PDF Archive

Easily share your PDF documents with your contacts, on the Web and Social Networks.

Share a file Manage my documents Convert Recover PDF Search Help Contact



Elektrotechnika S Bolkowski .pdf


Original filename: Elektrotechnika_S_Bolkowski.pdf

This PDF 1.6 document has been generated by / Adobe Acrobat Pro 11.0.6 Paper Capture Plug-in with ClearScan, and has been sent on pdf-archive.com on 16/09/2015 at 17:40, from IP address 83.6.x.x. The current document download page has been viewed 55615 times.
File size: 22 MB (314 pages).
Privacy: public file




Download original PDF file









Document preview


I

Projekt makiety: Tadeusz Ambroszczak
Projekt graficzny okładki i karty tytułowej: Roman Kirilenko
Redaktor inicjujący: Elżbieta Faron-Lewandowska
Redaktor merytoryczny: Roman Malczewski

Wst1
1.
1.1.
1.2.

Recenzenci: prof. dr hab. inż. Marian Pasko, mgr Janusz Obrusiewicz.

1. 3.
1.4.

Podręcznik zawiera podstawowe wiadomości z dziedziny pola elektrycznego i magne­
tycznego oraz opisuje zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego w róż­
nych środowiskach. Podano w nim metody obliczania obwodów prądu stałego, obwo­
dów magnetycznych oraz obwodów jednofazowych i trójfazowych prądu sinusoidalnie
zmiennego. Omówiono również obwody zawierające sprzężenie magnetyczne, obwo­
dy nieliniowe i obwody zasilane napięciami odkształconymi oraz zdefiniowano poję­
cie stanu nieustalonego.

2.

Podręcznik polecamy uczniom techników elektrycznych i elektronicznych wszystkich

2.2.
Z.3.

1.5.
1.6.

2.1.

specjalności. Mogą z niego korzystać także studenci wydziałów nieelektrycznych wyż­
szych uczelni technicznych.

2.4.
2.5.
2.6.
2.7.

Podręcznik dopuszczony do użytku szkolnego przez ministra właściwego do spraw
oświaty i wychowania i wpisany do wykazu podręczników przeznaczonych do na­
uczania zawodu technik elektryk na poziomie technikum i szkoły policealnej, na pod­
stawie opinii rzeczoznawców: dr Krystyny Długosz-Kurczabowej, mgr. inż. Henryka
Krystkowiaka, mgr. inż. Grzegorza Wasiaka i dr. inż. Wacława Załuckiego.

2.8.
2.9.
2. 1 0.

Numer dopuszczenia: 24/2005.
Podręcznik dotowany przez MEN.

2.1 0.·
2.1 0.:
2.1 0.:

ISBN 978-83-02-09397-5
ISBN 83-02-09397-1

2.1 1.
2.1 2.
2. 1 3.
2.1 3.1
2.1 3.:i
2.14.
2.1 5.
2. 1 6.
2. 1 7.

© Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna
Warszawa 2005

Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna
Warszawa, Al. Jerozolimskie
Adres do korespondencji:
Warszawa, P. poczt. nr

02-305
00-965
www.wsip.com.pl
Wydanie drugie (2006)
Ark. druk. 19,5

136

3.

9

3.1.

3.2.
3.2.1.

Skład i łamanie: Elżbieta Walczak, Maria Dylewska I DTP WSiP S.A.
Druk i oprawa: Drogowiec-PL, Kielce

3.2.2.

J

Wstęp
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.

2.

6

Wprowadzenie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C h arakterystyka ogólna elektrotechniki . . ..
Wielkości fizyczne i jednostki używane
w elektrotec hnice . . . . .. . . .. .. . .. .. . ..
Cząstki. Ł adunek elektryczny .. . . .... . . . .
Wiązania c hemiczne w cząsteczkach
.
.
. .
i kryształach . .
Własności elektryczne ciał. Zjawisko prądu
elektrycznego . .. . . . . ... . . . .. . .. ... .
Pole elektromagnetyczne i jego cechy ... . .


„ „

„ . „

„ „







Pole elektryczne .. . .. ... ... . ....... .
2.1.
Zjawisko elektryzowania ci ał.
Prawo z achowania ładunku elektrycznego . .
Rozkład ładunków elektrycznyc h .. . .. . .. .
2.2.
Prawo Coulom ba. Przenikalność elektryczna
2. 3.
środowiska . .. . ... . . .. ... . .. . . ..
Natężenie pola elektrycznego . . ... .. . ...
2.4.
Obraz graficzny pola elektrycznego .. . . . ..
2.5.
Potencjał i napięcie elektryczne . .. . . . . .. .
2.6.
Dielektryk w polu elektrycznym.
2.7.
Polaryzacja dielektryka . . . . . .. . .. .. . . . ..
2.8.
Indukcja elektryczna. Strumień indukcji
elektrycznej . . . . ... . . . .. . ... . . . .. ...
Twierdzenie Gaussa . . ... ... .. . .. ... ..
2.9.
2.1 O. Z astosowanie twierdzenia Gaussa
do obliczania pola elektrycznego
2.1 0.1. Pole elektryczne w otoczeniu n aładowanej
płyty metalowej . .. . .. ... . .. . . . ... ...
2.10. 2. Pole elektryczne w otoczeniu przewodu
prostoliniowego .. . .... . . .. . .. .. . . . . .
2.1 0.3. Pole elektryczne naładowanej kuli ·
dielektrycznej ... . .. . . . . .. . .. .. . . . ..
2. 11. Przewodnik w polu elektrycznym .. ..... .
2.1 2. Pojemność elektryczna. Kondensatory .. .. .
2.1 3. Wyznaczanie pojemności kondensatorów . .
2. 1 3.1. Pojemność kondensatora płaskiego . . .. .. .
2.1 3.2. Pojemność kondensatora cylindrycznego ...
2.14. Łączenie kondensatorów . .. .. .. . . . ... .
2.15. Energi a pola elektrycznego kondensatora . .
2.1 6. Wytrzymałość elektryczna ... ... .. ... ..
2. 1 7. Elektryczność atmosferyczna .


3.

„ „







Prąd elektryczny . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Rodzaje prądu elektrycznego.
Gęstość prądu elektrycznego ... . . . .. . ..
Prąd elektryczny w przewodnikach . ..... .
3.2.
3.2.1. Prawo O hma. Rezystancja i konduktancja
przewodnika . .. . . .... . ... . . . .. .. . ..
3.2. 2. Zależność rezystancji od temperatury . ... .
3.1.

I
'



7

7
7
12

13
14
16
18
18
18
19
20
21
22
24
25
27
27
27
28
29
30
30
31
31
32
33
34
36
36

43

43
44

44
47

www.wsip.com.pl

3.2.3.
3.2.4.
3.2.5.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.

4.

4.1.
4.2.

4.3.
4.4.
4.4.1.
4.4. 2.
4.5.
4.6.
4.6. 1.
4.6. 2.
4.6. 3.
4.7.
4.7. 1.
4.7.2.
4.8.
4.8. 1.
4.8.2.
4.8.3.
4.8.4.
4.9.
4. 1 0.
4. 1 1.
4.1 2.
4.1 3.

5.

5.1.
5.2.
5.3.
5. 3.1.
5. 3.2.
5. 3.3.

Moc i energia prądu elektrycznego . . . ... .
Rezystory i ich c harakterystyki ... . . . ... .
Z asady grzejnictwa rezystancyjnego . .. . . .
Prąd elektryczny w próżni .. . .. . .. . . .. .
Prąd elektryczny w gaz ac h ... . .. .. ... . .
Prąd elektryczny w elektrolitac h . .. . ... . .
Prąd elektryczny w półprzewodnikac h ... . .

47
48
49
50
51
53
54

Obwody elektryczne prądu stałego . . . . .
Elementy obwodu. Pojęcia podstawowe .. .
Liniowość i nieliniowość o bwodu.
Z asada superpozycji .. .. . ... . . ... . ....
Znakowanie zwrotu prądu i napięcia .. ....
Prawa o bwodu elektrycznego .. ... .. . ...
Prawo O hma . . .. . .. .. . .... . .. , . . , ..
Prawa Kirc h hoffa .. ... . .. .. . .. ... ... .
Schematy z astępcze i stany pracy
źródeł energii elektrycznej .. . .. . ..... . .
O bwody nierozgałęzione .. . . . .. ... . ...
Połączenie szeregowe rezystorów
i źródeł n apięcia .. . . ... . .. .. . .......
Bilans mocy . ... ... .. . . . .... . .......
Wykres zmienności potencjału .. . . ... . ..
Obwody rozgałęzione o dwóc h węzłac h . . .
Połączenie r ównoległe rezystorów
i źródeł .. . . . .. . ... .. ... ... ..... . ..
Bilans mocy ... ... .. . .. . . . .. . ... . .. .
O bliczanie o bwodów metodą
przekształcania . . . ... ... .. ... . . .... .
Połączenie szeregowe elementów .... .. . .
Połączenie równoległe elementów . . .. . . .
Połączenie mieszane elementów . . .. .. . ..
Połączenie elementów w trójkąt
oraz w gwiazdę .
. . ..
Obliczanie obwodów metodą
praw Kirc hhoffa . .. ... . . ... . .. . ... .
Obliczanie obwodów metodą
superpozycji . . . .. . .. . .. .. . .. . . . ... .
O bliczanie obwodów metodą prądów
oczkowych . . ... . .. .. . ... . . . .. . ....
O bliczanie obwodów metodą potencjałów
węzłowyc h . . ... . . . .. . .. .. . ... . . ...
Elementy nieliniowe prądu stałego .
..

60

Żródła energii elektrycznej . . . . . . . . . . .
Wiadomości wstępne . . .. . . . ... ... . . . .
Żródła elektromec haniczne ... . ... . . . .. .
Źródła chemiczne . ... . .. ..... .. . ... . .
Ogniwa galwaniczne .
.. .
Akumulatory . . .... . .. .. ... . . ... ...
Ogniwa paliwowe

98

. . . . . . . . . . . . .

. . . •

. •

.

.

. .

. . .

. .

.

.

. .

.

.

.





. . . . . . . . . . . . • . . . . . .

60
62
63
64
64
65
67
70
70
72
73
74
74
76
76
76
77
78
80
82
83
84
86
88

98
98
99
99
1 01
102

3

5.4.
5.4.1.

źródła cieplne

.

. . . .

. .

. .

.

.

.

.

.

.





. . . . 1 O3

Zjawisko termoelektryczne . . . . . . . . . . . . .
5.4. 2. Generator termoelektryczny . . . . . . . .. . ..
5.4.3. Generator magnetogazodynamiczny . . . . . .
5.4.4. Inne źródła cieplne .. ... ... ... . . . . . . . .
Źródła świetlne .. .. . . ........... . .. .
5.5.
Źródła piezoelektryczne . . . ... .. . .. . . ..
5.6.

6.
6.1.
6.1.1.
6.1.2.
6. 1.3.
6.1.4.
6.1.5.
6.2.
6.3.

6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.7.1.
6.7.2.
6.7.3.

7.

7.1.
7.2.

7.3.
7.4.
7.5.
7.6.
7.7.
7.8.
7.9.
7.1 0.
7.1 1.
7.1 2.
7.1 3.
7.14.
7.15.
4

103
1 04
1 04
1 05
1 05
1 06

Działania fizjologiczne prądu
elektrycznego na organizm ludzki . . . . . . 107
Skutki działania prądu elektrycznego
na organizm ludzki ..... . . . . . .. . .. . . . 1 07
Wiadomości ogólne . ... ... .. ... . .. .. . 1 07
Działanie prądu elektrycznego na krążenie
krwi i oddych anie . . .. ... ... . . . . . . . . . 1 08
Dzi ałanie prądu elektrycznego na układ
nerwowy ..... . . ...... ... ..... ..... 1 08
Uszkodzenie skóry, mięśni i kości ..... .. . 1 08
Dzi ałanie pośrednie prądu elektrycznego .. . 1 09
Przyczyny porażeń prądem elektrycznym .. . 1 09
Ochrona przed porażeniem . . . . . . . . . . . . 109
Niebezpieczeństwa związane z działaniem
pola elektrostatycznego ... . . . . . . . . . . . . 1 1 1
Ochrona przed dzi ałaniem fal elektro­
magnetycznyc h wielkiej częstotliwości .. . . 1 11
Zasady organizacji pracy podczas eksploatacji
urządzeń elektroenergetycznyc h . . . . . . . . . 1 12
Sposoby ratowania porażonyc h prądem
elektrycznym .... ........ . . . . . ... . .. 1 13
Wiadomości ogólne .. ... .. ... . . . . . . . . 1 13
Sztuczne oddyc hanie . . . . . . .. ... .. ... . 1 1 4
Sztuczne krążenie krwi . . . . . .. . .... .. .. 1 14
Pole magnetyczne.
Elektromagnetyzm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 S
Powstawanie pola magnetycznego .. . . . . . 1 15
Siła działająca na przewód z prądem
umieszczony w polu magnetycznym.
Indukcja magnetyczna ...... .. . ... . . . . 1 1 6
Strumień magnetyczny . . . ........ . . .. . 1 1 8
Prawo Biota i Savarta. Przenikalność
magnetyczna środowiska . ...... ... . .. . 1 1 8
Natężenie pola magnetycznego . . . . . . . . . 1 1 9
Prawo P\Zepływu . . .. ...... . . . . . .. . . 1 2 0
Własnośd magnetyczne materiałów . . . . . 1 2 1
Magnesowanie materiałów
ferromagnetycznych .. . . . . ............ . 1 24
Strumień magnetyczny skojarzony ....... 1 27
Indukcyjność własna cewki . . . . ..... ... 1 27
Indukcyjność wzajemna ... .. . . . . . ... . . 1 28
Energia pola magnetycznego cewki .. .... 1 30
Oddziaływanie elektrodynamiczne
przewodów z prądem
.. .
.. 1 3 1
Elektromagnes. Sił a udźwigu .. .. . . . .. . . 1 33
Zjawisko Halla . . . . . . . . .............. 1 34
.

.

.





.









7. 1 6.
7.1 7.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej .. . .
Indukowanie się siły elektromotorycznej
w przewodzie z prądem poruszającym się
w polu magnetycznym .. .... ...... . ..
7. 1 8. Zjawisko indukcji własnej i wzajemnej ....
7.1 9. Prądy wirowe

1 34

re
1(

1 36
1 37
1 38

1C
1(

Obwody magnetyczne .... .. . . . .. . 143
Definicje. Pojęcia podstawowe . .... . .. . . 143
Konstrukcje obwodów magnetycznyc h . ... 144
Prawa obwodów magnetycznyc h . . . .... 145
O bliczanie o bwodu magnetycznego
nierozgałęzionego ze szczeliną powietrzną . 149
O bliczanie obwodów magnetycznyc h
rozgałęzionyc h .. ... .. ... . . . . ... . .. . . 1 5 0
Obliczanie obwodu magnetycznego
magnesu trwałego ................... 1 5 2

10
10

.

„ .

8.

8.1.
8.2.
8.3.
8.4.
8.5.
8.6.

9.
9.1.



„ „

„.

„ „ „ .

.

„ .

.

11

.

11
11
11

12

Obwody prądu sinusoidalnego
jednofazowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

12

Powstawanie prądu sinusoidalnie

zmiennego . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . .. . 1 5 8
9.2.
Wielkości c h ar akteryzujące prze biegi
sinusoidalne . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 1 5 9
9.3.
Wartość skuteczna i w artość średnia prądu
sinusoidalnego ......... . .... . .. . . 1 60
9.4.
Przesunięcie fazowe przebiegów
sinusoidalnyc h . . . . . .. .............. . 1 63
9.5.
Przedstawianie przebiegów sinusoidalnyc h
za pomocą obracającyc h się wektorów . . . . 164
9.6.
Dodawanie przebiegów sinusoidalnyc h .. .. 1 66
9.7.
Analiza o bwodów elementarnych
z elementami R,L,C . .. .. .. . .. . . . . . 1 68
9.7. 1. Elementy rzeczywiste i elementy idealne . . . 1 68
9.7.2. Dwójnik o rezystancji R ... . ... . . . . 1 69
9.7.3. Dwójnik o indukcyjności L . . . . .. . ... . 1 70
9.7.4. Dwójnik o pojemności C . . . .. . . ....... 1 7 1
9.8.
Prawa Kirc h hoffa w o bwodac h
prądu zmiennego . .. ... .. ... . . . . . . . . 1 73
9.9.
Dwójnik szeregowy RL . ... ........ . . 1 74
9.1 O. Dwójnik szeregowy RC ........... . . . . 1 76
9. 1 1. Dwójnik szeregowy RLC .... ..... . . . . . 1 77
9.1 2. Dwójnik równoległy RLC . .. . . . . . . . . 179
9.1 3. Obliczanie obwodów prądu sinusoidalnego
metodą liczb zespolonyc h . . . .... . . . .
181
9.1 3.1. Metoda liczb zespolonyc h . . . . . . . . . . 181
9.1 3.2. Zastosowanie metody licz b zespolonych
do o bliczania obwodów z elementami
185
R,L,C... . . . . . . ...........
.

12
12.

.

12

13

1 3.

.

.

.

.

.

1 3.
1 3.

.

1 3.
1 3.

14

.

.

.

1 O.

1 0.1.
1 0. 2.
1 0.3.

.

. .

Moc w obwodzie prądu sinu�
zmiennego . . . . . . . . . .
Moc c hwilowa . . . . . . . .
Moc czynna, bierna i pozo--.e
Postać zespolona mocy PQmmll

.

200
200

201
202

••

14.
14.
14.
14..
14 . .
14.
14.:
14. :
14.:
14. •
14.�

15.
1 5.'

15. :

.

.

.

.

.

1 0.4. Przebiegi mocy . ... . . .. . . . . . . ..
1 0.4.1. Moc w reztystorze idealnym
o rezystancji R .. .. . . . . . . . . . . ..
1 0.4. 2. Moc w cewce idealnej o indukcyjności L . .
1 0.4. 3. Moc w kondensatorze idealnym
o pojemności C . . ... . . . . ... . . . . . .
1 0.4.4. Moc w cewce rzeaywistej .. . . ... .. . .
1 0.5. Znaaenie tec hniane i ekonomiane
współczynnika mocy . . .. . . . . .. . . . .. . .
.

.

.

.

11.

1 1.1.
1 1.2.
1 1. 3.

12.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Obwody elektryczne ze sprzężeniami
magnetycznymi . . . . . . . . . . . . ..
1 3.1. Zjawiska występujące w o bwodzie
ze sprzężeniem magnetycznym cewek . . .
13.2. Z aciski jednoimienne i ich oznaczanie . . .
1 3. 3. Połączenie szeregowe elementów
sprzężonyc h magnetyanie . . . . . . . . .. .
1 3.4. Zasada działania transformatora . . . . . . . .
1 3.5. Transformatory powietrzne . . . . . . . . .
.

.

.

.

.

.

.

.

. I

14.1.
14.2.
14. 2.1.
14. 2.2.
14.2.3.
14. 3.
14. 3.1.
14.3.2.
14. 3. 3.
14.4.
14.5.

15.

15 . 1.

15. 2.

204
204
205

.

.

.

.

.

. . .

.

14.

203
203

Rezonans w obwodach elektrycznych . . . 209
Pojęcia podstawowe . ... . . .. . . . . 209
Rezonans napięć . . .. .. . . . . .. . . . . 209
Rezonans prądów ... . . . . . . . . .. 2 1 1

Metody obliczania obwodów
rozgałęzionych prądu sinusoidalnie
zmiennego . . . . . .. . . .... . . . . . . .
1 2.1. Obliaanie obwodów metodą
przekształcania . . . . . . .
. . . .. .. .
1 2. 2. Obliaanie obwodów metodą
praw Kirchhoffa .. .. . . . . . .. . . . . . .
1 2. 3. Obliczanie obwodów metodą prądów
oczkowyc h . . ... . ... ... . . .. ... . . . . . . . .
1 2.4. Obliczanie obwodów metodą napięć
węzłowyc h .... .. . .. . . . . . . . .
1 2.5. Obliczanie obwodów metodą źródła
zastępczego
... . . . . . . . . . . . . ..

13.

203

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

220
220
222
223
2 24
2 25
229
229
2 30
2 32
233
2 35

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

Czwórniki i filtry częstotliwościowe ... 265
Klasyfikacja czwórników.
Pojęcia podstawowe . . . .. . .. . . 265
Sc hematy z astępae awórników . . .. . . . 266
.

.

.

.

.

.

.

16.

1 6. 1.

.

.

.

www.wsip.com.pl

.

.

.

.

1 6. 2. 1.
1 6.2. 2.
1 6. 3.
1 6.3. 1.

.

.

.

.

.

. . . .

.

267
267
268
269
270

Obwody nieliniowe
prądu zmiennego .
. . . . . . .. .. . 273
C h ar akterystyka elementów i obwodów
nieliniowych prądu zmiennego . . . .. .. 27 3
O bwody nieliniowe z elementami
ferromagnetycznymi ... . . ... . . . . . . . .. 2 74
Cewka z rdzeniem ferromagnetyanym . .. 274
Zjawisko ferrorezonansu . .. . . . .. . . . . 276
O bwody nieliniowe z elementami
elektronicznymi . . . . . . . . .. . . .. 2 78
C h ar akterystyki elementów
prostowniczych . . . . . . . . . . .. . . . . 2 78
Obwody z prostownikami . . . .. .. .. . .. 2 79
.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

1 6. 3.2.

.

.

. . . . . . . . . . . . . . . • . . .

.

1 6. 2.

.

Stany pracy czwórnika . . . .. . . ..
Czwórniki aktywne. Ź ródła sterowane .. . .
Filtry częstotliwościowe . . . . .. . . . .. . .
Filtry reaktancyjne
Filtry pasywne RC . . .... ..
..

.

Układy trójfazowe ... . .. . . . . . . . 2 4 0
Klasy fikacja układów trójfazowyc h ... . .. 240
Układy trójfazowe symetryczne . . . . . .. 24 1
Pojęcia podstawowe . . . . . . . .. . . . 24 1
Połąaenie od biornika w gwiazdę . . . . 24 3
Połączenie od biornika w trójkąt . . . . . . 246
Układy trójfazowe niesymetryczne . . ... 248
Układ czteroprzewodowy . .. . . ... . . ... 248
Układ trójprzewodowy gwiazdowy .. . . . 250
Układ trójkątowy . . . .. . . . . . . . .. . 250
Pomiar mocy w układac h trójfazowyc h
. . 25 1
Skł adowe symetryane . . . .. . . . .. . 254
.

1 5. 3.
1 5.4.
1 5.5.
1 5.5.1.
1 5.5.2.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Przebiegi niesinusoidalne . .... . .... 282
Pojęcia podstawowe . . . . . . .. . . 2 8 2
Analiza harmoniana przebiegów
niesinusoidalnyc h okresowyc h . . . . . . 2 8 3
1 7. 3. Symetria krzywyc h odkształconyc h . . . . . 2 84
1 7. 3.1. Symetria względem osi odciętyc h .. ... . 2 84
17. 3.2. Symetria względem osi rzędnych . . .. . 2 84
1 7. 3. 3. Symetria względem początku układu
osi współrzędnych .. . . . . .. .. . .. .. . .. . 285
1 7.4. Obliczanie obwodów napięcia i prądu
niesinusoidalnego okresowego . . . . . . 285
1 7.5. Moc w obwodach napięcia i prądu
niesinusoidalnego okresowego .. . ... . 287

17.

.

17 . 1.
1 7. 2.

.

.

. .

.

.

.

.

.
.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. .

18.

.

Stany nieustalone w obwodach
liniowych . . . ... . . . .. . . . . .. .. 291
1 8. 1. Pojęcie stanu ustalonego i stanu
nieustalonego . .. . . . . . .. .. .. . 2 9 1
1 8. 2. W arunki początkowe. Prawa komutacji . . . 2 9 2
1 8.3. Stan nieustalony w dwójniku
szeregowym RL . . . . . . . . . ... . . . 2 9 3
1 8. 3.1. Włączenie napięcia stałego
w o bwodzie RL . . . ... . . .. . .. 2 9 3
1 8. 3.2. Stała czasowa o bwodu R L .. . . . . . . . 2 95
1 8. 3. 3. Zwarcie o bwodu RL przy warunku
poaątkowym niezerowym . . . ... .. .. .. 296
1 8.4. Stan nieustalony w dwójniku
szeregowym RC . . . .. . . . . . . . . .. . 297
1 8.4.1. Włączenie napięcia stałego
w obwodzie RC . ... . .. . . .. . . . . 297
1 8.4.2. Zwarcie obwodu RC przy w arunku
początkowym niezerowym . . .. . . . . . .. .. 300
1 8.5. Stan nieustalony w dwójniku
szeregowym RLC . . . . . . . . . .. .. . ... 301
.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Indeks . . .. . .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.. . . . . . .. . . .

.

.

.

. . .. 306

5

Wstęp
Podręcznik zawiera podstawowe wiadomości z zakresu elektrotechniki oraz przypo­
mnienie tych wiadomości z fizyki i chemii , które mogą być przydatne do zrozumienia
zjawisk związanych z przepływem prądu elektrycznego . Treści podręcznika zostały
podzielone na:

• zgodne z podstawą programową i programem nauczania dla zawodu technik elektryk,
• ponadprogramowe, wykraczające poza podstawę programową i program nauczania.
Wiadomości zgodne z programem nauczania nie zawierają zawiłych wzorów matema­
tycznych i nie wymagają znajomości skomplikowanego aparatu matematycznego. Bazą
do zrozumienia tych wiadomości jest wiedza z fizyki, matematyki i chemii wyniesiona
z

gimnazjum.

Wiadomości ponadprogramowe są w podręczniku wyróżnione piktogramami:

• znak T oznacza ich początek; jeśli taki znak znajduje się na początku lub wewnątrz roz­
działu , to oznacza, że cały rozdział lub jego zaznaczona część są ponadprogramowe;
• znak .A oznacza ich koniec .
-

Treści wykraczające poza podstawę programową (ponadprogramowe) są przeznaczone
dla uczniów zdolnych i zainteresowanych pogłębieniem wiedzy i wymagają niejedno­
krotnie opanowania wiadomości i działań matematycznych wykraczających poza
szkolny program nauczania matematyki w zakresie podstawowym (np. rachunek liczb
zespolonych).
Na końcu wybranych rozdziałów znajdują się przykłady rozwiązanych zadań oblicze­
niowych , które mają na celu pokazanie metod ich rozwiązywania. Na końcu każdego
rozdziału jest zamieszczony zestaw pytań i poleceń, który służy do sprawdzenia zdo­
bytych wiadomości również w formie zadań testowych. Tego typu zadania mogą być
przydatne w przygotowaniu do zewnętrznych egzaminów zawodowych.

1
1.

m
cy
S01
ele
łęz
nie
nal

pr:
w
cie
SY!
fal

Illij
i o
łóv
kin
w
fiz;
net
i ll1
wii
nic
me
sta1
sov
ale
bfo
tyc:
du2
żą I
teg1

Sta
ryc
eta1

Wprowadzenie

1.
1.1

.

Charakterystyka
ogólna
elektrotechniki

Elektrotechnika jest działem nauki zajmują­
cym się podstawami teoretycznymi i zasto­
sowaniem zjawisk fizycznych z dziedziny
elektryczności i magnetyzmu w różnych ga­
łęziach gospodarki narodowej. Do zagad­
nień wchodzących w zakres elektrotechniki
należą: wytwarzanie energii elektrycznej, jej
przesyłanie i rozdzielanie; przetwarzanie
w inne rodzaje energii, np.: mechaniczną,
cieplną, chemiczną, świetlną; przenoszenie
sygnałów elektrycznych za pośrednictwem
fal elektromagnetycznych, dla których for­
mą wyjściową są: znaki graficzne, dźwięki
i obrazy. Poznanie któregokolwiek z dzia­
łów elektrotechniki wymaga przede wszyst­
kim znajomości podstaw teoretycznych,
w ramach których omawia się zjawiska
fizyczne z dziedziny elektryczności i mag­
netyzmu, prawa rządzące tymi zjawiskami
i metody stanowiące punkt wyjścia do roz­
wiązywania określonych problemów tech­
nicznych. Należy przy tym zaznaczyć, że
metody te, wynikające ze znajomości pod­
staw elektrotechniki, są powszechnie sto­
sowane nie tylko w samej elektrotechnice,
ale taicie w innych technikach pokrewnych,
blisko z nią związanych. Metody matema­
tyczne mają w elektrotechnice szczególnie
duże znaczenie, gdyż opisują na ogół z du­
żą dokładnością zjawiska będące podstawą
tego działu nauki.
Stale zwiększa się liczba problemów, któ­
rych rozwiązanie wymaga w pierwszym
etapie wyznaczenia metody postępowawww.wsip.com.pl

nia, a następnie przeprowadzenia obli­
czeń z użyciem współczesnych narzędzi
obliczeniowych, a więc kalkulatorów
i komputerów. W podręczniku do opisu
zjawisk i formułowania praw zastosowa­
no w miarę możliwości proste metody
matematyczne, zgodne z programem na­
uczania matematyki w szkołach ponad­
gimnazjalnych.

1 2.
.

Wielkości fizyczne
i jednostki używane
w elektrotechnice

Opisując prawa fizyczne i badając zjawiska
z dziedziny elektryczności i magnetyzmu,
będziemy posługiwali się wielkościami
fizycznymi i będziemy podawali jednostki
miar tych wielkości. Wielkością fizyczną
nazywamy cechę zjawiska fizycznego lub
własność ciała, którą można zmierzyć.
Przykładami wielkości fizycznych są np.:
napięcie elektryczne, temperatura, pręd­
kość poruszającego się ciała, siła. Zbiór
w1e�Ko;.,;:;1 hzycznych obejmujący wszyst­
kie lub niektóre dziedziny fizyki nazywa­
my układem wielkości. W układzie wiel­
kości można wyróżnić tzw. wielkości
podstawowe (czasem wielkości uzupełnia­
jące) oraz wielkości pochodne.

Wielkością podstawową nazywamy wiel­
kość, która jest umownie przyjęta jako nie­
zależna od pozostałych wielkości układu.

Wielkością pochodną nazywamy wiel­
kość, która jest określona w zależności od
wielkości podstawowych.
7

Każda wielkość fizyczna (skalarna) jest
wyrażona za pomocą wartości liczbowej
i jednostki. Aby więc określić wielkość
skalarną, np. zmierzyć napięcie elektrycz­
ne, należy znać jednostkę miary tej wiel­
kości - którą jest wolt [V] i porównać
wielkość mierzoną z tą jednostką. Jeżeli
przyrząd do pomiaru napięcia (wolto­
mierz) wskaże nam wartość liczbową
230 , a wiemy, że woltomierz ten jest wy­
skalowany w woltach, to stwierdzamy, że
poszukiwana wielkość fizyczna - napię­
cie U = 230 V.
-

Tabela 1.1.

Jednostką miary wielkości fizycznej na­
zywamy wartość danej wielkości fizycz­
nej, której umownie przyporządkowujemy
wartość liczbową równą jedności. Wartość
liczbowa informuje więc , ile razy wielkość
mierzona jest większa od jednostki miary
tej wielkości (w rozpatrywanym przykła­
dzie 230 razy). Jednostki miar wielkości
fizycznych można podzielić na jednostki
podstawowe. będące jednostkami wielko­
ści podstawowych, oraz jednostki po­
chodne, będące jednostkami wielkości po­
chodnych.

Jednostki podstawowe układu SI
Jednostki podstawowe
Jednostka miary

Nr

1

Długość,
odległość

2

Masa

3

4

5

6

7

8

Definicja

Wielkość

Czas

Prąd
elekt ryczny

Temperatura

Liczność
materii

Św iatłość

Nazwa

Oznaczenie

metr

m

Metr jest to długość d rog i p rzebytej w p różni p rzez św iatło
w czasie 1/ 2 9 9 7 9 2 458 sekundy.

kilogram

kg

K ilog ram jest to jednostka masy, która jest równa masie m iędzynarodowego p rototypu kilograma p rzechowywanego
w M iędzynarodowym B iu rze Miar w Sev res (F rancja).

s

Sekunda jest to czas równy 9 1 9 2 6 31 770 ok resom p romien iowan ia odpowiadającego p rzejściu m iędzy dwoma nadsubtelnym i poziomami stanu podstawowego atomu cezu 1 3 3.

A

Amper jest to p rąd elekt ryczny n iezmieniający s ię, który występując w dwóch równoległych p rostoliniowych, n ieskończenie długich p rzewodach o p rzekroju kołowym zn ikomo
małym, um ieszaonych w p różni w odległości 1 metra od s ie b ie , wywołałby m iędzy tymi p rzewodam i s iłę 2.
n iutona na każdy metr długośc i.

sekunda

amper

10-7

kelwin

mol

kandela

K

Kelw in jest to 1/ 27 3 , 1 6 tempe ratury te rmodynamicznej
punktu pot rójnego wody.

mol

Mol jest to l iczność materii układu zawie rającego l iczbę
cząstek równą l iczb ie atomów w masie 0,0 1 2 kilograma
węgla 1 2; p rzy stosowaniu mola należy określić rodzaj
cząstek, którymi mogą być: atomy, cząsteczki, jony,
elektrony, inne cząstki lub określone zespoły takich cząstek.

cd

Kandela jest to światłość ź ródła em itującego w określonym
k ie runku p rom ie niowanie monoch romatyczne o częstotliwaści
he rc ów i o natężeniu p rom ien iowania w tym
kierunku równym 1/68 3 wata na steradian.

540. 1012

Ka:
da
zuj:
Mi
Mi
prz
Mii
w 1
def
okr
dari
12
nos
Ust
tyrr
wy<
wac
nie1
nyc

jott
zet1
eks
pet.
te re
g ig;

kilo
hek
dek
dec
cen1
m il i

Każdej wielkości podstawowej odpowia­
da więc jednostka podstawowa. Obowią­
zującym w Polsce układem jednostek jest
Międzynarodowy Układ Jednostek
Miar SI, w skrócie układ SL Układ ten
przyjęto na XI Generalnej Konferencji
Miar w Paryżu w 1960 r. i obowiązuje on
w Polsce od 2 1 grudnia 1966 r. Nazwy,
definicje i oznaczenia jednostek miar
określa rozporządzenie Ministra Gospo­
darki , Pracy i Polityki Społecznej z dnia
1 2 maja 2003 r. w sprawie legalnych jed­
nostek miar, ogłoszone w Dzienniku
U staw nr 103 z 2003 r. W rozporządzeniu
tym podano wykaz 7 jednostek podstawo­
wych, 22 jednostek pochodnych o naz­
wach specjalnych oraz tabele jednostek
nienależących do układu SI - dopuszczo­
nych do stosowania w drodze odrębnych
Tabela 1.2. Dziesiętne

Przedrostek

I

przep1sow - których wartość zdefinio­
wano w jednostkach układu SI. To samo
rozporządzenie zawiera również zasady
wyrażania dziesiętnych wielokrotności
i podwielokrotności jednostek miar. W ta·
beli 1 .1 podano jednostki podstawowe
układu SI, a w tabeli 1 .2 - przedrostki
wyrażające mnożniki dziesiętne oraz ich
nazwy i oznaczenia służące do tworzenia
dziesiętnych wielokrotności i podwielo­
krotności jednostek. Jeżeli przykładowo
posługujemy się wielkością fizyczną prądem elektrycznym, ale jednostka ukła­
du SI - amper jest zbyt duża, to można
wielkość tę wyrazić za pomocą jednostki
mniejszej , np. 1 mA = 10-3 A lub 1 µA
= 10- 6 A. Podobnie, moc wyrażamy czę­
sto nie w watach, lecz np. w megawatach
(1 MW = 106 W).

wielokrotności i podwielokrotności jednostek miar
Oznaczenie

Mnożnik

jotta

y

1ooo ooo ooo ooo ooo ooo ooo ooo=1024

zetta

z

1ooo ooo ooo ooo ooo ooo ooo=1021

eksa

E

1 ooo ooo ooo ooo ooo ooo=108
1

peta

p

1 OOO OOO OOO OOO OOO=105
1

tera

T

1ooo ooo ooo ooo= 1012

giga

G

1ooo ooo ooo=109

mega

M

1ooo ooo=106

kilo

k

1ooo=103

hekto

h

100= 102

deka

da

1 0=101

decy

d

0,1=10-1

centy

c

0,01= 10-2

mili

m

www.wsip.com.pl

0,001=10-1

9


Related documents


elektrotechnika s bolkowski
metody prob 1
badanie spr zyny karol kraus budownictwo nst
pzp 31 03 2015 r
praca1
slowniczek pojec bibliografia


Related keywords