do otaczającego środowiska.
Ekran kabla musi być uziemniony!