1

1. Podaj definicję SEM.
2. Narysuj schemat i wyjaśnij charakterystykę zewnętrzną źródła prądu dla 2 różnych rezystancji obciążenia i jednakowej rezystancji wewnętrznej źródła.
Zdefiniuj stan jałowy oraz zwarcia i wyznacz punkty pracy odpowiednio do rezystancji obciążenia.
3. Omów prawa Kirchoffa (w pełni) dla układu szeregowego, równoległego pasywnego i aktywnego oraz dla trójkątnego i gwiazdowego połączenia oporników.
4. Wyjaśnij rozwiązanie obwodu prądu stałego metodą oczkową (obwody liniowe).
5. Omówić szeregowe i równoległe łączenie źródeł.
6. Podać zależność na wektor indukcji elektrostatycznej.
7. Definicja pojemności kondensatora i stałej dielektrycznej.
8. Energia pola elektrostatycznego.
9. Szeregowe i równoległe połączenie kondensatorów.
10. Stany nieustalone RC - stała czasowa, ładowanie i rozładowanie kondensatora.
11. Zdefiniować wektor indukcji magnetycznej, natężenia pola, przepływ oraz przenikalność magnetyczną.
12. Omówić i wyjaśnić pętlę histerezy oraz straty histerezy.
13. Zdefiniować oddziaływania pól magnetycznych oraz siłę elektrodynamiczną.
14. Wyjaśnić w postaci różniczkowej zjawisko indukcji elektrodynamicznej (prawo Lenza).
15. wyprowadź wzór na reluktancję.
16. wyjaśnij szeregowe i równoległe obwody elektromagnetyczne.
17. co to jest siła magneto motoryczna? (prawo przepływu)
18. Omówić tok rozwiązywania obwodów elektromagnetycznych.
19. Praca prądu, udźwig elektromagnesu - wyprowadzić równania.
20. Prawo Lorenza w postaci różniczkowej, SEM samoindukcji, różniczkowa postać indukcyjności.
21. Stany nieustalone RL - zrozumieć i wyprowadzić.
22. Indukcyjność wzajemna - zrozumieć i wyprowadzić.
23. Elementy RLC w obwodach prądu przemiennego - przesunięcie fazowe.
24. Trójkąt mocy dla odbiorników o charakterze indukcyjnym i pojemnościowym - jednostki mocy.
25. Co to jest wartość skuteczna prądu i napięcia.
26. Podać definicję napięć prądów przewodowych i fazowych - uzasadnić na przykładzie połączenia trójkąt i gwiazda.
27. Ile wynosi różnica wartości między napięciem przewodowym a fazowym, oraz prądem przewodowym a fazowym dla odbiorników o tej samej impedancji z, w sieci trójfazowej.
28. Ile wynosi różnica wartości mocy pobieranej z sieci trójfazowej tego samego odbiornika połączonego raz w trójkąt a raz w gwiazdę.
29. Co to jest pole pulsujące, a co wirujące. Podaj rozwiązanie dla pojedynczej cewki, 2 cewek i 3 cewek.
30. Zdefiniuj przekładnię transformatora.
31. Narysuj i opisz schemat zastępczy transformatora w stanie jałowym. Co oznacza brak połączeń galwanicznych między uzwojeniami transformatora rzeczywistego?
32. Pełen i uproszczony wykres transformatora w stanie jałowym - narysuj.
33. Omów charakterystyki i właściwości stanu jałowego transformatora.
34. Narysować schemat ideowy i zastępczy transformatora w stanie obciążenia.
35. Narysować schemat ideowy i zastępczy transformatora w stanie zwarcia.
36. Udowodnić, że w stanie zmiennego obciążenia, strumień wypadkowy jest stały i równy strumieniowi w stanie jałowym. Udowodnić, że suma prądów transformatora jest również stała i równa prądowi stanu jałowego.
37. Narysować wykresy wektorowe dla stanów obciążenia i jałowego transformatora.
38. Co to jest wartość wielkości napięcia i prądu obwodu wtórnego odniesiona do obwodu pierwotnego transformatora (z1/z2) [do 34 i 35 pytania, powiązane]

Siła elektro motoryczna to czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym równy energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu prądu elektrycznego w kierunku przeciwnym do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek. Jest to wartość wyznaczalna, nie jest mierzalna.
E=I(Rw+Ro),
Ro=U/I -równanie prądowe (wzór Ohma), (Ro - opór odbiornika)
E=U+I*Rw -równanie napięciowe

Rzeczywiste źródło napięcia stałego można scharakteryzować podając jego siłę elektromotoryczną E oraz rezystancję wewnętrzną R_w. Parametry te wyznaczają tzw. charakterystykę zewnętrzną źródła.

Charakterystyka ta w układzie współrzędnych (I,U) jest linią prostą przechodzącą przez punkty (E/Rw, 0) i (0, E). Wartość E/Rw jest prądem płynącym przy zwarciu zacisków rzeczywistego źródła napięcia (obciążenie R = 0). Natomiast E mierzymy na rozwartych zaciskach źródła napięcia (R=nieskończone), czyli w stanie jałowym.

Stan jałowy to stan dla prądu wynoszącego 0 (napięcie jest wtedy największe). Stan zwarcia to stan, w którym opór jest zerowy (prąd jest największy, napięcie = 0)

I prawo kirchoffa - suma algebraiczna prądów w węźle równa się 0. Znaczy to, że suma prądów wchodzących do węzła (znak +) i wychodzących z węzła (znak -) musi równać się 0.

II prawo kirchoffa - suma spadków napięć w oczku równa się sumie napięć źródłowych.

Obliczanie obwodów pasywnych (czyli takich w których nie ma źródła prądu lub napięcia a są same rezystory) polega na sprowadzeniu złożonego obwodu do uproszczonego obwodu zawierającego jedynie rezystancję zastępczą (łączymy opory).

Przy łączeniu szeregowym rezystorów mamy jeden prąd płynący przez nie wszystkie.

Przy łączeniu równoległym prąd się rozgałęzia lecz napięcię między punktami rozgałęzienia jest stałe i wynosi U.

Do obwodów aktywnych stosuje się prawa Kirchoffa. Dla obwodu nierozgałęzionego zakładamy kierunek dodatni np. prawoskrętny. Wszystkie siły elektro motoryczne i prądy o kierunku dodatnim maja znak +, o kierunku ujemnym znak -.

(R*I - spadki napięcia na odbiornikach)

Do obwodów rozgałęzionych układa się równania węzłowe i równania oczkowe, korzystamy z praw opisanych wyżej (prądy w węźle i napięcie w oczku).

RAB=R1||R2+R3 (wszystko pod jedna klamra - układ równań)

RAB=R30+R10 (wszystko pod jedna klamra - układ równań)

Prąd oczkowy jest równy prądom które wchodzą w skład jednego oczka.

(prądy te są jedynymi, które nie powtarzają się w żadnym innym oczku)

Rezystancja własna oczka:

Suma rezystancji występujących w danym oczku.

Rezystancja wzajemna oczek k i l

Jest równa sumie rezystancji gałęzi należących jednocześnie do oczka k i l.

Znak rezystancji wzajemnej zależy od zwrotów prądów,

jeśli zwroty prądów są zgodne to bierzemy z `+'

jeśli zwroty prądów są przeciwne to bierzemy z `-`

jeśli oczka k i l nie stykają się to rezystancja wzajemna = 0

Napięcie źródłowe oczka

Odnosi się do źródła prądu w danym oczku, nazywamy nim sumę napięć źródłowych.

Ma znak + jeśli zwrot napięcia źródłowego jest zgodny z zwrotem napięcia oczkowego.

Ma znak - gdy jest przeciwny

DO SCHEMATU NA GÓRZE

E jest różne od E1, i E1 jest większe od E

(E'k wstawiamy pod tym numerem kolumny macierzy którego prądu szukamy, 2 kolumna dla I'2)

OPRACOWANIE DOMINIKA (lepsze do zrozumienia)

Metoda oczkowa
W metodzie oczkowej wprowadza się prądy oczkowe jako zmienne czyli prady przypisane niezależnym oczkom występującym w obwodzie.

Prąd gałęzi jest = sumie lub róznicy (w zależności od zwrotu) Prądów oczkowych skojarzonych z daną gałęzią

Przy założeniu ze wszystkie prądy oczkowe mają zgodny zwrot impedancja oczka i tego = sumie impedancji wszystkich gałęzi występujących w oczku
Impedancja wzajemna dwu oczek przy identycznym zwrocie wszystkich prądów oczkowych = impedancji wspólnej dla obu oczek wziętej ze znakiem minus
Element k ty wektora wymuszen napięciowych E jest = sumie wszystkich napiec źródłowych występujących w k- tym oczku. Przy założeniu orientacji oczka napięcie źródłowe dodaje się ze znakiem + jeśli zgodny zwrot oraz ze znakiem - gdy zwroty przeciwne
Metoda prądów oczkowych wymaga rozwiązania układu N równań, gdzie N oznacza liczbę oczek niezależnych.

5. Łączenie źródeł

1/Rwz = 1/Rw1 + 1/Rw2 + …

Pole elektryczne powstaje w przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne.

ładunki statyczne - pole elektrostatyczne

Indukcyjność - gęstość linii sił pola elektrycznego

C=q/U=[(A*s)/V]=[F] (Farad, jest to jednostka bardzo duża i w rzeczywistości używa się piko lub nano faradów)

Natężenie pola elektrycznego

D=εK [(A*s)/m^2] indukcja elektryczna jest proporcjonalna do iloczynu przenikalności i natężenia pola elektrycznego

ε=D/K [F/m] stała dielektryczna (przenikalność elektryczna)

(7 -10 pytania opracował Dominik)

7. Definicja pojemności kondensatora i stałej dielektrycznej.

Wstep moj
Kondensator- to element służący do gromadzenia ładunku elektrycznego oraz energii elektrycznej. Kondensator płaski są to 2 równoległe płytki nazywane okładkami. które znajdują się w niewielkiej odległości od siebie i są oddzielone warstwą izolatora. Np. powietrze
Indukcja - GĘSTOŚĆ LINI (tak bło też z indukcją magnetyczną pamiętać tam było B=F/Il)
wymiar indukcji elektrycznej D=Q/S = [C/m^2] coulomb na metr kwadrat
-
--------
Pojemnością kondensatora {C} nazywamy stosunek ładunku kondensatora Q do napięcia występującego pomiędzy jego okładkami.
C=Q/U - [1A*s/V]= 1 FARAD [1F]
jeden farad jest pojemnoscia kondensatora w ktorym przylozenie napięcia równego jednemu woltowi powoduje zgromadzenie sie na elektrodach ładunków elektrycznych równych jednemu kulombowi (1A*s)
-
-------
wstep cz.2 W polu elektrycznym mieędzy okładkami jest różnica potencjałów = przyłożonemu napięciu. Jednostka przypadajaca na jednostke dlugosci lini sił pola elektrycznego nosi nazwe NATEZENIA pola elektrycznego i jest oznaczana {K} K=U/d - gdzie d to odleglosc miedzy tymi okladkami. czyli jest to [V/m]
---------------------------------
PRzenikalnośc - Pomiędzy gęstością lini sił (INDUKCJĄ D) a natężeniem K istnieje związek
D=(epsilon)K
epsilon = D/K [F/m] farad na metr - jest to przenikalnosc elektryhczna

9. Szeregowe i równoległe połączenie kondensatorów.
połączenie równoległe - Wszystkie okładki kondensatorów mają ten sam
potencjał, czyli napięcie U jest dla każdego z nich jednakowe. Ładunek
zgromadzony w połączeniu rozkłada na kondensatorach proporcjonalnie
do ich pojemności. Pojemnośc układu równa jest sumie pojemności
kondensatorów tworzących połączenie. Połącznie to służy do zwiększania
pojemności. C=c1+c2+c3+...
Połączenie szeregowe -Wszystkie kondensatory mają ten sam ładunek.

Q=C1U1=C2U2=itd
napęcia U1,U2,U3 na poszczególnych kondensatorach są odwrotnie
proporcjonalne do ich pojemności U1=Q/C1 u2=Q/C2 itd
suma napięc na poszczególnych konden U=U1+U2+U3 więc
Q/Cz (zastepcze) - Q/C1 + Q/C2 + Q/C3 stąd
1/Cz=1/C1+1/C2+1/C3 itd

połączenie stosuje sie do uzyskania mniejszych pojemnośći

8. nierozłaczne z 10.
w stanie ustalonym kondensator nie pobiera prądu. tylko gdy jest nienaładowany i włączy się napięcie w przewodzie, płynie prąd ładowania i trwa STAN NIEUSTALONY dopóóki nie zgromadzi sie Q na okładkach. Pod wpływem gromadzenia się powsstaje napięcie uc skierowane przeciwnie do napięcia stałego U. zgodnie z 2 kirchofffa
U-uc=Ri więc natężenie przy ładowaniu i=U-uc/R prąd tehn wykonuje w czasie dt przost dq dq=idt przyrost napięcia na kondensatorze duc dq=Cduc co oznacza że prąd ładowania jest proporcjonalny do prędkości narastania napięcia na kondensatorze. Z równan o trzymuje sie rownanie różniczkowe a jego rozwiązaniem uc=U(1 - e^ - 1/T) gdzie T=RC - elektryczna stała czasowa wyrazana w sekundach

stąd prąd ładowania kondensatora w posaci znikjącej funkcji wykładniczej i=Ue^(- 1/T) /R
(T we wzorach to Tau, Stałą czasową nazywamy zdolność do kumulowania energii)

Kondensator pobiera w czaseie ładowania energię która gromadzi się w nim w postaci energii pola elektryucznego W=C*U^2 = 1J żul

TERaz rozładowanie kondenstatora
Naładowany kondensator jest źródłem energii. jeśli sie odetnie zasilanie to nastąpi przepływ ładunków z kondensatora. Przebieg prądu rozładowania wyraza funckja i=uc/R=Ue(- 1/T)^/R