Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer"— Utskrift av presentasjonen:

1 Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer
Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov INF 1411

2 Dagens temaer Sammenheng, strøm, spenning, enerig og effekt
Strøm og motstand i serielle kretser Bruk av Ohms lov Spenningskilder i serielle kretser Spenningsdelere Temaene hentes fra Kapittel og INF 1411

3 Energi og effekt Energi kan defineres som ”evnen til å utføre arbeid”
Energi måles i joule (J) og er uttrykt ved basisenhetene Effekt P måles i watt (W) og defineres som ”arbeid per tidsenhet” Effekt kan uttrykkes ved INF 1411

4 Effekt, spenning og strøm
Når en elektrisk strøm I går gjennom et element med spenning V mellom terminalene, er effekten gitt ved dvs at effekten er proporsjonal med både I og V Effekt kan både være positiv og negativ: Positiv: Elementet absorberer effekt Negativ: Elementet leverer effekt INF 1411

5 Energitap i resistorer
Resistans fører til at en del av energien til elektroner i bevegelse går over i andre former Energien blir enten til varme eller til lys; avhengig av anvendelse kan dette enten være ønsket eller uønsket Ønsket: Produksjon av termisk energi (varme) eller lys Uønsket: Overføringstap eller varme som må ledes bort Effekten som genereres er gitt av følgende formel: INF 1411

6 Ta det hele i bruk: Elektriske kretser
kilde element leder En elektrisk krets er består av elementer og kilder som er koblet sammen Elementene klassifiseres etter hvilke egenskaper de har Kretsen klassifiseres etter hvilken topologi den har INF 1411

7 Klassifisering av kretselementer
Et (krets)element er en matematisk modell for en fysisk enhet Modellen kan være enkel eller komplisert Alle elementene klassifiseres ut fra strøm-spennings- forholdet mellom terminalene Skiller mellom aktive og passive elementer Passive elementer kan ikke levere effekt > 0 over tid Aktive elementer kan levere levere effekt >0 over tid Strøm- og spenningskilder er aktive elementer Resistorer er passive elementer INF 1411

8 Klassifisering av nettverkstopologier
Nettverk: Samling av elementer koblet sammen Distribuert-parameter nettverk: Består av uendelig mange små elementer Gruppert-parameter nettverk: Består en endelig antall elementer koblet sammen. Node: Punkt hvor to eller flere elementer er koblet sammen med null motstand Sti: Vei mellom to noder gjennom et nettverk hvor en node besøkes kun én gang Løkke: Samme som lukket sti: Sti hvor start- og sluttnode er identisk Gren: Sti som består av ett enkelt element og nodene i hver ende INF 1411

9 Serielle kretser En seriell krets kjennetegnes av
Minst en kilde og/eller minst et element Bare én felles løkke som strømmen går igjennom (dvs samme strøm går igjennom alle kilder og elementer) Spørsmål: Hvor må man koble inn et amperemeter for å måle strømmen gjennom de tre kretsene? R1 R1 R2 VS R2 R1 R2 R3 VS R3 VS R3 INF 1411

10 Total resistans i serielle kretser
Den totale resistansen i en seriell krets er gitt av summen av resistansen til hvert enkelt element Den totale resistansen for N resistanser i serie er gitt ved Rtot=R1+R RN Rtot=( ) kΩ =4.38 kΩ INF 1411

11 Bruk av Ohms lov Ønsker å finne strømmen når resistans og spenning er kjent INF 1411

12 Bruk av Ohms lov Ønsker å finne spenningen når resistans og strøm er kjent INF 1411

13 Spørsmål Hvor stor indre resistans har en ideell spenningskilde?
Hvor stor indre resistans har en ideell strømkilde? Hvor stor indre resistans har en amperemeter? Hva slags energiformer kan energien til elektroner gå over i? Kan en seriell krets bestå av både strøm- og spenningskilder? Kan en seriell krets bestå av mer enn én løkke? INF 1411

14 Spørsmål a b Gitt kretsen over Hva kan kretsen over også kalles?
Hvor mange noder har den? Hvor mange elementer har den totalt? Hvor mange hhv aktive og passive elementer har den? Hva kalles den delen av kretsen som ligger innenfor den grønne sirkelen (til venstre)? Hva kalles den delen av kretsen som ligger innenfor den gule sirkelen (til høyre)? Hvor mange løkker har kretsen totalt? Hva kalles delen av kretsen mellom a og b? INF 1411

15 Kirchhoffs spenningslov (KVL)
I eksemplene så langt har kretsen bestått av kun en spennningskilde Kretser drevet av batterier har flere batterier koblet etterhverandre, f.eks en lommelykt: I kretser med flere spenningskilder kan man benytte Kirchhoffs spenningslov for å finne den totale spenningen INF 1411

16 Kirchhoffs spenningslov (forts)
”Den algebraiske summen av spenningene rundt enhver lukket sti er lik 0” Kan være enten være spenningskilde eller resistor K1 K2 K3 K4 A B D C vK1 vK2 vK3 vK4 - + Med andre ord: Energien som kreves for å flytte en ladning mellom to noder er uavhengig av hvilken vei som velges gjennom kretsen INF 1411

17 Kirchhoffs spenningslov (forts)
A B D C vK1 vK2 vK3 vK4 - + Velger en retning (med eller mot klokka) gjennom løkken. Hvis man treffer på + på et element først, settes spenningen som positiv Hvis man treffer på – på et element først, settes spenningen som negativ INF 1411

18 Kirchhoffs spenningslov (forts)
A B D C vK1 vK2 vK3 vK4 - + Starter i node A og går med klokken: INF 1411

19 Kirchhoffs spenningslov (forts)
Samme energi kreves for å flytte en ladning fra A → B → C , som fra A → D → C K1 K2 K3 K4 A B D C vK1 vK2 vK3 vK4 - + INF 1411

20 Spørsmål Er A positiv eller negativ i forhold til B? + - - + + - A B
v = -5V A B -v = 5V - - A B v = -5V + A B -v = -5V + - INF 1411

21 Spørsmål Finn VK3 når VK1 = 2v, VK2 = 5v og VK4 =-4v
Hva skjer hvis VK3 =12v VK1 = 0v, VK2 = 0v og VK4 =0v? K1 K2 K3 K4 A B D C vK1 vK2 vK3 vK4 - + INF 1411

22 Spenningsdeling Man kan øke en spenning ved å koble flere spenningskilder i serie Noen ganger ønsker man å redusere spenningen fra en kilde med en fast faktor Dette kan gjøre med en spenningsdeler INF 1411

23 Spenningsdeling (forts.)
Ønsker å finne et uttrykk for spenningen over de to motstandene som funksjon av Vs og R1 og R2 R1 R2 vR1 vR2 i vs INF 1411

24 Spenningsdeling (forts.)
Eksempelet fra forrige slide kan generaliseres Gitt en generell krets med n motstander, total resistans RT=R1+R2+...+Rn og spenning Vs Da vil spenningen over motstand Rx være gitt av formelen INF 1411

25 Variabel spenningsdeling
I mange anvendelser trenger man å kunne variere spenningsdelingen mekanisk vha et potentiometer Sett fra spenningskilden er det totale resistansen konstant, men forholdet mellom de to ekvivalente resistansene varierer INF 1411

26 Spørsmål Hva er den minste og største verdien Vout kan ha?
Hvor mye strøm må spenningkilden kunne levere som et minimum? INF 1411

27 Måling av spenning Måling av spenning er alltid mellom to punkter
Ofte er det ene punktet (virtuell)jord og spenninger relativt til jord betegnes ved enkel subskript (f.eks VA) For spenningskilder bruker man vanligvis også enkel subskript Mellom to vilkårlige noder brukes dobbel subskript, f.eks VBC Den første noden i subskriptet har som regel høyest spenning i forhold til jord Hva er spenningene VAB, VBC, VB, VBA? INF 1411

28 Måling av spenning (forts)
Jord er ikke alltid punktet med lavest spenning i en krets Gitt kretsen på forrige slide og tenk at jord-punktet flyttes til node B Spørsmål: Hva blir nå spenningene VA og VC etter at jordpunktet er flyttet? INF 1411

29 Nøtt til neste gang Lag en krets med resistanser som skalerer ned spenningen på en spenningskilde med 16 volt ned til 8, 4, 2 og 1 volt. Maksimalt strøm skal være 100 mA I hva slags anvendelser kan kretsen brukes? 8v 4v 2v 1v vs=16v INF 1411


Laste ned ppt "Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer"

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google