ELEKTROTEHNIKA – VAJE_1del

JOŽE PLAVEC Novo mesto, september 2018

ELEKTROTEHNIKA

Osnovne veličine po SI

Ime veličine Oznaka veličine Ime enote Oznaka enote

dolžina L meter m

masa M kilogram kg

čas T sekunda s

jakost električnega toka I amper A

termodinamična temperatura T kelvin K

količina snovi N mol mol

svetilnost Iv kandela cd

SI=Systeme International d`Unites (mednarodni sistem merskih enot)

Decimalni večkratniki enot

faktor predpona oznaka faktor predpona oznaka

1018 ato a 101 deka da

1015 femto f 102 hekto h

1012 piko p 10

3 kilo k

109 nano n 106 mega M

106 mikro 109 giga G

103 mili m 1012 tera T

102 centi c 1015 penta P

101 deci d 1018 eksa E

ELEKTROTEHNIKA

OSNOVNI POJMI Elektrina je naravna lastnost elementarnih delcev snovi. Q[C]

Električni potencial je potencialna energija na enoto ločene elektrine. V[V]

Električna napetost je enaka razliki električnih potencialov. U[V]

Električni tok je usmerjeno gibanje prostih nosilcev elektrin. I[A]

Električna upornost je snovna geometrijska lastnost snovi in povzroča oviranje pretoka elektrine skozi snov.

R[]

Električna prevodnost je enaka obratni vrednosti električne upornosti. G [S]

Električno delo je delo prenosa elektrine pod vplivom električne napetosti. W [J=VAs]

Električna moč je električno delo v enoti časa. P[W]

Izkoristek električnega porabnika je razmerje koristnega dela in električnega dela. [ ]

Električni pol je prevodno naelektreno telo. Razlikujemo pozitivne in negativne električne pole. Električna

napetost je delo ločevanja elektrin na enoto ločene elektrine. Pozitivno električno napetost grafično označimo s

puščico, ki kaže od višjega električnega potenciala proti nižjemu. Ob puščici pišemo oznako napetosti U.

OHMOV ZAKON

Ohmov zakon govori o medsebojni odvisnosti napetosti, toka in upornosti.

PRVI KIRCHHOFFOV ZAKON ALI ZAKON TOKOVNEGA VOZLIŠČA

Vsota v tokovno vozlišče pritekajočih tokov je enaka vsoti iz vozlišča odtekajočih tokov. Vsota tokov v vozlišču

je enaka nič.

UPORNOST VODNIKA

Električna upornost vodnika je premo sorazmerna s specifično upornostjo snovi in dolžino vodnika ter obratno

sorazmerna s prerezom vodnika.

VZPOREDNI ELEKTRIČNI KROG

21 UUUG Napetost je enaka.

1

2

2

1

R

R

I

I Delitev toka v obratnem sorazmerju z upornostjo.

21 III Pritekajoči tok I je enak vsoti odtekajočima tokoma I1 in I2 (Zakon tokovnega vozlišča)

21

21

RR

RRRN

Nadomestna upornost.

21 GGGN Nadomestna prevodnost.

1

Elektrotehnika_vaja 1 Osnovne veličine v elektrotehniki

1. V tabelo napiši oznake veličin in oznake enot navedenih električnih veličin.

Tabela: Osnovne veličine v elektrotehniki

Ime veličine Oznaka

veličine

Ime enote Oznaka

enote

Električni potencial Volt

Električna napetost Volt

Električni tok Amper

Električna upornost Ohm

Električna prevodnost Siemens

2. Kaj je električni potencial in električna napetost?

3. Kako grafično označujemo električno napetost?

4. Določi električne potenciale polov A, B in C, če je električna napetost med poloma A in B UAB=2V,

električna napetost med poloma A in C pa UAC=12V. Pol C je skupni električni pol.

5. Pretvori

11 mA= A

4,7 k=

0,4 MV= V

20 mS= S

560 A= A

6. Nariši in napiši osnovne dele digitalnega multimetra, ki ga imaš na merilni mizi.

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

2

Elektrotehnika_vaja 2 Osnovne veličine v elektrotehniki

1. Kaj je električni tok?

2. Kaj je električna upornost?

3. Nariši priključitev digitalnega multimetra za merjenje električne upornosti upora in ga tudi izmeri.

4. O čem govori Ohmov zakon?

5. V tabelo vpiši vrednost tretje veličine pri poznanih dveh veličinah.

Tabela: Vrednosti U, I in R

U=12 V R=100 I= mA

U=230 V I= 0,5 A R=

I=100 mA R=240 U= V

R=1 M I=10 A U= V

U=12 V R=0.6 M I= A

U=12 V I= 3 mA R= k

6. Nariši U-I karakteristiko upora pri R= 200 .

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

3

Elektrotehnika_vaja 3 Enostavni električni krog

1. Nariši enostavni električni krog.

2. S katerimi simboli označujemo enosmerno in izmenično napetost?

3. S katerim merilnikom merimo električno napetost? Kako priključimo merjenec k merilniku napetosti in

na kaj moramo paziti pri priključitvi?

4. Nariši priključitev voltmetra na napetostni vir.

5. Nastavi napetostni vir ______ na 12V in potem to napetost izmeri z voltmetrom.

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

4

Elektrotehnika_vaja 4 Merjenje električnega toka

1. S katerim merilnikom merimo električni tok?

2. Nariši shemo merjenje električnega toka in napiši, kako priključimo ampermeter, da izmerimo tok skozi

merjenec?

3. Merjenje upornosti merjenca in toka skozi merjenec.

a) Izmeri ohmsko upornost merjenca R= _________ . b) Priključi ampermeter ZAPOREDNO k merjencu ( minus ampermetra vezeš na plus

merjenca) . c) Priključi napetostni vir UCH4 VZPOREDNO k ampermetru in merjencu ( plus

ampermetra vežeš na plus napetostnega vira UCH4 in minus merjenca vežeš na minus

napetostnega vira UCH4 ). d) Nastavi napetostni vir UCH4 na 10V. e) Izmeri tok skozi ampermeter IA=__________ . f) Izračunaj napetost merjenca prek izmerjene upornosti merjenca in izmerjenega toka

ampermetra.

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

5

Elektrotehnika_vaja 5 U-I karakteristika upora

1. V programu EWB nariši enostavni električni krog, kot prikazuje spodnja slika.

Slika: Enostavni električni krog

Izberi si upor R= 1 k. Spreminjaj napetost vira U od 0 V do 10 V po korakih 1V.

Izpolni tabelo in nariši graf.

Tabela: U-I tabela upora Graf: U-I karakteristika upora

R=1k

U[V] I[mA]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2. Na merilnem delovnem mestu priključi napetostni vir UCH4 na merjenec R=1 k . Izmeri tokove

skozi merjenec pri spreminjanju napetostnega vira UCH4 od 0 V do 10 V po korakih 1 V. Merilne

rezultate merjenca tabeliraj v U-I tabeli in nato nariši U-I karakteristiko merjenca.

Dodatek: Enako ponovi za merjenec R=____ k . Od česa je odvisna velikost toka? Kdo določa

strmino (naklon) toka v U-I karakteristiki merjenca?

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

6

Elektrotehnika_vaja 6 Spoznavanje programa EWB

1. V programu EWB nariši enostavni električni krog. Izmeri tokove I pri različnih upornosti upora in

stalne napetosti vira U. Izmerjene tokove vnesi v tabelo.

U=10V

R[k] I[mA]

0,1

1

5

10

50

100

500

1000

2. V programu EWB nariši spodnje vezje. Izmeri tokove Ia , I1 in I2 pri različnih upornosti R1 , R2 in

stalne napetosti vira U. Izmerjene tokove vnesi v tabelo.

U=12V

R1[k] R2[k] Ia[mA] I1mA] I2[mA]

1 1

2 2

4 4

6 6

12 12

3 6

6 12

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

7

Elektrotehnika_vaja 7 Električna moč in delo

1. Napiši vse tri enačbe za moč, kjer nastopajo napetost, tok in upornost.

2. Skozi grelnik električne peči, ki je priključen na napetost 230 V, teče tok 7,2 A. Kolikšna je električna

moč grelnika?

3. Žarnica ima nazivne podatke 60 W / 230 V. Kolikšen tok bo tekel skozi žarnico, ko jo priključimo na

njeno nazivno napetost?

4. Na kolikšno najvišjo napetost lahko priključimo upor z nazivnimi podatki 1,2k/0,5W?

5. Napiši povezavo med električnim delom in električno močjo.

6. Električni spajkalnik, katerega moč je 50 W, je deloval 4 ure. Kolikšno električno delo je bilo

opravljeno?

7. V kolikšnem času bo električni tok opravil delo 1 kWh, če je moč žarnice 100 W?

8. Kako je definiran izkoristek električnega porabnika?

9. Kolikšen je izkoristek elektromotorja, ki deluje z močjo 4 kW, električno omrežje pa obremenjuje z

močjo 4,65 kW?

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

8

Elektrotehnika_vaja 8 Vzporedni električni krog

1. Napiši lastnosti napetosti in toka v vzporednem električnem krogu. Kaj pravi prvi Kirchhoffov zakon ali

zakon tokovnega vozlišča?

2. Viru napetosti UG=12V je priključena vzporedna vezava dveh uporov R1=3 kΩ in R2=6 kΩ . Izračunaj

tokova skozi upora in tok vira.

Slika: Vzporedna vezava dveh uporov

3. Viru napetosti z napetostjo UG=12V priključimo vzporedno vezavo treh uporov z upornostmi R1=2 k ,

R2=3 k in R3=6 k. Izračunaj tokove skozi upore in tok vira.

Slika: Vzporedna vezava treh uporov

4. Viru napetosti UG=12V priključimo VZPOREDNO vezavo dveh uporov z upornostjo R1=6 k in

R2=12 k.

a. Nariši vezavo. Označi tokove in napetosti v vezju.

b. Izračunaj tok I1 in I2 .

c. Izračunaj nadomestno upornost RN in tok I.

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

9

Elektrotehnika_vaja 9 Vzporedni električni krog

1. Na sliki nariši smeri enosmernih tokov, če sta I1 in I2 pritekajoča tokova v vozlišče A, tokovi

I3 , I4 in I5 pa odtekajoči tokovi iz vozlišča A.

S pomočjo zakona tokovnega vozlišča izračunaj tok I2 , če je I1=16 mA , I3=4 mA , I4=9 mA

in I5=14 mA !

Slika: Tokovno vozlišče A

2. Izračunaj nadomestno prevodnost GN in nadomestno upornost RN vzporedne vezave dveh

uporov z upornostmi R1=30 in R2=60 . Kolikšna sta tokova I1 in I2 , če sta priključena na

napetost U=24 V ?

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

10

3. Z ampermetrom, katerega merilno območje IA=50 mA in notranja upornost RA=6 , želimo

meriti tokove do I=500 mA.

Slika: Razširjanje merilnega območja ampermetra

a. Kako razširimo merilno območje ampermetra?

b. Izračunaj ohmsko upornost soupora RS , da lahko merimo tokove do I=500mA !

4. Dve žarnici, prva z močjo Pž1=20 W, druga z močjo Pž2=30 W sta vezani vzporedno in

priključeni na vir napetosti z napetostjo U=25 V. Kolikšen tok teče iz vira napetosti?

11

Elektrotehnika_vaja 10 Vzporedni električni krog

1. Kaj je nadomestna upornost in kaj je nadomestni upor?

2. Obkroži, katera trditev ni pravilna.

Z dodajanjem uporov pri vzporednem električnem krogu

a) se skupni tok povečuje,

b) nadomestna upornost se zmanjšuje,

c) tok se razdeli,

d) napetost se razdeli,

e) nadomestna prevodnost se povečuje.

3. V programu EWB nariši vzporedno vezavo dveh uporov z upornostmi R1=3 kΩ in R2=6 kΩ .

Na vzporedno vezavo priključi vir napetosti UG=12V. Izmeri in izračunaj tokova skozi upora

in tok skozi napetostni vir. Izračunaj nadomestno upornost in moč vira.

4. V programu EWB nariši vzporedno vezavo treh uporov z upornostmi R1=2 k , R2=3 k in

R3=6 k. Na vzporedno vezavo priključi vir napetosti UG=12V. Izmeri in izračunaj tokove

skozi upore in tok skozi napetostni vir. Izračunaj nadomestno upornost in moč vira.

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

12

Elektrotehnika_utrjevanje Utrjevanje

1. Izrazi:

a. dolžino l iz enačbe A

lR

b. tok 1I iz enačbe 2211 RIRIU

2. Podani so električni potenciali V0 , V1 , V2 in V3 . Dopolni sliko s napetostnim

puščicam, nato pa določi oziroma izračunaj električne napetosti U10 , U20 , U03 , U21 ,

U23 in U13 .

Električni potenciali

3. Imamo upor z upornostjo R=1 k. Kolikšna sme biti največja priključena napetost

Umax , da ne bo tok skozenj večji kot Imax=100 mA?

4. Nariši U-I karakteristiko upora pri R= 500 .

5. Nariši:

a. Vezavo za merjenje upornosti upora.

b. Vezavo za merjenje toka skozi upor in merjenje napetosti na uporu.

Ime: Priimek: Oddelek: Skupina: Datum:

13

6. Napiši lastnosti napetosti in toka v vzporednem električnem krogu.

7. Za spodnjo narisano vezje:

a. Označi upornosti in tokove v vezju.

b. Določi napetosti na uporih.

c. Izračunaj tokove skozi upore in moči na uporih.

d. Kaj pravi prvi Kirchhoffov zakon?

e. Izračunaj, če 1-amperska varovalka izklopi električni tokokrog.

f. Izračunaj nadomestno prevodnost GN in nadomestno upornost RN vezja.