eitf90 ellära och elektronik föreläsning 1
TRANSCRIPT
![Page 1: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/1.jpg)
EITF90 Ellara och elektronikForelasning 1
Mats Gustafsson
[email protected] for elektro- och informationsteknik
Lunds universitet
2020-03-23
![Page 2: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/2.jpg)
Outline
1 Introduktion
2 Kretsteori
3 Komponenter
4 Kirchhoffs lagar
5 Serie och parallellkoppling
2 / 30
![Page 3: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/3.jpg)
Outline
1 Introduktion
2 Kretsteori
3 Komponenter
4 Kirchhoffs lagar
5 Serie och parallellkoppling
3 / 30
![Page 4: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/4.jpg)
Distansundervisning 2020
I Vi anvander zoom for forelasningar (899965566).I ha mikrofonen avstangd (mute) nar ni inte svarar pa en fraga eller staller en fraga.I ha video avstangt.I rack upp handen (raise hand) om du vill fraga (saga) nagot.I kan ocksa anvanda chat for fragor.I anvand inte Annotate pa forelasningarna.
I Vi anvander ocksa zoom pa ovningarna (636223522, 613858019, 913481181, seschema)I Forbered fragor.I Ni kan dela skarm, anvanda Annotate, chat och raise hand.
I Vi behover hjalpas at for att fa kursen att fungera.I Meddela mig (epost eller chat) om fel (typos) och saker som kan forbattras i
forelasningarna.I Prata med ovningsledarna.I Aterkoppla garna genom era kursrepresentanter om vad vi kan forbattra.
4 / 30
![Page 5: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/5.jpg)
Varfor ska ni lasa den har kursen?
I Ellara ar grunden for mangafenomen och tillampningar.
I Elektronik finns i sa gott somalla tekniska system.
I Varldsomfattande industri,stor arbetsmarknad.
I Spannande och roligt!
5 / 30
![Page 6: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/6.jpg)
Varfor ska ni lasa den har kursen?
I Ellara ar grunden for mangafenomen och tillampningar.
I Elektronik finns i sa gott somalla tekniska system.
I Varldsomfattande industri,stor arbetsmarknad.
I Spannande och roligt!
5 / 30
![Page 7: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/7.jpg)
Kursfakta
I Obligatorisk kurs for F2, N2, BME2, alternativobligatorisk W3
I Huvudsakligen uppbyggd kring forelasningar (Mats Gustafssonzoom:899965566) och ovningar (Niklas Wingren 913481181,Zhongyunshen Zhu 636223522, Ben Nel 613858019). Ni kan valja vilkaovningar ni vill delta i men forsok fordela er jamnt mellan passen.
I Elektroniska frageformular (mer pa onsdag)
I Frivilliga laborationer (forsta ar installd)
I Tentamen (mer information senare)
All information finns samlad i det utdelade kursprogrammet, samt pahemsidan http://www.eit.lth.se/kurs/eitf90.
6 / 30
![Page 8: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/8.jpg)
Kopplingar till andra kurser for olika program
EITF90Ellara ochelektronik
F
Mekanik
Regler-teknik
Systemoch
trans-former
Vektor-analys
Mat-teknik
Elektro-
magnetisk
faltteori
Fasta till-
standets
fysik
N
Regler-teknik
Sensorer
Elektro-niska
material Nanotek-nikensmate-
matiskametoder
Process-och
komponent-teknologi
BME
Introduk-tion tillmedicin
ochteknik
Tekniskmekanik
Signalbe-handlingi multi-media
Fysio-
logiska
modeller
och
berakningarSensorer
ochmatteknik
W
Tekniskmekanik
Stromnings-lara
System-teknik
Specia-lisering:Energi-system
Alla
Endi-men-sionellanalys
Linjaralgebra
Flerdi-men-sionellanalys
Tidigare ochparallella kurser
Kommandekurser
7 / 30
![Page 9: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/9.jpg)
Kopplingar till andra kurser for olika program
EITF90Ellara ochelektronik
F
Mekanik
Regler-teknik
Systemoch
trans-former
Vektor-analys
Mat-teknik
Elektro-
magnetisk
faltteori
Fasta till-
standets
fysik
N
Regler-teknik
Sensorer
Elektro-niska
material Nanotek-nikensmate-
matiskametoder
Process-och
komponent-teknologi
BME
Introduk-tion tillmedicin
ochteknik
Tekniskmekanik
Signalbe-handlingi multi-media
Fysio-
logiska
modeller
och
berakningarSensorer
ochmatteknik
W
Tekniskmekanik
Stromnings-lara
System-teknik
Specia-lisering:Energi-system
Alla
Endi-men-sionellanalys
Linjaralgebra
Flerdi-men-sionellanalys
Tidigare ochparallella kurser
Kommandekurser
7 / 30
![Page 10: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/10.jpg)
Kursens delar och mal
G
S
+
− gmvgsrd
id
S
D
−
+
vdsvgs
ig
Cgd
Cgs
0.8 0.9 1 1.1 1.2
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
|H(jω)|
ω/ω0
Fysisk komponent Kretsmodell Systemegenskaper
Ni ska kunna ta er fran fysiska komponenter, via kretsmodeller, till att erhallasystemegenskaper som forstarkning.
8 / 30
![Page 11: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/11.jpg)
Exempel pa konsumentelektronik
En typisk billig radio, ca 100 kr. Zooma in pa den hogra bilden nedan for att senarmare.
strombrytare
spolekondensator
motstand
potentiometerintegrerad krets
lysdiod
Utsida Insida
En del komponenter ar enkla att identifiera. En integrerad krets kan oftast bara forstasmed hjalp av ett datablad.
9 / 30
![Page 12: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/12.jpg)
Exempel pa konsumentelektronik
En typisk billig radio, ca 100 kr. Zooma in pa den hogra bilden nedan for att senarmare.
strombrytare
spolekondensator
motstand
potentiometerintegrerad krets
lysdiod
Utsida Insida
En del komponenter ar enkla att identifiera. En integrerad krets kan oftast bara forstasmed hjalp av ett datablad.
9 / 30
![Page 13: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/13.jpg)
Outline
1 Introduktion
2 Kretsteori
3 Komponenter
4 Kirchhoffs lagar
5 Serie och parallellkoppling
10 / 30
![Page 14: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/14.jpg)
Kretsteori den (matematiska) teorin for kretsar
+−vs
Grundlaggande (matbara) storheter
I strom i
I spanning v
I effekt p
11 / 30
![Page 15: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/15.jpg)
Kretsteori den (matematiska) teorin for kretsar
+−vs
kretselement
ledning
i (strom)
+
−
v (spanning)
spanningskalla
Grundlaggande (matbara) storheter
I strom i
I spanning v
I effekt p
11 / 30
![Page 16: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/16.jpg)
Kretsteori den (matematiska) teorin for kretsar
+−vs
kretselement
ledning
i (strom)
+
−
v (spanning)
spanningskalla
Grundlaggande (matbara) storheter
I strom i
I spanning v
I effekt p
11 / 30
![Page 17: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/17.jpg)
Strom i och stromtathet J (1.3)
I Strom i ar laddning per tidsenhet.
I Pa tiden dt passerar en nettoladdningdq genom ett tvarsnitt vilket geri = dq
dt .
I Enheten A (Ampere).
I Stromtathet J beskriver laddningar irorelse (laddning qp och hastighet vp)
I i =∫S J · en dS, dar J ar
stromtatheten och S tvarsnittsytanmed ytnormal en
I Enhet C/s/m2 = A/m2
−−−
−
i
elektroner med laddningq ≈ −1.6 · 10−19 As och medelhastighet
≈ 10−6 till 10−3 m/s.
12 / 30
![Page 18: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/18.jpg)
Strom i och stromtathet J (1.3)
I Strom i ar laddning per tidsenhet.
I Pa tiden dt passerar en nettoladdningdq genom ett tvarsnitt vilket geri = dq
dt .
I Enheten A (Ampere).
I Stromtathet J beskriver laddningar irorelse (laddning qp och hastighet vp)
I i =∫S J · en dS, dar J ar
stromtatheten och S tvarsnittsytanmed ytnormal en
I Enhet C/s/m2 = A/m2
−−−
−
i
elektroner med laddningq ≈ −1.6 · 10−19 As och medelhastighet
≈ 10−6 till 10−3 m/s.
12 / 30
![Page 19: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/19.jpg)
Strom i och stromtathet J (1.3)
I Strom i ar laddning per tidsenhet.
I Pa tiden dt passerar en nettoladdningdq genom ett tvarsnitt vilket geri = dq
dt .
I Enheten A (Ampere).
I Stromtathet J beskriver laddningar irorelse (laddning qp och hastighet vp)
I i =∫S J · en dS, dar J ar
stromtatheten och S tvarsnittsytanmed ytnormal en
I Enhet C/s/m2 = A/m2
−−−
−
i
elektroner med laddningq ≈ −1.6 · 10−19 As och medelhastighet
≈ 10−6 till 10−3 m/s.
12 / 30
![Page 20: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/20.jpg)
Spanning v och elektriskt falt E
I Spanning (potentialskillnad fran + till −)v1
1
+ −v12
v22
I Da en laddning q flyttas fran anslutning 1 till anslutning 2 andras dess energi medq(v1 − v2) = qv12.
I Energin overgar i varme (spis, glodlampa)
I Enhet V (Volt).
I Anvander v for spanning (ofta ocksa vanligt med u).
I Elektriskt falt E defineras av kraften pa en testladdning
F q = qE ⇒ E = limq→0
F q
q
I Enhet V/m.
I Elektrostatiska falt E = −∇v kan representeras med en potential v. Elektriskpotential svarar mot den potentiella energin for laddning.
13 / 30
![Page 21: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/21.jpg)
Effekt — energi per tidsenhet
Effekt ar den energi per tidsenhet som utvecklas i en komponent.
v1i12
v2
+ −v12
Pa tiden dt passerar laddningen dq = i12 dt fran 1 till 2.
Energiskillnad: dW = (v1 − v2) dq = v12i12 dt
Effekt: p =dW
dt= v12i12
Enheten for effekt ar W (Watt).
Obs! Referensriktning for strom och spanning maste samordnas.
p = v12i12 = −v12i21
14 / 30
![Page 22: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/22.jpg)
Outline
1 Introduktion
2 Kretsteori
3 Komponenter
4 Kirchhoffs lagar
5 Serie och parallellkoppling
15 / 30
![Page 23: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/23.jpg)
Ohms lag (1.5)
Ohms lag (resistans)
v = RiR
i
+ −v
For falten J = σE = E/% dar σ ar ledningsformagan och %resistiviteten for materialet.Lang rak ledare (langd ` och tvarsnittsyta A)
R =`
σA=%`
Aa b
A
`Exempel for nagra material:
σ % klassificeringkoppar 5.8 · 107 S/m 1.7 · 10−8 Ωm ledarekisel 4.3 · 104 S/m 2.3 · 103 Ωm halvledareglas 1.0 · 10−12 S/m 1.0 · 1012 Ωm isolator
Georg Simon Ohm 1789-1854
16 / 30
![Page 24: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/24.jpg)
Spannings- och stromkallor
En ideal spanningskalla ger spanningen vs
oavsett belastning
R
+
−
vs
+−vs
En verklig spanningskalla har en inreresistans Ri
Ri
R
+
−
vsRR+Ri
≤ vs
+−vs
En ideal stromkalla ger strommen isoavsett belastning
Ris
is
En verklig stromkalla har en inre resistansRi
Ris Ri
i ≤ is
17 / 30
![Page 25: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/25.jpg)
Spannings- och stromkallor
En ideal spanningskalla ger spanningen vs
oavsett belastning
R
+
−
vs
+−vs
En verklig spanningskalla har en inreresistans Ri
Ri
R
+
−
vsRR+Ri
≤ vs
+−vs
En ideal stromkalla ger strommen isoavsett belastning
Ris
is
En verklig stromkalla har en inre resistansRi
Ris Ri
i ≤ is
17 / 30
![Page 26: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/26.jpg)
Spannings- och stromkallor
En ideal spanningskalla ger spanningen vs
oavsett belastning
R
+
−
vs
+−vs
En verklig spanningskalla har en inreresistans Ri
Ri
R
+
−
vsRR+Ri
≤ vs
+−vs
En ideal stromkalla ger strommen isoavsett belastning
Ris
is
En verklig stromkalla har en inre resistansRi
Ris Ri
i ≤ is
17 / 30
![Page 27: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/27.jpg)
Styrda kallor: exempel
Styrda kallor ingar i modeller for transistorer och forstarkare. Exempel med enstromstyrd spanningskalla
i1
R1
+−vin
+− Ai1
i2
R2
+
−
vut
Den stromstyrda spanningskallan ger spanningen Ai1 dar i1 ar strommen i den vanstradelen av kretsen. Bestam i2.
i2Ohm=
vut
R2
styrd=
Ai1R2
Ohm=
Avin
R1R2
dar vi anvant att i1 = vin/R1 i den vanstra delen.
18 / 30
![Page 28: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/28.jpg)
Styrda kallor: exempel
Styrda kallor ingar i modeller for transistorer och forstarkare. Exempel med enstromstyrd spanningskalla
i1
R1
+−vin
+− Ai1
i2
R2
+
−
vut
Den stromstyrda spanningskallan ger spanningen Ai1 dar i1 ar strommen i den vanstradelen av kretsen. Bestam i2.
i2Ohm=
vut
R2
styrd=
Ai1R2
Ohm=
Avin
R1R2
dar vi anvant att i1 = vin/R1 i den vanstra delen.
18 / 30
![Page 29: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/29.jpg)
Styrda kallor: exempel
Styrda kallor ingar i modeller for transistorer och forstarkare. Exempel med enstromstyrd spanningskalla
i1
R1
+−vin
+− Ai1
i2
R2
+
−
vut
Den stromstyrda spanningskallan ger spanningen Ai1 dar i1 ar strommen i den vanstradelen av kretsen. Bestam i2.
i2Ohm=
vut
R2
styrd=
Ai1R2
Ohm=
Avin
R1R2
dar vi anvant att i1 = vin/R1 i den vanstra delen.
18 / 30
![Page 30: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/30.jpg)
Namn SymbolKonstitutivrelation
Kommentar
Resistans v = Ri [R] = Ω (Ohm)
Kapacitans i = Cdv
dt[C] = F (Farad)
Induktans v = Ldi
dt[L] = H (Henry)
Spanningskalla +− v = v0 (oberoende av i)
Stromkalla i = i0 (oberoende av v)
Styrd spanningskalla +− v = f()(f() beror pa annandel av kretsen)
Styrd stromkalla i = g()(g() beror pa annandel av kretsen)
19 / 30
![Page 31: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/31.jpg)
Namn SymbolKonstitutivrelation
Kommentar
Resistans v = Ri [R] = Ω (Ohm)
Kapacitans i = Cdv
dt[C] = F (Farad)
Induktans v = Ldi
dt[L] = H (Henry)
Spanningskalla +− v = v0 (oberoende av i)
Stromkalla i = i0 (oberoende av v)
Styrd spanningskalla +− v = f()(f() beror pa annandel av kretsen)
Styrd stromkalla i = g()(g() beror pa annandel av kretsen)
19 / 30
![Page 32: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/32.jpg)
Namn SymbolKonstitutivrelation
Kommentar
Resistans v = Ri [R] = Ω (Ohm)
Kapacitans i = Cdv
dt[C] = F (Farad)
Induktans v = Ldi
dt[L] = H (Henry)
Spanningskalla +− v = v0 (oberoende av i)
Stromkalla i = i0 (oberoende av v)
Styrd spanningskalla +− v = f()(f() beror pa annandel av kretsen)
Styrd stromkalla i = g()(g() beror pa annandel av kretsen) 19 / 30
![Page 33: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/33.jpg)
Outline
1 Introduktion
2 Kretsteori
3 Komponenter
4 Kirchhoffs lagar
5 Serie och parallellkoppling
20 / 30
![Page 34: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/34.jpg)
Kirchhoffs lagar (1.4)
+−vs
R1a
b
R2 R3
Infor
I noder 0, 1, 2, ..
I spanningar v12, v20, vab, ... mellan noderna (over kretselementen)
I strommar i1, i2, i3... i ledningarna
Vad vet vi om spanningarna och strommarna?
21 / 30
![Page 35: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/35.jpg)
Kirchhoffs lagar (1.4)
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
i1 i3
i2i4
+
−
v20
+ −v12
1 2
0
Infor
I noder 0, 1, 2, ..
I spanningar v12, v20, vab, ... mellan noderna (over kretselementen)
I strommar i1, i2, i3... i ledningarna
Vad vet vi om spanningarna och strommarna? 21 / 30
![Page 36: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/36.jpg)
Kirchhoffs spanningslag (KVL)
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
+
−
v20
+ −v12
1 2
0
22 / 30
![Page 37: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/37.jpg)
Kirchhoffs spanningslag (KVL)
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
+
−
v20
+ −v12
1 2
0
slinga
Den totala spanningsvariationen i en sluten slinga ar noll
I 0 = vs − v12 − v20
I 0 = v20 − vab ⇒ v20 = vab
22 / 30
![Page 38: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/38.jpg)
Kirchhoffs spanningslag (KVL) och potential
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
+
−
v20
+ −v12
1 2
0
v1 v2
v0 = 0
Potentialen i en nod ges av spanningsdifferensen till jord
I nod 0: v0 = 0 jord ar en referensnod med potential noll
I nod 1: v1 = vs = v20 + v12
I nod 2: v2 = vs − v12 = v20 = vab
KVL garanterar att det existerar en potential.22 / 30
![Page 39: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/39.jpg)
Kirchhoffs stromlag (KCL)
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
i1i1 i3
i2
i4
i5
1 2
0
23 / 30
![Page 40: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/40.jpg)
Kirchhoffs stromlag (KCL)
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
i1i1 i3
i2
i4
i5
1 2
0
v1 v2
v0 = 0
Den totala strommen ut fran en nod ar noll
I nod 2: i1 + i2 + i3 = 0
I nod 2: −i3 + i4 + i5 = 0 eller i4 + i5 = i3
I nod a: i4 = 0
I nod 2: i1 + i2 + i5 = 0 (samma nod. Kan ocksa anvanda en sluten yta)23 / 30
![Page 41: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/41.jpg)
Kirchhoffs stromlag (KCL) uttryckt i nodpotentialer
+−vs
R1a
b
R2 R3
+
−
vab
i1i1 i3
i2
i4
i5
1 2
0
v1 v2
v0 = 0
Uttryck strommarna i nodpotentialer for att fa en ekvation
I i1 = (v2 − vs)/R1, i2 = (v2 − 0)/R2 och i5 = (v2 − 0)/R3
I KCL pa nod 2: i1 + i2 + i5 = 0 vilket ger en ekvation for att bestamma v2
v2 − vs
R1+v2 − 0
R2+v2 − 0
R2= 0⇒ v2 =
vs/R11R1
+ 1R2
+ 1R3
23 / 30
![Page 42: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/42.jpg)
Kirchhoffs kretslagar
Kirchhoffs stromlag (KCL) ∇ · J = 0
0 =
∮SJ · en dS = i1 + i2 + i3
S
i1
i2
i3
Kirchhoffs spanningslag (KVL) ∇×E = 0
0 =
∮CE · dr = −
∮C∇v · dr
eller
0 = v12 + v23 + v34 + v41 1
2 3
4 Gustav Robert Kirchhoff 1824-1887
24 / 30
![Page 43: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/43.jpg)
Ex: Bestam effektutvecklingen i komponenterna
+−10 V
2 Ω 1 Ω
2 Ω 1 A
25 / 30
![Page 44: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/44.jpg)
Ex: Bestam effektutvecklingen i komponenterna
+−10 V
2 Ω 1 Ω
2 Ω 1 A
+ −v
i p = vi
+ −v
i p = −vi
Effektutvecklingen p i en komponent ges av p = vi sa vi borjar med att bestammastrom och spanning for alla komponenter.
25 / 30
![Page 45: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/45.jpg)
Ex: Bestam effektutvecklingen i komponenterna
+−10 V
2 Ω 1 Ω
2 Ω 1 A
+ −v
i p = vi
+ −v
i p = −vi
i1
1
i2
slinga
KCL pa nod 1: −i1 + i2 − 1 A = 0 (i2 = i1 + 1 A) och KVL pa vanstra slingan ger
10 V − i12 Ω− (i1 + 1 A)2 Ω = 0⇒ i1 = 2 A och i2 = 3 A
Ohms lag ger ocksa spanningarna over motstanden.
25 / 30
![Page 46: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/46.jpg)
Ex: Bestam effektutvecklingen i komponenterna
+−10 V
2 Ω 1 Ω
2 Ω 1 A
+ −v
i p = vi
+ −v
i p = −vi
2 A 3 A
+ −4 V +− 1 V
+
−
7 V
+
−
6 V
KCL pa nod 1: −i1 + i2 − 1 A = 0 (i2 = i1 + 1 A) och KVL pa vanstra slingan ger
10 V − i12 Ω− (i1 + 1 A)2 Ω = 0⇒ i1 = 2 A och i2 = 3 A
Ohms lag ger ocksa spanningarna over motstanden.
25 / 30
![Page 47: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/47.jpg)
Ex: Bestam effektutvecklingen i komponenterna
+−10 V
2 Ω 1 Ω
2 Ω 1 A
+ −v
i p = vi
+ −v
i p = −vi
2 A 3 A
+ −4 V +− 1 V
+
−
7 V
+
−
6 V
I p2 Ω = 4 · 2 W = 8 W > 0 absorberar effekt (passive)I p2 Ω = 6 · 3 W = 18 W > 0 absorberar effekt (passive)I p1 Ω = 1 · 1 W = 1 W > 0 absorberar effekt (passive)I p10 V = −10 · 2 W = −20 W < 0 avger effekt (aktiv)I p1 A = −7 · 1 W = −7 W < 0 avger effekt (aktiv)
Totalt (8 + 18 + 1− 20− 7) W = 0 W (effektkonservering)
25 / 30
![Page 48: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/48.jpg)
Outline
1 Introduktion
2 Kretsteori
3 Komponenter
4 Kirchhoffs lagar
5 Serie och parallellkoppling
26 / 30
![Page 49: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/49.jpg)
Seriekoppling av resistanser (2.1)
Bestam ersattningsresitansen R sa att kretsarna ar ekvivalenta om man mater stromoch spanning i nodparet ab:
I Anvand KVL och Ohms lag pa forstakretsen
vKVL= v1+v2
Ohm= iR1+iR2 = i(R1+R2)
I Ohms lag pa andra kretsen
vOhm= iR
I Seriekoppling
R = R1 +R2
a
R1
R2
b
a
R
b
27 / 30
![Page 50: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/50.jpg)
Seriekoppling av resistanser (2.1)
Bestam ersattningsresitansen R sa att kretsarna ar ekvivalenta om man mater stromoch spanning i nodparet ab:
I Anvand KVL och Ohms lag pa forstakretsen
vKVL= v1+v2
Ohm= iR1+iR2 = i(R1+R2)
I Ohms lag pa andra kretsen
vOhm= iR
I Seriekoppling
R = R1 +R2
a
R1
R2
b
a
R
b
+
−
v
+
−
v1
+
−
v2
i+
−
v
i
27 / 30
![Page 51: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/51.jpg)
Parallellkoppling av resistanser (2.2)
Bestam ersattningsresitansen R sa att kretsarna ar ekvivalenta om man mater stromoch spanning i nodparet ab:
I Anvand KCL och Ohms lag pa forstakretsen
iKCL= i1+i2
Ohm=
v
R1+v
R2= v
(1
R1+
1
R2
)I Ohms lag pa andra kretsen
iOhm= v/R
I Parallellkoppling
1
R=
1
R1+
1
R2⇒ R = R1 ‖ R2 =
R1R2
R1 +R2
a
R2
b
R1
a
R
b 28 / 30
![Page 52: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/52.jpg)
Parallellkoppling av resistanser (2.2)
Bestam ersattningsresitansen R sa att kretsarna ar ekvivalenta om man mater stromoch spanning i nodparet ab:
I Anvand KCL och Ohms lag pa forstakretsen
iKCL= i1+i2
Ohm=
v
R1+v
R2= v
(1
R1+
1
R2
)I Ohms lag pa andra kretsen
iOhm= v/R
I Parallellkoppling
1
R=
1
R1+
1
R2⇒ R = R1 ‖ R2 =
R1R2
R1 +R2
a
R2
b
R1
a
R
b
+
−
v
i
+
−
v
i
i1 i2
28 / 30
![Page 53: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/53.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
a
1 Ω
b
29 / 30
![Page 54: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/54.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
4 Ω ‖ 4 Ω = 4·44+4 Ω = 2 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
a
1 Ω
b
29 / 30
![Page 55: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/55.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
2 Ω ‖ 2 Ω = 2·22+2 Ω = 1 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
a
1 Ω
b
29 / 30
![Page 56: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/56.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
3 Ω + 1 Ω = 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
a
1 Ω
b
29 / 30
![Page 57: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/57.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
4 Ω ‖ 4 Ω = 4·44+4 Ω = 2 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
a
1 Ω
b
29 / 30
![Page 58: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/58.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
2 Ω ‖ 2 Ω = 2·22+2 Ω = 1 Ω
a
1 Ω
b
29 / 30
![Page 59: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/59.jpg)
Ersattningsresistans, RabAnvand serie och parallellkopplingar for att forenkla kretsen
a
3 Ω4 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω 4 Ω
a
3 Ω2 Ω
b
2 Ω 4 Ω 2 Ω
a
3 Ω1 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
4 Ω
b
2 Ω 4 Ω
a
2 Ω
b
2 Ω
a
1 Ω
b Rab = 1 Ω
29 / 30
![Page 60: EITF90 Ellära och elektronik Föreläsning 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062412/62ad28022bad2048f062840e/html5/thumbnails/60.jpg)
Sammanfattning och nasta forelasning
I Kursoversikt, mer om quiz och examination pa nasta forelasning.
I Grundlaggande storheter: strom, spanning, effekt (1.1-1.3).
I Kirchhoffs lagar (KVL, KCL) (1.4)
I Kretselement (1.5)
I Serie och parallellkoppling (2.1-2.2)
I Ovningar pa zoom i eftermiddag och i morgon, se schema for zoom id(636223522, 613858019, 913481181).
I Nasta forelasning (zoom 899965566) resistiva kretsar, nodanalys ochtvapolsekvivalenter, las kursboken 2.3-2.6.
30 / 30