grafički fakultet kiseljak fizika
TRANSCRIPT
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 1/12
GRAFIČKI FAKULTET KISELJAK FIZIKA
SEMINARSKI RADISTOSMJERNA STRUJA
16.1.2011. Mentor: dr.sc. Hrustem Smailhodžić
I semestar Student: Haris Rahmanović
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 2/12
SADRŽAJ
UVOD.........................................................................................................................................31. Električni n !"n ............................................................................................................4
1.1. De#ini$i% n !"n..........................................................................................................41.&. M%eren%e n !"n...........................................................................................................4&. Električn 'tr(% ...........................................................................................................5&.1. J čin električne 'tr(%e.................................................................................................5&.&. I't"')%ern električn 'tr(% .......................................................................................6*. Električni "t!"r .............................................................................................................7*.1. Ot!"rnik .........................................................................................................................7*.1.1. +ri)%en "t!"rnik .......................................................................................................7*.1.&. Ve,i- n%e "t!"rnik......................................................................................................8. O/)"- , k"n ...............................................................................................................10.1. + 0 n !"n ..................................................................................................................10
LITERATURA............................................................................................................12
2
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 3/12
UVOD
Istosmjerna struja je pojam koji označavaelektričnu strujučiji tok elektrona nemijenja smjer kretanja, tj. izvori istosmjerne el. Struje imaju tačno o re!en plus i minus. "oistosmjerne struje u i ealnim uslovima napon je uvijek isti, ok u realnim opa a #prazni se $aterija % izvor struje&. 'ri osnovne veličine u istosmjernoj struji su(
) *apon, označava se sa + a mjerna je ini a je volt #-&) ačina struje, označava se sa I a mjerna je ini a je amper #/&) tpor, označava se sa a mjerna je ini a je om # &
ve tri mjerne je ini e su me!uso$no povezane movim zakonom.
3
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 4/12
1. Električni n !"n
lektrični napon jemjerna veličina kojom se iskazuje ukupno jelovanje električno polja na nekom putu. esto se po re no e inira kao razlikaelektrično poten ijala, me!utimta je nakost vrije i samo uelektrostati i, tj. ka a ne postoji komponenta električno poljanastala z$o elektroma netske in uk ije.
+o$ičajeni znak za napon jeU, prema lat. urgere , iako se susre e iV, prema en l.voltage.
1.1. De#ini$i% n !"n
lektrični napon je omjerra a 9 /: potre$no za premje tanje električno na$oja poo re!enom putu izme!u vije tačke u električnom polju i nje ove količine ;.<ri tome vrije i(
I
to za napon aje(
pri čemu su(UA ) električni napon na putu izme!u tačaka / i :2 A ) ra #razlika električne ener ije& izme!u tačaka / i :3 ) količina električno na$ojaE ) jakost električno polja' A ) prije!eni putF ) sila kojom električno polje jeluje na na$oj
1.&. M%eren%e n !"n
=jerna je ini a za električni napon u=e!unaro nom sistemu je volt. -e e je ini e zamjerenje napona su kilovolt #1 k- > 1000 -& i me avolt #1 =- > 1.000.000 -&. e ini e zamjerenje vrlo mali? napona su milivolt #1 m- > 1@1000 -& i mikrovolt #1 A- > [email protected]&. Instrument za mjerenje napona zove se voltmetar , ali se često za prikaz i mjerenjeizmjenični? napona uelektroni i koristios iloskop.
-olt #sim$ol( -& jemjerna je ini a SI sustava za napon. :roj volti je mjera jakostielektrično izvora u smislu koliko je sna e potre$no proizvesti za Beljenu jakost struje.e ini a volt je ime o$ila u čast/lessan ra -olte #1745%1827&, koji je izumioalvanskičlanak, prvu kemijsku $ateriju.
4
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 5/12
Slika 1. Multimetar ili !"metar # m$er!olt"hm%
&. Električn 'tr(%lektrična struja je tokelektrično na$oja, tj. usmjereno i$anje nje ovi? nosila a.
lektrična struja moBe $itiistosmjerna ili izmjenična.Struja teče krozmetale, elektrolite, plinove i poluvo iče. *osio i na$oja u metalima suslo$o ni elektroni, u elektrolitima ne ativni i pozitivniioni #anioni i kationi&, u plinovimaioni i elektroni, a u poluvo ičima elektroni iupljine.
=etali koji o$iluju slo$o nim elektronima su o$rivo iči struje, npr. sre$ro, $akar i zlato.Slo$o ni elektroni su oni elektroni koji nisu u atomu, npr. omjer slo$o ni? i neslo$o ni?elektrona u $akru je 1(1, a to znači a na svaki ku$ični entimetar $akra olazi1C1022 slo$o ni? elektrona, pa se $akar o likuje o$rom vo ljivo u.
Do ovorom maučnika o re!en je te?nički smjer struje kao smjer i$anja pozitivnona$oja #o pozitivno prema ne ativnom polu&. "ako se elektroni i$aju u suprotnom smjeruto znači a je nji?ov na$oj ne ativan.
lektroni se u vo iču usmjereno i$aju po utje ajemelektrično polja, pa z$o to a nakrajevima vo iča mora postojati razlika poten ijala, tj.napon. "a nema električno polja,i$anje elektrona je kaotično, to znači a je svaki smjer je nako mo u i to $rzinom o oko1000 km@s #sre nja termička $rzina&. Djelovanjem električno polja elektroni o$ivajuo atnu zaje ničku komponentu $rzine i$anja prema pozitivnom polu #klizanje& o sve anekoliko mm@s # ri tna $rzina&.
"oličina na$oja ; u nekom vo iču je naka je umno ku na$oja elektrona e i $roju ti?elektrona *(
&.1. J čin električne 'tr(%eačina električne struje I je naka je količini na$oja ; koja pro!e kroz poprečni presjek
vo iča u vremenskom intervalu t(
e in a za jačinu električne struje jest amper #/&, nazvana prema ran uskom izičaru i je na je o osnovni? mjerni? je ini a. <o e ini iji je an amper je jačina struje koja teče krozva $eskonačno u a i tanka vo iča u vakuumu me!uso$no u aljena je anmetar ka a sila stvorena strujom iznosi 2C10E7 * po svakom metru uBine vo iča.
5
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 6/12
&.&. I't"')%ern električn 'tr(%/ko pozitivni priključak izvora preko neko potro ača #npr. sijali e& poveBemo na
ne ativni priključak izvora, elektroni e na rnuti sa ne ativno pola je su na uBvani, prema pozitivnom polu je i? ne ostaje tako snaBno, a e se tanka otporna Bi a sijali e usijati, tee ona zasvijetliti. Dru im riječima, o ne ativno pola $aterije pote i e struja elektrona
#tzv. električna struja& prema pozitivnom polu. Fa rijavanje vo iča z$o prolaska strujezovemo toplinskim učinkom električne struje.S o$zirom a $i $ilo te ko često rtati $ateriju, Barlji u i ru e električne elemente i
naprave, o ovoreni su sim$oli za razne vrste električni? elemenata, pa opisani sklopematski smo prikazali na Slika 2.. 'akav sklop zovemo strujnim kru om. Strujni kru aklesa rBi neki izvor struje napona + na stezaljkama, neki potro ač i električne vo ove. + na em primjeru uključili smo i preki ač #sklopku& S, za uključenje @ isključenje strujno toka.
Slika 2. Stru&ni krug
Smjer struje je naime o re!en o ovorno, z$o e iniranja zakonitosti prema kojima seo vijaju električni pro esi, jo u vrijeme ka a nije $io etaljnije poznat me?anizam nastajanja
električni? pojava.Dakle, kao pozitivan, smjer struje je e iniran o G prema ) polu, iako se ustvari slo$o nielektroni kroz strujni kru izvan izvora kre u u o$rnutom smjeru. /ko se polaritet izvora nemijenja kao ko $aterijsko izvora, ne mijenja se ni smjer struje kroz strujni kru , pa ta takvustruju zovemo istosmjernom.
Struja kroz vo ič putuje velikom $rzinom, me!utim tre$a imati u vi u a je to ustvari $rzina putovanja pojave premje tanja elektrona s atoma na atom. lektroni naime ne prelazečitav strujni kru jure i kroz nje a, ne o samo preskaču sa ljuskaste putanje je no atoma naljuskastu putanju susje no , prelaze i samo kratak put kroz vo ič. 'o sliči putovanju vala pomorskoj povr ini. =orem ne putuju česti e vo e, ne o samo pojava nji?ovo iz izanja ispu tanja.
6
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 7/12
*. Električni "t!"rlektrični otpor #znak( & % jeizikalna veličina kojom se izraBava omjernapona i jačine
električne struje, to je za mno e materijale stalna vrije nost #?mov zakon&.=jerna je ini a u =e!unaro nom sustavu #SI& je om # &.
lektrični otpor, suprotan je pojam o električne vo ljivosti. =aterijali sa mno tvomslo$o ni? elektrona pruBaju mali otpor prolasku struje, o nosno imaju mali tzv. spe i ičniotpor. 'o je ustvari otpor koje a prolasku struje pruBa Bi a presjeka 1mm2 uBine 1 m. :iljeBise sa znakom H #ro&. -o ič presjeka S mm2 uBine m pruBat e prolasku struje otpor(
je je H spe i ični otpor zavisan o vrsti materijala vo iča=aterije s puno slo$o ni? elektrona o$ro provo e struju. 'o su u prvom re u metali, a
pose$no mali otpor imaju sre$ro i $akar. nji? se izra!uju električni vo ovi. Jeljezo imaoko 7 puta ve i otpor o $akreno vo iča isti? imenzija. -eliki spe i ični otporkarakterizira izolatore. *eki materijali pruBaju umjereno veliki otpor prolasku struje, pa se
zato koriste za namjerno za rijavanje Bi e ili me ija kojim prolaze ili za pove anje otporastrujni? kru ova, o nosno o nji? se izra!uju električni rijači iotporni i.
*.1. Ot!"rnik
tpornik je voprilazna, pasivnaelektronička komponenta koja pruBaotpor struji, pričemu je o nos izme!u jačine struje inapona izme!u priključaka u skla u s?movimzakonom. "arakteristična veličina otpornika jeelektrični otpor koji je je nak naponu naotporniku po ijeljenom sa strujom koja protječe kroz otpornik. tpornik se koristi kaoelementelektrični? mreBa i elektronički? sklopova. znake otpornika u električnim s?emama(Slika 3. europski iI K sim$ol, Slika 4. američki #/*SI & sim$ol.
Slika '. "(naka ot$ornika $rema I)* standardu
Slika +. "(naka ot$ornika $rema ,SI standardu
*.1.1. +ri)%en "t!"rnik
tpornik se op enito koristi za stvaranje poznato naponsko)strujno o nosa uelektričnim kru ovima. /ko je struja u kru u poznata, ta a se otpornik koristi za stvaranje poznate razlike poten ijala propor ionalne toj struji. $rnuto, ukoliko je poznata razlika poten ijala izme!u viju točaka u kru u, ta a se otpornik moBe koristiti za stvaranje poznatestruje propor ionalne toj razli i poten ijala.
raničavanje struje. <ostavljanjem otpornika u seriju s nekom ru om komponentom,kao to jesvjetle a io a # D &, struja kroz tu komponentu se o raničava na poznatu i
ozvoljenu vrije nost.
7
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 8/12
<ri u ivač #atenuator& je mreBa va ili vi e otpornika #jelilo napona& koji sluBe zasmanjenje napona si nala.
inijski terminator je otpornik na kraju prijenosne linije#kao to jeSKSI&, konstruiran kaozaključnaimpen an ija#otpor čija vrije nost otpora o ovara otporu ostatka kru a na koji jespojen& i time minimizira re leksiju si nala.
*.1.&. Ve,i- n%e "t!"rnik
tporni i se mo u vezivati serijski ili pralelno, a o na ina vezivanja i zavisi i ukupanotpor.
tporni i u paralelnom spoju imaju istu razliku poten ijala #napon& na svojim izvo ima.Fa izračunavanje ukupno ekvivalentno otpora # eL&(
Slika -. aralelno ve(ani ot$ornici
Fapis paralelno spoja se u je na B$ama moBe prikazati kao vije vertikalne linije MM #istokao u eometriji&, čime se poje nostavljuje je na B$a. Fa va otpornika,
Struja kroz otpornike spojene u seriju ostaje ista, ali napon na poje inom otporniku moBe $iti različit. Suma razlika poten ijala #napon& je naka je ukupnom naponu. re!ivanjeukupno otpora(
Slika 6. Seri&ska ve(a ot$ornika
tpornička mreBa, kom$ina ija paralela i serija, se poneka moBe rastaviti na manjeijelove koji su ili paralele ili serije. *a primjer,
8
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 9/12
Slika /. om inovana ve(a ot$ornika
Sveje no mno e otporničke mreBe ne moBemo rastaviti na ovaj način. azmotrimoko ku,čiji je svaki $ri zamijenjen otpornikom. *a primjer, o re!ivanje otpora izme!u va suprotnavr?a u op em slučaju traBi matričnu meto u rje avanja. Ipak, ako je svi? vanaest otpornikaisto, on a je otpor o vr?a o suprotno vr?a je nak 5@6 otpora poje ino otpornika.
N
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 10/12
. O/)"- , k"n
Slika . "hmov (akon $redstavl&en u trouglu
?mov zakon je temeljni zakon elektrike #elektrote?nike&. Oovori o o nosu jačinestruje, napona i otpora u strujnom kru u.ksperimentalno je utvr!eno, a e jačina struje kroz vo ič $iti to ve a to je ve i napon
me!u nje ovim krajevima i to je manji otpor strujno kru a u koji je vo ič uključen.=atematski se ovo moBe izraziti ormulom(
I>+@ +>IP >+@I
m # & se uvijek moBe napisati kao volt@amper. <a se ko ormule I>+@ volt i volt se mo ukratitiQQačina struje u strujnom kru u propor ionalna je naponu, a o$rnuto propor ionalna otporu.O je je uz konstantnu temperaturu(
I > jačina struje kroz strujni kru u amperima #/& +> napon izvora u -oltima #-& > ukupanotpor strujno kru a #otpor tro ila G otpor električni? vo ova G unutarnji otpor izvora struje&u omima # &?mov zakon vrije i za metale i vo ljive otopine. 'akvi se vo iči zovu omski vo iči. Fa nekematerijale ?mov zakon ne vrije i a takvi se vo iči zovu neomski.
.1. + 0 n !"n *apon izvora + #-& tjera strujni tok jačine I #/& kroz otpornik . *a krajevima otpornika
napon je je nak naponu izvora, to znači a uBotpornika napon nije sva je je nak, ne o sesmanjuje o pozitivno kraja prema ne ativnom.
-e i napon na stezaljkama izvora # akle i na krajevima otpornika& protjerat e jaču strujukroz otpornik, a me!u poje inim tačkama otpornika i razlike u naponu $it e ve e. <rekinemoli strujni tok, otpornik e u svim tačkama imati isti napon je nak naponu stezaljke na koju je priključen. Slije i, a razlike u naponu poje ini? tačaka otpornika postoje samo u zatvorenomstrujnom kru u, ako kroz nje a protječe struja.
ksperimentima se moBe pokazati, a je pa napona na $ilo kom o sječku ) ijelu otporneBi e to ve i, to je ve i otpor izme!u mjerni? tačaka i to je jača struja koja teče kroz otpornik
=atematički se pa napona moBe o re iti po izrazu(
+ > I P 1
je 1 pre stavlja #rezultiraju i& otpor me!u mjernim tačkama. Izraz ustvari pre stavlja primjenu ?movo zakona na promatrani o sječak otpornika ili promatrani io strujno
10
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 11/12
kru a, pa i on a ako taj io sa rBi sloBeniji sustav o vi e različito vezani? tro ila iliotpornika.
Faključimo a prolaskom struje kroz $ilo koji otpornik ili vo ič, na tom otporniku ilivo iču nastaje pa napona je nak umno ku jakosti struje i otpora me!u mjernim tačkama
Skla no tome, pa napona je neiz$jeBan i u vo ovima ra ske električne mreBe. Da $i
tro ila o$ila propisani? 220)230 - i u vrijeme jače optere enja mreBe, vo ovi moraju $itiovoljno e$eli, a se smanji nji?ov otpor, a time i pa napona, kako $i se razlike napona uneoptere enoj i optere enoj mreBi za rBale u rani ama opu teni? o stupanja. 'o je tako!errazlo , to električne instala ije tre$aju projektirati stručnja i, kako $i ispravno o re ili potre$ne e$ljine vo iča za svaku instala iju. *a alje, pa napona nastaje i na za titnomvo iču, ako $i kroz nje a prolazila struja. *a ijelu u o i tanko ili sla$o spojenoza titno vo iča, mo ao $i zato nastati i opasan napon u slučaju a azni napon pro$ije nametalne ijelove opreme ili instala ije #tzv. masu&. F$o to a za titni vo ič tre$a $iti ovoljnee$ljine, ne smije se vo iti preko preki ača, a ako ima spojeva, oni moraju $iti o$roizve eni.
11
8/15/2019 Grafički Fakultet Kiseljak Fizika
http://slidepdf.com/reader/full/graficki-fakultet-kiseljak-fizika 12/12
LITERATURA4
1. snove elektrote?nikeR pro . r. nver e?ovi , pro . r. =la en'kali , mr. Ivan TeljaR kolska knji a Fa re$R 1N84.
&. snovi elektrote?nikeR r. Izu in "apetanovi , r. -la o =a Barevi , *ermin Sarajli , 'atjana Fu$erR +niverzitet u 'uzliR 1NN5.*. snove elektrote?nike, za 2. razre elektrote?ni ke koleR <ero Ki i R
Svjetslost SarajevoR 2003.. ?ttp(@@?r.Uikipe ia.orR ?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@"ate orija( lektrote?nikaR
?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@-oltR?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@ lektriVK4V8DnaWstrujaR ?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@ lektriVK4V8DniWotpor R?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@*aponR ?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@ ?movWzakonR?ttp(@@?r.Uikipe ia.or @Uiki@ tpornik .
12