ELEKTROTEHNIKA- područje ljudskog djelovanja koje se bavi
iskorištavanjem električnih pojava; objašnjava osnovne zakone
elektriciteta i primjenu u tehničkoj praksi.
Sadržaj kolegija:
Elektrostatika
Izvori istosmjerne električne struje
Električni krugovi istosmjerne struje
Magnetizam
Izmjenične struje
Trofazni sustavi
Preporučena literatura
1. Branislav Kuzmanović: Osnove elektrotehnike I, Element, Zagreb,
2012.
2. Branislav Kuzmanović: Osnove elektrotehnike II, Element, Zagreb,
2011.
3. Branislav Kuzmanović: Osnove elektrotehnike, zbirka zadataka i
pitanja, Element, Zagreb, 2005.
4. Hubert Meluzin: Vježbe i zadaci iz osnova elektrotehnike, Tehnička
knjiga, Zagreb
5. I. Kuzmanić: Brodska elektrotehnika i elektronika, Pomorski
fakultet u Splitu, Split, 2006.
(dostupni u knjižnici fakulteta)
Bilješke s predavanja
Literatura na www.pfri.hr/katedra za prirodne znanosti~bonato
NAČIN OCJENJIVANJA-BRODSKA ELEKTROTEHNIKA, AK.GOD. 2016./17.
4 kol.- teorija = 30 bodova
(1.kol.- elektrostatika- 8 bodova
2.kol.- strujni krugovi istosmjerne struje- 6 bodova
3.kol.-magnetizam- 8 bodova
4.kol.- izmjenične struje- 8 bodova)
2 kol.- zadaci/ 25 bodova
Mjerenja- 2x 2,5 bodova= 5 bodova
5 bodova - dolasci ( predav. + vježbe= 30 )
0, 1 izost.- 5 bod.
2 izost- 4 boda
3 izost.- 3 boda
4 izost.- 2 boda
5 izost.- 1 bod
više od 5 izostanaka- 0 bodova
Zadaće (teorija) -5 bod.
∑= 70 bodova (kol. teorija + dolasci + kol. zadaci + mjerenja+ zadaća)
Na kraju semestra studenti sa 30-39 bodova pristupaju popravnom ispitu,sa 40 i više bodova završnom ispitu. Popravni ispit obuhvaća gradivo cijelog semestra (T + Z). Na završnom ispitu studenti pišu gradivo kolokvija koji je bio negativan. ( ili onog sa najmanjim brojem bodova).
Za izvanredne studente -dolaske mogu odraditi sa dz (zadaci) - mogu pristupiti klasičnom ispitu ili pisati svaki od kolokvija
1. predavanje
1.Osnovne fizikalne veličine i osnovne jedinice SI sustava,
izvedene fizikalne veličine u elektrotehnici, osnovni električni
simboli električnih komponenata
-Nastavni materijali dostupni na internet stranici
/www.pfri.hr/katedra za prirodne znanosti~bonato
2. Općenito o elektricitetu
3. Struktura materije.
Građa atoma, Rutherfordov model, Bohrov model, elektronske
ljuske, emisija i apsorpcija energije, kvant energije, periodni
sustav
Mjerni sustavi
Mjeriti znači eksperimentalnim putem odrediti pravu
vrijednost mjerene veličine, s određenom točnošću.
Obratiti pažnju na:
Mjerenje predstavlja uspoređivanje fizikalne veličine s
njenom jedinicom uz određenu točnost
Osnovne fizikalne veličine i osnovne jedinice SI sustava Izvedene fizikalne veličine u elektrotehnici
Osnovne električne simbole električnih komponenata
FIZIKALNA
VELIČINA OZNAKA
OSNOVNA
JEDINICA SI OZNAKA
duljina l metar m
masa m kilogram kg
vrijeme t sekunda s
električna struja I amper A
termodinamička
temperatura T kelvin K
množina (količina
tvari) n mol mol
svjetlosna jakost Iv kandela cd
Osnovne fizikalne veličine i osnovne jedinice SI
sustava
Pomoću električni mjernih instrumenata moguće je mjeriti razne
električne veličine kao napon, jakost struje i sl.
Električni uređaji su opisani električnom shemom
Općenito o elektricitetu
Zakoni elektriciteta i magnetizma imaju osnovnu ulogu u
uredajima poput radija, televizije, elektromotora,računala.
Riječ elektricitet dolazi od elektron, grčke riječi za ‘jantar’.
Stari su Grci opažali električne i magnetske fenomene.
Riječ magnet dolazi od Magnesia, imena oblasti u
Grčkoj gdje je magnetit prvi put pronaden.
Elektromagnetska sila- jedna od 4 temeljne sile u prirodi.
(nabrojiti ostale sile u prirodi!)
Nakon što prođemo
češljem kroz suhu
kosu, možemo
primijetiti da češalj
privlači komadiće
papira.
Eksperiment- može dokazati postojanje električnih sila i
naboja.
Kada se materijali ponašaju tako, kažemo da su
elektrizirani, da su električki nabijeni, odnosno da
posjeduju električni naboj.
Isti učinak se javlja kada trljamo
prenapuhani balon.
Pokusi pokazuju:
-sl.a)- negativno nabijen gumeni štap privlači pozitivno
nabijen stakleni štap
-sl.b) – oba štapa nabijena negativno se odbijaju
Zaključak:
- postojanje dviju vrsta električnih naboja kojima tijela
mogu biti nabijena
- elektrizirana tijela mogu se međusobno privlačiti ili
odbijati
Struktura materije
Materija je sastavljena od kemijskih elemenata – koji se
razlikuju po svojim svojstvima.
Svaki kemijski element ima svoj karakterističan atom.
Atomi se udružuju u molekule, tvoreći jednostavnije i
složenije kemijske spojeve od kojih se sastoji cijeli
materijalni svijet
Elektroni kruže oko jezgre.
Masa elektrona
Između elektrona i jezgre vladaju privlačne električne
sile, a između neutrona i protona vladaju privlačne
nuklearne sile./Rutherfordov model atoma
Naboj elektrona e = 1,6· 𝟏𝟎−𝟏𝟗C
me= 9,11· 𝟏𝟎−𝟑𝟏kg
Rutherfordov model atoma usavršio je Niels Bohr.
Prema Bohrovom modelu, elektroni kruže oko jezgre
po kvantiziranim stazama (ljuskama - engl. shells) –
može biti do 7 ljuski.
Ljuske (od najniže prema višim) su: K, L, M, N, O, P, Q.
Ljuska n može biti popunjena s 2 n2elektrona, gdje n broj ljuske
Ljuska K (n=1) - najviše 2 elektrona
Ljuska L (n=2) - najviše 8 elektrona
Ljuska M (n=3)- najviše 18 elektrona
Ljuska N (n=4)- najviše 32 elektrona
Ljuska O (n=5)- najviše 50 elektrona
Ljuska P (n=6)- najviše 72 elektrona
Ljuska Q (n=7)- najviše 98 elektrona
Gibanje elektrona oko jezgre
Elektroni ujedno rotiraju oko sebe – spin elektrona.
Elektron se giba oko jezgre i njegova staza može
biti samo cjelobrojni umnožak njegovih valnih
duljina - elektron unutar atoma se ne može nalaziti
van staze
Elektroni u zadnjoj ljuski su valentni elektroni.
Elektron može napustiti atom-tada atom nije više
električki neutralan- atom postaje ion -ionizacija
atoma.
Unutarnje staze su na nižoj, a vanjske na višoj
energijskoj razini.
Ako elektron prelazi s neke od vanjskih staza prema
nekoj od unutarnjih staza- atom daje (emitira) energiju
u obliku elektromagnetskog vala
Kada atom prima (apsorbira) energiju
elektromagnetskog vala, njegov elektron prelazi s neke
od unutarnjih staza prema nekoj od vanjskih staza
Apsorbirani ili emitirani kvant energije tada iznosi:
E = h·ν = En – Em
m< n, n = 2, 3, 4, … broj staze
- frekvencija (c = 3·108 m𝑠−1)
En – energijska razina više staze Em – energijska razina niže
staze
Misao o srodnosti kemijskih elemenata povezao je
ruski kemičar Dimitrij Mendeljejev u zakon o periodičnosti
kemijskih elemenata. Objavio je periodni sustav
elemenata 1871. godine
Svaki kemijski element ima jedinstven broj elektrona (a
time i protona). Broj elektrona koji ima odgovarajući
element određuje njegovo mjesto u periodnom sustavu
elemenata
Fizikalna i kemijska svojstva određena su elektronima u
vanjskoj ljuski (valentni elektroni).
2. predavanje
Električno polje, el. influencija, raspodjela naboja. Poje točkastog naboja, homogeno el. polje, silnice el. polja, el. influencija, raspodjela naboja na okruglom vodiču, raspodjela naboja na vodiču nepravilna oblika, Faradayev kavez Coulombov zakon
Električno polje
Tijela mogu biti električni
neutralna, pozitivno ili negativno
nabijena. Tijela se mogu nabiti
naprimjer trenjem
Prostor u kojem se osjeća
djelovanje nabijenih tijela naziva
se električnim poljem.
Električno polje usamljenog točkastog naboja je
radijalno – silnice grafički prikazuju polje.
Jakosti električnog polja E usamljenog točkastog naboja:
ϵ0 apsolutna dielektrička konstanta vakuuma (permitivnost)
- označava sposobnost medija za “provođenje” silnica el. polja
𝐸 =1
4 ∙ 𝜋𝜖0
𝑄
𝑟2
𝜖0 = 8,854 ∙ 10−12𝐶2𝑁−1𝑚−2
Električno polje je homogeno ako ima u svakoj točki
jednaku jakost, pravac i smjer .
Homogeno električno polje
između dvije metalne ploče
Nehomogeno električno polje između
vodiča i Zemlje
Columbov zakon
Raznoimeni električni naboji se privlače, a istoimeni
odbijaju.
Sile među nabojima mogu se izraziti Coulombovim
zakonom:
relativna dielektrička konstanta
=1
4 ∙ 𝜋𝜖0
𝑄1 ∙ 𝑄2𝑟2
𝜀 = 𝜀0 ∙ 𝜀𝑟
𝜀𝑟,
𝐹
Električna influencija
Također pokusom se može pokazati:
- u električki neutralnom kovinskom tijelu
postavljenom u blizini električki nabijenog tijela
dolazi do međusobnog razmicanja pozitivnih od
negativnih naboja
Raspodjela naboja na okruglom vodiču
Električni se naboj raspoređuje po površini vodiča.
Električno polje unutar šuplje metalne kugle jednako nuli, a naboj na
kugli jednoliko raspoređen.
Raspodjela naboja vodiču nepravilna oblika
Gustoća naboja je veća na onim
dijelovima koji imaju manji
polumjer zakrivljenosti .
Jako polje na vrhu šiljka ionizira zrak oko šiljka i stvara se
električna i zračna struju – (električni vjetar) –EFEKT ŠILJKA
To je uočio Benjamin Franklin¸za izradbu uzemljenog gromobrana
– šiljak privlači grom
Faradeyev kavez
Ako se tijelo nalazi unutar zatvorenog metalnog kaveza-
Nema opasnosti od groma – auto, brod
Statički elektricitet
Ako se tijelu poremeti električna ravnoteža ono se postaje
naelektrizirano odnosno nabijeno statičkim elektricitetom.
U prirodi do nabijanja tijela statičkim elektricitetom
može doći:
1.trljanjem dviju različitih tvari,
2.električnom influencijom,
3.priključenjem izoliranih ploča na polove
istosmjernog izvora
Na brodovima su opasne pojave statičkog elektriciteta do kojeg
može doći strujanjem nevodljivih, zapaljivih tekućina.
S tekućinom pri tom strujanju odlaze električni naboji jednog
predznaka, dok se električni naboji suprotnog predznaka skupljaju
po stijenkama tankova, po cijevima, itd.
Opasno je i pranje tankova.
Prskanje vode pod velikim
pritiskom u atmosferi Zapaljivih
plinova
Pitanja za ponavljanje gradiva
(gradivo 1. kol.)/ Vidi: / Pinter str. 14, 16, 21-32, 34-48, 52, 56, 61, 62, 67, 71, 78, 84, 118-119, 152-165, 169
1. Mjerni sustavi
2. Bohrov model atoma
3. Apsorpcija i emisija energije u atomu
4. Kako se računa apsorbirani ili emitirani kvant energije?
5. Što je električno polje?Kako se može prikazati?
6. Kakvo je el. polje točkastog naboja? Kako se može izračunati?
7. Kako se definira homogeno el. polje? Navesti primjer takvog polja!
8. Kojim zakonom se može izraziti sila među nabojima?
9. Što je el. influencija?
10. Kako se raspodjeljuje el. naboj na okruglom vodiču?
11. Kakva je raspodjela naboja na vodiču nepravilna oblika? Objesniti
efekt šiljka!