|
|
| Vrstica 1: |
Vrstica 1: |
| | [[Image:eele_slika_3_1_1.svg|thumb|right|Slika 3.1.1: Enostavni izmenični krog]] | | [[Image:eele_slika_3_1_1.svg|thumb|right|Slika 3.1.1: Enostavni izmenični krog]] |
| - | [[Image:eele_slika_3_1_2.svg|thumb|right|Slika 3.1.2: Ohmski upor v enosmernem in izmeničnem krogu]]
| |
| - | [[Image:eele_slika_3_1_3.svg|thumb|right|Slika 3.1.3: Primerjava časovnih potekov napetosti v ohmskem izmeničnem krogu]]
| |
| - | [[Image:eele_slika_3_1_4.svg|thumb|right|Slika 3.1.4: Časovni potek napetosti in toka v izmeničnem krogu s čisto ohmsko upornostjo]]
| |
| | [[Image:eele_slika_3_1_5.svg|thumb|right|Slika 3.1.5: Časovni potek moči v ohmskem izmeničnem krogu ]] | | [[Image:eele_slika_3_1_5.svg|thumb|right|Slika 3.1.5: Časovni potek moči v ohmskem izmeničnem krogu ]] |
| | | | |
| | Ohmskih porabnikov je v praksi veliko. To so na področju '''energetike''' npr. uporovni '''grelniki''' in '''svetila''' z žarilno nitko, v '''elektroniki''' pa najrazličnejši '''upori''' kot elementi elektronskih vezij. | | Ohmskih porabnikov je v praksi veliko. To so na področju '''energetike''' npr. uporovni '''grelniki''' in '''svetila''' z žarilno nitko, v '''elektroniki''' pa najrazličnejši '''upori''' kot elementi elektronskih vezij. |
| - |
| |
| - |
| |
| - | == Ohmski upor v enosmernem in izmeničnem krogu ==
| |
| - |
| |
| - | <poskus>
| |
| - | '''Poskus 3.1.1:'''
| |
| - |
| |
| - | Upora z upornostjo npr. 120 Ω priključimo prek A-metrov na enosmerno in izmenično napetost 12 V/50 Hz (sl. 3.1.2). Primerjajmo efektivni tok izmeničnega kroga s tokom enosmernega kroga.
| |
| - |
| |
| - | *Efektivni tok v izmeničnem krogu je enak toku v enosmernem krogu.</poskus>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | <pomembno>
| |
| - | *Porabnik s čisto '''ohmsko''' upornostjo '''enako''' prevaja '''enosmerni''' in '''izmenični''' tok.</pomembno>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | == Časovni potek napetosti in toka ==
| |
| - |
| |
| - | <poskus>
| |
| - | '''Poskus 3.1.2:'''
| |
| - |
| |
| - | Na izvor sinusne izmenične napetosti npr. 6 V /50 Hz priključimo zaporedno vezavo plastnih uporov 1000 Ω in 2000 Ω (slika 3.1.3). Na dvokanalnem osciloskopu primerjajmo časovna poteka napetosti izvora in padca napetosti na ''R''<sub>2</sub> .
| |
| - |
| |
| - | *Obliki časovnih potekov napetosti izvora in padca napetosti na uporu sta sinusni – enaki.
| |
| - | *Padec napetosti na uporu je v fazi z napetostjo izvora. </poskus>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Prek padca napetosti na ohmski upornosti '''posredno''' opazujemo tudi časovni potek toka. Iz do sedaj spoznanih dejstev o električnem toku namreč vemo, da je tok skozi konstantno ohmsko upornost premo sorazmeren z napetostjo:
| |
| - |
| |
| - | <latex>i\,=\, \frac {u}{R}</latex>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Prepričali se bomo, da plastne upore, kot sta upora v poskusu 3.1.2, lahko pri nizki frekvenci obravnavamo kot upora s praktično čisto ohmsko upornostjo (idealna upora). Zato lahko sklepamo:
| |
| - |
| |
| - | <pomembno>
| |
| - | *Sinusna izmenična napetost požene v električnem krogu s čisto '''ohmsko upornostjo''' sinusni izmenični tok, ki je v '''fazi''' z napetostjo.</pomembno>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Velja tudi obratno:
| |
| - |
| |
| - | <pomembno>Sinusni izmenični tok povzroči na '''ohmski upornosti''' sinusni padec napetosti, ki je v '''fazi''' s tokom.</pomembno>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Obe ugotovitvi nazorno prikazuje slika 3.1.4.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | O ugotovitvi se lahko prepričamo tudi po matematični poti. V Ohmov zakon za trenutno vrednost toka
| |
| - |
| |
| - | <latex>i\,=\, \frac {u}{R}</latex>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | vstavimo izraz za trenutno vrednost sinusne napetost ''u'' = ''U''<sub>m</sub> ∙ sin (''ωt''):
| |
| - |
| |
| - | <latex>i\,=\, \frac {U_{\rm{m}}\, \cdot\,{\rm{sin}}\,(\omega t) }{R}\, = \,\frac {U_{\rm{m}}}{R}\, \cdot\,{\rm{sin}}\,(\omega t) </latex>
| |
| - |
| |
| - | <latex>i\, = \,I_{\rm{m}}\, \cdot\,{\rm{sin}}\,(\omega t) </latex>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Primerjava izrazov trenutnih vrednosti sinusne napetosti in toka potrjuje identičnost in sočasnost časovnih potekov obeh količin v ohmskem izmeničnem krogu.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | == Energija in moč v ohmskem izmeničnem krogu (''W'', ''P'') ==
| |
| - |
| |
| - | <poskus>
| |
| - | '''Poskus 3.1.3:'''
| |
| - |
| |
| - | Poskus 2.1.1 ponovimo namesto z uporoma z enakima žarnicama, npr. 12 V/0,1 A.
| |
| - |
| |
| - | *Žarnici svetita enako, v obeh je enak efektivni tok.</poskus>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Poskus bi lahko ponovili z električnima grelnikoma in rezultat bi bil podoben.
| |
| - | <pomembno>
| |
| - | *Upornost, ki povzroča '''enak učinek enosmernega''' in '''izmeničnega''' toka, imenujemo '''delovna''' upornost. </pomembno>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | Delovna upornost je v širšem smislu vsaka upornost, '''dejanska''' ali le '''navidezna''', ki povzroča ali omogoča '''trajno pretvorbo''' električne energije v energije '''drugih oblik'''. Dejanske ohmske upornosti (grelniki, žarnice, upori, vodniki …) lahko neposredno izmerimo z Ω-metrom, navidezne pa praviloma določimo posredno, računsko, na osnovi merjenja drugih količin in le pri '''delovanju''' naprav. Tak primer imamo kot del energije pri pretvorbi električne energije v '''mehansko''' (elektromotor), v '''zvočno''' (zvočniki), v energijo '''elektromagnetnega valovanja''' (oddajniki) in podobno.
| |
| - |
| |
| - | <pomembno>
| |
| - | *Električna energija v '''delovni''' obliki '''zapusti''' električni krog. Imenujemo jo '''delovna''' energija.
| |
| - | *Električni tok v izmeničnem krogu s čisto '''delovno''' upornostjo imenujemo '''delovni''' tok.
| |
| - | *Delovni izmenični tok je tok, ki je v '''fazi''' z napetostjo (''φ'' = 0°).</pomembno>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | O moči sinusnega izmeničnega toka smo sicer nekaj že izvedeli<ref>OE2, str. 7-8</ref>, zato bomo za izmenični krog s čisto delovno upornostjo že znano le dopolnili. Z upoštevanjem časovnih potekov napetosti in toka v ohmskem izmeničnem krogu (slika 3.1.4) in dejstva, da je trenutna moč določena s produktom trenutne napetosti in trenutnega toka
| |
| - |
| |
| - | <latex>p\,=\, u\, \cdot \,i,</latex>
| |
| - |
| |
| - | dobimo še časovni potek moči v ohmskem izmeničnem krogu (slika 3.1.5)
| |
| - |
| |
| - | <pomembno>
| |
| - | *Časovni potek moči sinusnega izmeničnega toka ima pri ohmski upornosti '''sinusno obliko''' z '''dvojno frekvenco'''<ref><latex>p \, = \,u\,\cdot\,i\,=\,U_{\rm{m}}\,\cdot\,{\rm{sin\,}}(\omega t)\,\cdot\,I_{\rm{m}}\,\cdot\,{\rm{sin\,}}(\omega t)\,=\,U_{\rm{m}}\,\cdot\,I_{\rm{m}}\,\cdot\,{\rm{sin}}^2 \,(\omega t)\,=\,P_{\rm{m}}\,\cdot\,{\rm{sin}}^2 \,(\omega t)\,=\,P_{\rm{m}}\,\cdot\frac{1}{2}\, (1\,-\,{\rm{cos}}\,(2 \omega t) ) \,=\,P\,-\,P\,\cdot {\rm{cos}}\,(2 \omega t)</latex></ref> toka oziroma napetosti.</pomembno>
| |
| - |
| |
| - | Površina pod krivuljo moči delovnega toka je v celoti pozitivna, kar pomeni, da energija teče samo '''iz generatorja v porabnik''', kjer se '''trajno''' pretvarja v energije drugih oblik in '''sprošča''' iz električnega kroga.
| |
| - |
| |
| - | <pomembno>
| |
| - | *Moč delovnega toka imenujemo delovna moč ('''''P'''''), merimo jo v '''vatih''' ('''W''').
| |
| - | *V primeru faznega kota '''''φ'' = 0°''' je v izmeničnem krogu prisotna '''delovna''' moč.
| |
| - | *Efektivna delovna moč je določena s produktom efektivne napetosti in efektivnega delovnega toka.</pomembno>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | <latex>P\,=\, U\, \cdot \,I|||(W) ''U'' (V); ''I'' (A); ''R'' (Ω)</latex>
| |
| - |
| |
| - | velja pa tudi
| |
| - |
| |
| - | <latex>P\,=\, I^2\, \cdot \,R \,=\,\frac{U^2}{R}|||(W)</latex>
| |
| - |
| |
| - | Na osnovi odvisnosti efektivne in maksimalne vrednosti sinusne napetosti in toka ter slike 3.1.8 lahko določimo tudi '''maksimalno delovno''' moč:
| |
| - |
| |
| - | <latex>P_{\rm{m}}\,=\, U_{\rm{m}}\, \cdot \,I_{\rm{m}} \,=\,\sqrt{2}\cdot \,U\,\cdot \,\sqrt{2}\, \cdot \,I \, = \, 2UI \, = \, 2P |||(W)</latex>
| |
| - |
| |
| - | ali
| |
| - |
| |
| - | <latex>P \, = \, \frac{P_{\rm{m}}}{2}</latex>
| |
| - |
| |
| - | Opozoriti pa moramo, da dobljena enačba za delovno moč velja le za '''sinusno''' obliko '''delovnega''' toka.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | <primer>
| |
| - | '''Primer:'''
| |
| - |
| |
| - | Upor z upornostjo 40 Ω priključimo zapovrstjo na izmenično napetost '''sinusne''' in '''trikotne''' oblike. Izračunaj efektivne delovne moči, če je maksimalna napetost v obeh primerih 10 V. Uporabi vrednosti iz preglednice 1.2.|||
| |
| - | 1. Sinusna oblika:
| |
| - | <latex>P \, = \, \frac{U^2}{R}\, = \, \frac{\frac{U_{\rm{m}}}{\sqrt{2}}^2}{R}\, = \, \frac{\frac{10}{\sqrt{2}}^2}{40}\,=\, {\rm{1,25\,W}}</latex>
| |
| - |
| |
| - | 2. Trikotna oblika:
| |
| - | <latex>P \, = \, \frac{U^2}{R}\, = \, \frac{\frac{U_{\rm{m}}}{\sqrt{3}}^2}{R}\, = \, \frac{\frac{10}{\sqrt{3}}^2}{40}\,=\, {\rm{0,83\,W}}</latex>
| |
| - |
| |
| - | *Delovna moč je odvisna tudi od '''oblike''' časovnega poteka izmenične napetosti oziroma toka.
| |
| - | </primer>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | <references />
| |
| | | | |
| | | | |
| | {{Hierarchy footer}} | | {{Hierarchy footer}} |
Ohmskih porabnikov je v praksi veliko. To so na področju energetike npr. uporovni grelniki in svetila z žarilno nitko, v elektroniki pa najrazličnejši upori kot elementi elektronskih vezij.
![](javascript: loadPicture("Eele_slika_3_1_1.svg", 1160);){kind=small}
![](javascript: loadPicture("Eele_slika_3_1_5.svg", 816);)
3.1 Enostavni, idealizirani izmenični krog
