BRODSKA ELEKTROTEHNIKA

Nositelj kolegija:dr. sc. Jasminka Bonato

Asistent: Marin Sluga

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

Izvedene fizikalne veličine u elektrotehnici

Osnovni električni simboli električnih komponenata

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

Građa atoma

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

Gromobran na brodu

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!