Elektrotechnika - Kompendium Wiedzy.pdf - Ebook(1) - metody11

Historia elektrotechniki

około 600 lat

p.n.e

znane już były starożytnym Grekom właściwości rudy żelaznej (Fe 3 O 4 )

przyciągania przedmiotów żelaznych i właściwości bursztynu, który potarty

wełną przyciągał drobne lekkie przedmioty,

1600 lekarz William Gilbert stwierdził, że właściwości podobne do bursztynu

posiadają również liczne inne ciała np. szkło i żywica. Utrzymywał On jednak,

że zjawiska elektryczne i magnetyczne są od siebie zupełnie niezależne,

1785 francuski fizyk Charles August Coulomb wyznaczył eksperymentalnie siłę

oddziaływania na siebie ładunków elektrycznych,

1789 doświadczenie z żabimi udkami, uznawane za narodziny elektrotechniki,

przeprowadzone przez lekarza włoskiego, Luigi Galvaniego,

1799 zbudowanie przez Alessandro Volta pierwszego ogniwa i „stosu

elektrycznego” będącego bateria szeregowo połączonych ogniw,

1800

elektroliza wody przez Nicolsona,

1802

łuk elektryczny Pietrowa,

1807

Davy odkrywa metale alkaliczne : sód i potas,

1819 odkrycie działania prądu na igiełkę magnetyczną przez fizyka duńskiego

Hansa Oersteda, wykazał tym samym związek pomiędzy polem elektrycznym

i magnetycznym,

1820-1823 fizyk francuski Andre Maria Ampere zbadał elektrodynamiczne

oddziaływanie obwodów elektrycznych i stwierdził, że właściwości

magnetyczne rud żelaznych i stali są wynikiem prądów molekularnych

wewnątrz materii,

1873 James Clark Maxwell ogłasza „Traktat o elektryczności i magnetyzmie”, w

którym rozwinął teorię fal elektromagnetycznych, potwierdzoną

doświadczalnie przez fizyka niemieckiego Heinricha Hertza, co

zapoczątkowało rozwój nowej nauce – radiotechnice,

1877

powstaje prototyp żarówki wykonany przez Th. A. Edisona,

1877 odkrycie przez inżyniera serbskiego N. Teslę pola magnetycznego wirującego

i zbudowanie pierwszego silnika indukcyjnego dwufazowego,

1889 układy dwufazowe ustępują układom trójfazowym wynalezionym przez

Doliwo-Dobrowolskiego,

Wiadomości wstępne

1. Wielkości i jednostki używane w elektrotechnice

Wielkością fizyczną nazywamy cechę zjawiska fizycznego lub właściwość ciała, którą

można zmierzyć. Przykładem wielkości fizycznej jest napięcie elektryczne, prąd elektryczny,

temperatura itd.

Układem wielkości nazywamy zbiór wielkości fizycznych obejmujący wszystkie lub

niektóre dziedziny fizyki. W układzie wielkości można wyróżnić wielkości podstawowe i

wielkości pochodne.

Wielkością podstawową nazywamy wielkość, która jest umownie przyjęta jako

niezależna od pozostałych wielkości układu.

Wielkością pochodną nazywamy wielkość, którą określa się korzystając z wielkości

podstawowych.

Wielkości fizyczne mogą mieć charakter wektorowy i skalarny .

Wielkość fizyczna skalarna N jest określona za pomocą wartości liczbowej N * i jednostki

[N], czyli



 

Przykładem wielkości fizycznej skalarnej jest napięcie elektryczne; w równaniu U = 220

V wielkość fizyczna U ma wartość liczbową U * = 220 i jednostkę [U] = 1 V.

Wielkość fizyczna wektorowa charakteryzuje się nie tylko wartością liczbową i

jednostką, lecz także określa się jej kierunek i zwrot. Przykładem wielkości wektorowej jest

natężenie pola elektrycznego, przy czym w równaniu E = E 1 r mamy: E - wektor natężenia

pola elektrycznego, E - wartość bezwzględna, czyli miara natężenia pola, 1 r - wektor

jednostkowy, tzw. wersor , którego kierunek i zwrot odpowiada kierunkowi i zwrotowi E .

Jednostką miary danej wielkości fizycznej nazywamy wartość danej wielkości fizycznej,

której umownie przyporządkowujemy wartość liczbową równą jedności. Wartość liczbowa

informuje więc, ile razy rozpatrywana wielkość fizyczna (np. napięcie U = 220 V) jest

większa od jednostki miary tej wielkości (w tym przypadku 220 razy).

Jednostki podstawowe są jednostkami wielkości podstawowych. Każdej wielkości

podstawowej odpowiada zatem jednostka podstawowa. Natężenie prądu elektrycznego jest

wielkością podstawową, a odpowiadająca tej wielkości jednostka (1 amper = 1 A) jest

jednostką podstawową.

Jednostki pochodne tworzymy w zależności od jednostek podstawowych. Przykładem

jednostki pochodnej jest jednostka ładunku elektrycznego 1 kulomb (1 C). Jednostka ta jest

iloczynem jednostki natężenia prądu elektrycznego 1 ampera i jednostki czasu 1 sekundy, a

więc 1 C = 1 A · 1s; przy zapisie iloczynu jednostek stawiamy między nimi zawsze kropkę.

Tablica 1. Jednostki podstawowe i uzupełniające układu SI

Jednostki podstawowe

Jednostka miary

Wielkość

nazwa

ozna-

czenie

1 Długość, odległość

metr

2 Masa

kilogram kg

3 Czas

sekunda s

4 Prąd elektryczny

amper A

5 Temperatura

kelwin K

Liczność materii (ilość

materii)

mol mol

7 Światłość

kandela cd

Jednostki uzupełniające

Kąt płaski

radian rad

Kąt bryłowy

steradian sr

Tablica 2. Wielkości i jednostki pochodne używane w elektrotechnice

Wielkość fizyczna

Jednostka miary

Nazwa

ozna-

czenie

Nazwa

ozna-

czenie

1 Gęstość prądu elektrycznego

J amper na metr kwadratowy A/m 2

2 Ładunek elektryczny

Q kulomb

3 Napięcie elektryczne

Siła elektromotoryczna

Potencjał elektryczny

wolt

4 Natężenie pola elektrycznego

E wolt na metr

V/m

5 Indukcja elektryczna

D kulomb na metr kwadratowy C/m 2

6 Strumień elektryczny

 kulomb

7 Pojemność elektryczna

C farad

8 Przenikalność elektryczna

(bezwzględna)

 farad na metr

F/m

9 Opór elektryczny

Rezystancja

(opór czynny)

Reaktancja (opór bierny)

Impedancja

(opór pozorny)



10 Opór właściwy (rezystywność)  omometr

·m

11 Przewodność elektryczna

Konduktancja (przewodność

czynna)

Susceptancja (przewodność

bierna)

Admitancja (przewodność

pozorna)

simens

12 Przewodność właściwa

(konduktywność)

,  simens na metr

S/m

13 Strumień magnetyczny

 weber

14 Strumień magnetyczny

skojarzony

 weber

15 Indukcja magnetyczna

B tesla

16 Natężenie pola magnetycznego H amper na metr

A/m

17 Indukcyjność własna

L henr

18 Indukcyjność wzajemna

M henr

19 Przenikalność magnetyczna

(bezwzględna)

 henr na metr

H/m

20 Przepływ

 amper

21 Siła magnetomotoryczna

F m amper

22 Napięcie magnetyczne

U m amper

23 Reluktancja

(opór magnetyczny)

henr do potęgi minus

pierwszej

R m

H -1

24 Permaencja

(przewodność magnetyczna)

 henr

25 Energia pola

- elektrycznego

- magnetycznego

W c

W m

dżul

26 Częstotliwość

F herc

27 Okres

T sekunda

28 Pulsacja

 radian na sekundę

rad/s

29 Moc

- czynna

- bierna

- pozorna

wat

war

woltoamper

var

V·A

Tablica 3. Dziesiętne wielokrotności i podwielokrotności jednostek miar

Przedrostek

Oznaczenie

Mnożnik

eksa

10 18 = 1 000 000 000 000 000 000

peta

10 15 = 1 000 000 000 000 000

tera

10 12 = 1 000 000 000 000

giga

10 9 = 1 000 000 000

mega

10 6 = 1 000 000

kilo

10 3 = 1 000

hekto

10 2 = 100

deka

10 1 = 10

decy

10 -1 = 0,1

centy

10 -2 = 0,01

mili

10 -3 = 0,001

10 -6 = 0,000 001

mikro



nano

10 -9 = 0,000 000 001

piko

10 -12 = 0,000 000 000 001

femto

10 -15 = 0,000 000 000 000 001

atto

10 -18 = 0,000 000 000 000 000 001

Elektrotechnika - Kompendium Wiedzy.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: