2017/18

Visoka Tehnička škola

Elektrotehnika sa elektronikom

Br ESPB: 5

Fond časo: 2+2

Semestar: 3

Nastavnik: Dejan Blagojević

Asistent: Nataša Bogdanović

Sadržaj predmeta

Elektrostatika

Kinetika Jednosmernih struja

Elektromagnetizam

Naizmenične struje

Osnovi elektornike

Senzori

Kontrola i upravljanje sistemima

Elektrostatika

Priroda elektriciteta

Istorijski osvrt

Borov Model 1913

Razvoj teorije

elektriciteta

Značaj teorije

elektriciteta

Charles Augustin Koulon 1736-1860

Dva naelektrisana tela (čestice) se medjusobno privlače ili

odbijaju silom koja je srazmerna proizvodu njihovog

naelektrisanja, a obrnuto srazmerna kvadratu rastojanja

izmedju ta dva tela.

Pri čemu je:

F - Električna sila,

k - Kulonova konstanta (zavisi od sredine u kojoj se tela

nalaze),

q1 i q2 - Naelektrisanja tih tela,

r - Rastojanje između tih tela "

rr

qqkF

2

21

Osnove vektorskog računa

Teorija polja i pojam vektora

Operacija nad vektorima

Sabiranje vektora Nadovezivanjem

Konstruisanjem paralelograma (sl.a i sl.b )

Razlaganjem vektora na x i y komponente

Elektrostatičko polje električno polje je pojava, stvorena naelktrisanjem i promenljivim u

vremenu, koja deluje silom a naelektrisane objekte u polju.

Električno polje postoji oko svakog naelektrisanja; smer linija poljau nekoj tački jednak je smeru sile koja deluje na pozitivno probnonaelektrisanje u toj tački.

Električno polje se definiše kao konstanta proporcionalnosti izmeđunaelektrisanja i sile:

gde je

o F sila data Kulonovim zakonom,

o q količina naelektrisanja „probnog naelektrisanja“,

o Q količina naelektrisanja tela koje stvara električno polje,

o a r je vektor rastojanja od čestice sa naelektrisanjem Q.

.

rr

Qk

q

FE

2

Elektrostatičko polje

Električno polje podleže principu superpozicije. Ako je

prisutno više od jednog naelektrisanja, rezultantno

polje u bilo kojoj tački jednako je vektorskom zbiru

električnih polja koje bi naelektrisanja stvarala

pojedinačno u odsustvu drugih.

i

i

i EEEEE

.........21

Linije električnog polja

Rad sila elektricnog polja

Ako se u električno polje unese probno opterećenje dq, na njega polje

deluje silom

EqF

lFA

N

M

N

M

EdlqFdlA

M

NE

Elektrostatičko polje pripada klasi konzervativnih polja.

Karakteristika konzervativnih polja jeste da je rad sila u

ovim poljima po zatvorenoj putanji jednak nuli. Drugim

rečima rad koji izvrše sile polja E pri pomeranju probnog

opterećenja duž neke zatvorene putanje, ne zavisi od

oblika putanje već samo od položaja njenih krajnjih ta-

čaka.

E

.constE

.constE

Elektrostatički potencijal

Električni potencijal (znak: φ ili U) predstavlja ele-ktričnu potencijal nu energiju opterećenja u elektri-čnom polju

Električni se potencijal ne može neposredno meriti,već se meri samo njegova razlika koja je jednakaelektričnom naponu.

[V].

Skalar!!!!

M

NE

M

Edl

N

M

MN EdlU

N

M

N

M

p ldEqldFAW

M

N

dq E

Tačke u prostoru u kojima električni potencijal ima jednakevrednosti čine ekvipotencijalne površine.

VV 20

VV 0

0V

VV 0

VV 20

VV 0

0V

VV 0

.),,( constzyxV

Potencijal tačkastog opterećenja

02

04

1r

r

QE

rr

QEdl

M

2

04

Provodnik u stranom elektrostatičkom

polju, Električna indukcija

Elektrostatička ravnoteža zahteva

da jačina elektrčnog polja u unutrašnjosti,

kao i njegova tangencijalna komponeneta

na površini provodnika budu jednaki nuli.

Raspodela naelektrisanja po površini

provodnika

Ravnoteža u prirodi!!!

Postupak lokalizacije energije elektrostatičkog polja u prostoru

lokalizovana energija elektrostatičkog polja u prostoru

Uslovi elektrostatičke ravnoteže

Iz ovih uslova zaključujemo

da električno polje postoji samo na površini provodnika i da ima

samo normalnu komponentnu

Površina provodnika je ekvipotencijlana površina. Sve tačke unutar

provodnika su na jednakom potencijalu, koji je jednakpotencijlau

njegove

površine

Na usamljenom provodnom telu, naelektrisanje se raspoređuje prema obliku

a u skladu sa načelima elektrostatičke ravnoteže!

Efekat ‚‚šiljka‚‚

Efekat povezivanja naelektrisanog provodnog tela sa ze-

mljom. (Telo se razelektriše. Potenijal tela postaje jednak

nuli.)

naelektrisana

Nenaelektrisana sfera

Svo naelektrisanje sa tela 1 je pri dodiru sa telom 2 prešlo na telo 2

1 2

1 2

Elektrostatičko pražnjenje

Proces prelaska statičkog naelektrisanja između provodnih

površina koje se nalaze na različitim potencijalima

Proces prisutan gotov svuda oko nas

Nepoželjan štetan destruktivan

Zavisi od, uslova sredine, prirode procesa i geometrijskih

faktora

•Gasovi pod normalnim uslovima sadrže veoma mali broj

naelektrisanih cestica i zbog toga ne provode elektricnu struju.

•Jonizacioni procesi!!!

•Vazduh je električno provodan!!!!!!!

•Električno pražnjenje nastaje u trenutcima kada jačina polja

dostigne vednost od 400kV/m!!

•Pražnjenje prema zemlji je redovno negativno po polaritetu!!

•pražnjenje je sastavljeno od više simultanih pražnjenja!!!

•Trajanje jedne ‚‚odblesak ‚‚ je obično oko 0.33 sekunde!!

•‚‚Udarac Groma‚‚ predstavlja zasebnu komponentu pra-

žnjenja!!

•Korona!!!!!

Prakitčni primeri efekta šiljka

Tipični problemi izazvani statičkim

elektricitetom

Koncetracija prljavštine u radnom prostoru,

/ razne alergijske bolesti/

Oštećenje osetljivih elektronskih uređaja

Oštećenje memorijskih komponenti i računara

Stvaranje varnica i izazivanje eksplozija u

odgovarajućim prostorima

Metode prevencije ESD u radnoj sredini

Neutralizacija sredine

Kontrola vlažnosti prostorije

Kontrola rukovanja i inkapsulacije i transporta u

okviru procesnih aktivnosti

Neke metode prevencije u radnoj sredini

Obavezni postupci

Primer obezbeđivanja radnog prostra od ESD

Fotoefekat Pojava fotoefekta se sastoji

u udaljavanju negativnog elektriciteta sa površine metala pod dejstvom UVsvetlosti.

suština fotoelektričnog efekta je u oslobađanju elektrona.

Emisija elektrona iz metalne elektrode kada na ovu padne svetlost kraće talasne dužine.

fotoelektrični efekat je pojava oslobađanja elektrona pod dejstvom svetlosti

0

0l

nhc

hE

1. Nalektrisanje (-) se ravnomerno raspo-ređuje po

površini fotoosetljivog valjka. Uloga

jonizacionih procesa

2 Dokument koji se kopira se osvetljava pomocu

lampi i slika se projektuje na fotoosetljivi bubanj

čije kretanje je sinhronizovano sa procesom

osvetljenja dokumenta. Sadržaj teksta ili slike sa

ko-piranog dokumenta na bubnju ostaje zata-

mnjen i nalektrisana. Ostali deo bez teksta ili

slike na bubnju je predstavljen kao svetla

površina bez naelektrisanja. Na valjku je

formiran ‚‚negativ‚‚ skeinranog teksta ili slike!!!

3. Čestice tonera koje imaju negativni polaritet neće

biti privučene na onim mestima na bubnju koje su

takođe negativne. Samo ona mesta koje su bila

osvetljena prihvatiće čestice tonera.

4. Papir se pre nailaska na bubanj polariše pozitivno

tako da se suprotno naelektrisnae čestice lepe na

papir čim on naiđe na fotoosetljivi bubanj.

Završna faza, ogleda se u termo procesu koji čini

da dokumnet postane otporan na spoljašnje

uticaje.

Aspekti bezbednosti na radu i neželjena

dejstva statičkog elektriciteta

Stvaranje statičkog elektriciteta može nastati:

- trenjem čestice ili trenjem dve površine,

- dodirivanjem i rastavljanjem dve razlčite supstance,

- proticanjem lako zapaljivih tečnosti,

- strujanjem prašine,

- prenošenjem obrtnog kretanja putem remenica i

remenika.

Kako ćete se otarasiti statičkog elektriciteta koncentrisanog u kosi

Nemojte češljati Vašu kosu neposredno nakod dolaska sa hladnoće. Statički efekat će biti posebno snažan nakon ulaska u toplu prostoriju

Kada probate odeću u radnji i Vaša kosa se iznenada naelektriše i postane divlja, utrljajte malo losiona za telo na dlanove i prođite njima lagano kroz kosu

Jonizirajući fenovi i četke za kosu su specijalno dizajnirani za tu svrhu, oni neutrališu pozitivno naelektrisanje koje je odgovorno za razletanje Vaše kose

Stepenaste frizure čine kosu sklonijom elektrisanju od duže, ravno ošišane kose, koja je teža i zato ne može da odleti sa istom lakoćom

Zaključak

Šta je statički elektricitet?

Kako se boriti sa njim?