Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

2009 2011 Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov 24.01.2011INF 1411 1.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "2009 2011 Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov 24.01.2011INF 1411 1."— Utskrift av presentasjonen:

1 2009 2011 Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov 24.01.2011INF 1411 1

2 2009 2011 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 3.3-3.7 og 4.1-4.9 24.01.2011INF 1411 2

3 2009 2011 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 24.01.2011INF 1411 3

4 2009 2011 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 24.01.2011INF 1411 4

5 2009 2011 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: 24.01.2011INF 1411 5

6 2009 2011 Ta det hele i bruk: Elektriske kretser 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 24.01.2011INF 1411 6 kildeelement leder

7 2009 2011 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 24.01.2011INF 1411 7

8 2009 2011 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 25.01.2010INF 1411 8

9 2009 2011 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? 24.01.2011INF 1411 9 VSVS VSVS VSVS R1R1 R1R1 R1R1 R2R2 R2R2 R2R2 R3R3 R3R3 R3R3

10 2009 2011 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 R tot =R 1 +R 2 +....+R N 24.01.2011INF 1411 10 R tot =(0.68+1.5+2.2) k Ω =4.38 k Ω

11 2009 2011 Bruk av Ohms lov Ønsker å finne strømmen når resistans og spenning er kjent 24.01.2011INF 1411 11

12 2009 2011 Bruk av Ohms lov Ønsker å finne spenningen når resistans og strøm er kjent 24.01.2011INF 1411 12

13 2009 2011 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? 24.01.2011INF 1411 13

14 2009 2011 Spørsmål 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? 25.01.2010INF 1411 14 a b

15 2009 2011 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 25.01.2010INF 1411 15 Kirchhoffs spenningslov (KVL)

16 2009 2011 ”Den algebraiske summen av spenningene rundt enhver lukket sti er lik 0” 25.01.2010INF 1411 16 Kirchhoffs spenningslov (forts) K1 K2 K3 K4 AB DC v K1 v K2 v K3 v K4 -+-+ -+-+ + - - + Med andre ord: Energien som kreves for å flytte en ladning mellom to noder er uavhengig av hvilken vei som velges gjennom kretsen Kan være enten være spenningskilde eller resistor

17 2009 2011 25.01.2010INF 1411 17 Kirchhoffs spenningslov (forts) K1 K2 K3 K4 AB DC v K1 v K2 v K3 v K4 -+-+ -+-+ + - - + 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

18 2009 2011 25.01.2010INF 1411 18 Kirchhoffs spenningslov (forts) K1 K2 K3 K4 AB DC v K1 v K2 v K3 v K4 -+-+ -+-+ + - - + Starter i node A og går med klokken:

19 2009 2011 Samme energi kreves for å flytte en ladning fra A → B → C, som fra A → D → C 25.01.2010INF 1411 19 Kirchhoffs spenningslov (forts) K1 K2 K3 K4 AB DC v K1 v K2 v K3 v K4 -+-+ -+-+ + - - +

20 2009 2011 Spørsmål Er A positiv eller negativ i forhold til B? 18.01.2010INF 1411 20 A B v = -5V A B -v = 5V + - A B -v = -5V + - A B v = -5V - +

21 2009 2011 Finn V K3 når V K1 = 2v, V K2 = 5v og V K4 =-4v Hva skjer hvis V K3 =12v V K1 = 0v, V K2 = 0v og V K4 =0v? 25.01.2010INF 1411 21 Spørsmål K1 K2 K3 K4 AB DC v K1 v K2 v K3 v K4 -+-+ -+-+ + - - +

22 2009 2011 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 24.01.2011INF 1411 22

23 2009 2011 Spenningsdeling (forts.) Ønsker å finne et uttrykk for spenningen over de to motstandene som funksjon av V s og R 1 og R 2 25.01.2010INF 1411 23 R1R1 R2R2 v R1 v R2 i v s + -

24 2009 2011 Spenningsdeling (forts.) Eksempelet fra forrige slide kan generaliseres Gitt en generell krets med n motstander, total resistans R T =R 1 +R 2 +...+R n og spenning V s Da vil spenningen over motstand Rx være gitt av formelen 25.01.2010INF 1411 24

25 2009 2011 Variabel spenningsdeling I mange anvendelser trenger man å kunne variere spenningsdelingen mekanisk vha et potentiometer 25.01.2010INF 1411 25 Sett fra spenningskilden er det totale resistansen konstant, men forholdet mellom de to ekvivalente resistansene varierer

26 2009 2011 Spørsmål Hva er den minste og største verdien V out kan ha? Hvor mye strøm må spenningkilden kunne levere som et minimum? 25.01.2010INF 1411 26

27 2009 2011 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 V A ) For spenningskilder bruker man vanligvis også enkel subskript Mellom to vilkårlige noder brukes dobbel subskript, f.eks V BC Den første noden i subskriptet har som regel høyest spenning i forhold til jord Hva er spenningene V AB, V BC, V B, V BA ? 25.01.2010INF 1411 27

28 2009 2011 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 V A og V C etter at jordpunktet er flyttet? 25.01.2010INF 1411 28

29 2009 2011 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? 25.01.2010INF 1411 29 v s =16v 8v 4v 2v 1v


Laste ned ppt "2009 2011 Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov 24.01.2011INF 1411 1."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google