Predmet

ELEKTROTEHNIKA SA

ELEKTRONIKOM

Dr Ţeljka Tomić dipl.inţ. elektrotehnike profesor strukovnih studija

Konsultacije u kabinetu P 09

Sreda posle predavanja

Tehnikum Taurunum

Visoka inţenjerska škola strukovnih studija

2015/2016

Elektrotehnika sa elektronikom

Šifra predmeta: 0007.11

Fond časova za predavanja i vežbanja

nedeljno:2+1+1, (uk.P30+V15+L15)

Vrednost u bodovima: 7 ESPB

2

Mašinsko

inženjerstvo

Zaštita od

požara i

spasavanje

Bezbednost i

zdravlje na

radu 0007.6 ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA

0041.6 ELEKTROTEHNIKA I ZAŠTITA

LITERATURA

“Skripta”

sajt TT / Stranica za predmeta / pisana predavanja....../ 0007.11 Elektrotehnika ....../ materijal sa predavanja.rar

Đorđević Antonije: Osnovi elektrotehnike 1, 2, 3, 4, Akademska misao, Beograd, 2006.

J. Surutka, Osnovi elektrotehnike I i II, Naučna knjiga, Akademska misao, Beograd;

B. Popović, Osnovi elektrotehnike I i II, Nauka, Beograd;

Vlastimir Vučić, Osnovna merenja u fizici, Nauka, Beograd , 1995.

net:

Slavko Pokorni ,ELEKTROTEHNIKA, ETF Istočno Sarajevo, Beograd, 2011

OE1 - Skripta iz Elektrostatike.pdf,

OE1 - Skripta iz Jednosmjernih struja.pdf

OE2 - Skripta iz Elektromagnetike.pdf,

OE2 - Skripta iz Naizmjenicnih struja.pdf

3

LITERATURA

LITERATURA za računske veţbe

S. Krstić, I. Đukić, Zbirka zadataka iz elektrotehnike I i II, Viša elektrotehnička škola, 2004.

H.Božilović, Ž.Spasojević, G. Božilović, Zbirka zadataka iz osnova elektrotehnike, Naučna knjiga, 1989.

Arsin, M. i dr., Zbirka zadataka iz fizike za više škole

net

4

Висока школа електротехнике и рачунарства струковних студија

Osnove elektrotehnike 1 Priručnik za vežbe

http://www.ricum.edu.rs/files/3_7/VISER/OET1-Prirucnik.pdf

Osnove elektrotehnike 1 Priručnik za vežbe

http://www.ricum.edu.rs/files/3_7/VISER/OET2-Prirucnik.pdf

OET 1 (Disk za e-nastavu) Torrent

OET Disk.zip

Srednja ETŠ Zemun Animacije\

fscommand\

galerija\

Igre\

Ikone\

Kviz\

Lekcije\

muzika\

AUTORUN.INF

OET1.exe

OET1.ico

procitaj_me.txt 5

Program za simulaciju električnih kola:

• LtspicelV

• Multisim -Electronics Workbench v10.0 , v9

(The National Instruments Electronics Workbench Group)

Allan H. Robbins, Wilhelm C. Miller,

Circuit Analysis Theory and Practice,

5 edition.pdf

Dodatna literatura,

koju mozete naći u biblioteci,

knjiţari, na netu, ili ...

iz oblasti osnova elektehnike,

elektrostatike , elektromagnetizma,

fizike i elektrotehnike za više škole

6

O čemu se priča na predavanjima i veţbama:

Elektrostatičko polje

Jednosmerna struja

Složena strujna kola, Kirhofova pravila

Energija električne struje

Magnetno polje

Naizmenična struja

Električne mašine,

Elektronika (poluprovodnici,

dioda, tranzistor, senzori),

Merenja osnovnih električnih veličina

7

KOLOKVIJUMI

I kolokvijuma II kolokvijum

Pokazati usvojena odredjena teoretska znanja, i

da ste u stanju da ih primenite pri rešavanju problema - zadataka

(prosečna ocena na kolokvijumima 55% ili veća)

(moguće je dobiti ukupno od 20 do 40 poena)

8

Elektrostatika Jednosmerna struja Složena strujna kola,Kirhofova pravila Energija električne struje

Magnetika Naizmenična struja Električne mašine Elektronika

9

8 LABORATORIJSKIH VEŢBI

8 radnih mesta po 2 studenta • Upoznavanje sa Unimerom

• Komponente: Otpornici, kondenzatori, kalemovi, izvori...

• Omov zakon u kolima jednosmerne struje i naizmenične struje

• Provera Kirhofovih zakona

• Merenje otpora Vitstonovim mostom

• Omov zakon u kolima naizmenične struje, RLC, RL,RC kolo

• Karakteristika poluprovodničke diode

• Određivanje karakteristike tranzistora

vežbe se ocenjuju pri radu i odbrani (od 11 do 20 poena)

OVERA u INDEKSU!

Stručna poseta Muzeju Nikola Tesla Izloţba o Mihjlu Pupinu

ISPIT Ispit se sastoji iz dva dela:

teorijskog i računskog.

Svaki deo ispita vrednuje se posebno,

i uradjenih >55% zadataka.

(moguće je dobiti ukupno 60 poena)

10

Student stiče pravo da izađe na ispit ako:

1. uredno pohađa nastavu , 75% ; aktivno učešće na računskim vežbama (5p.)

2. uspešno završi sve predispitne obaveze

Urađene i overene laboratorijske vežbe, (od 11 do 20 poena)

Poloţeni kolokvijumi (od 20 do 40 poena) x 1,5

Stručna poseta (5p.)

SAMOSTALNI RAD, domaći, demonstrator u Laboratoriji, ... (10 p.)

Formiranje konačne ocene

11

Nakon položenog ispita student treba da je

osposobljen da

rešava probleme vezane za jednostavna električna kola, i

prepozna zakonitosti kojima se opisuju procesi u elektrotehnici i elektronici, i

njihovom primenom , uspešno reši jednostavne proračune vezane za te procese i

proveri ispravnost svojih proračuna merenjem.

vrši kontrolu stanja električnih instalacija, proveri ispravnost svojih proračuna merenjem (merenje električnih veličina -U, I, R, otpora izolacije i sl.).

kao član tima da je osposobljen za procenu rezultata merenja -ispitivanja, i za izradu projektnih zadataka vezanih za električne instalacije, ili sisteme uredjaja.

12

Dodatna literatura, koju mozete naći u biblioteci,

knjiţari, na netu, ili ...

iz oblasti osnova elektehnike, elektrostatike , elektromagnetizma, jednosernih i naizmeničnih struja,

elektronike , energetike,

fizike i elektrotehnike za više škole

Allan H. Robbins, Wilhelm C. Miller,

Circuit Analysis Theory and Practice, 5 edition.pdf

Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.,Fundamentals of Physics,

fifth edition, John Wiley & Sons, USA, 1997 ž

Serway, R., Beichner, R., Physics For Scientists and Engineers, fifth edition, Thomson Learning, USA, 2000

Vlastimir Vučić, Osnovna merenja u fizici, Nauka, Beograd , 1995.

13

O ELEKTROTEHNICI

Savremeni tehnološki problemi su veoma složeni i

njihovo rešavanje zahteva učešće inženjera i istraživača

iz raznih oblasti nauke i tehnike,

koji se organizuju u razvojne ili istraživačke timove.

U takvim uslovima inženjer, koji je specijalizovan za određenu oblast,

često treba da radi sa stručnjacima drugih specijalnosti.

Da bi se olakšala njihova saradnja potrebno je da

svaki od njih bar delimično poznaje srodne oblasti tehnike, kako bi

razumeo problematiku i ograničenja u rešavanju problema u celini.

Zbog toga se u svetu, prilikom obrazovanja inženjera uvek proučavaju

u oblasti koje nisu direktno u vezi sa odabranom specijalizacijom.

14

15

U savremenom svetu svedoci smo da električni ili elektronski uređaji prodiru u sve oblasti života.

Vozila imaju eletronske uređaje za nadzor i upravljanje,

uređaji bele tehnike u domaćinstvu imaju sve više elektronskih funkcija, uvođenje računara u kuće menja način života,

revolucija u telekomunikacijama- mobilna telefonija,

primena u medicini:

skeneri ,

nuklearna medicina,

laseri- dijagnostika, hiruški nož, stimulacija ćelijskih funkcija itd.

Laseri – široku oblast primene,

u industriji, metrologiji,

nanotehnologiji.

Laminated Object Manufacturing

Elektrotehnika sa elektronikom

16

Ovaj predmet upravo ima za cilj da Vas, kojima će primarna

specijalizacija biti

o Mašinsko inženjerstvo

o Zaštita od požara i spasavanje,

o Bezbednost i zdravlje na radu

upozna sa osnovima elektrotehnike, elektronike i zaštite kako bi

razumeli kako takvi elektronski sistemi funkcionišu i kako bi bili

efikasniji u komuniciraju sa ekspertima iz drugih struka sa kojima

ćete sarađivati.

17

...elektrotehnika..?

Elektrotehnika je nauka koja proučava zakone elektriciteta i

primenjuje ih u praktične svrhe, tj. zadovoljavanja potrebe društva.

Dve glavne primene elektriciteta:

•za prenos električne energije sa jednog mesta na drugo ili

•za prenos informacija.

Elektrotehnika je oblast nauke koja se izdvojila iz fizike i poslednjih

200. godina se stalno i dinamično razvijala. O razvoju elektrotehnike

svedoči stalna pojava novih podoblasti kao i broj naučnih i stručnih

publikacija iz elektrotehnike koji u velikoj meri prevazilazi obim sličnih

publikacija iz drugih oblasti tehnike.

ISTORIJAT Starogrčki filozof Tales (oko 600.godine p.n.e.) prvi zapisao da ćilibar , jantar,

natrljan krznom privlači lake predmete (kosa, vuna, drvena piljevina). Magneti…

1600-te godine, engleski lekar Vilijam Džilbert ( William Gilbert, 1544-1603)

utvrdio da tela od stakla ili krzna trljanjem postaju naelektrisala, tj. stiču ista

svojstva kao ćilibar. (ćilibar na starogrčkom jeziku zove elektron),

Tek u drugoj polovini 18. veka došlo se do spoznaje da je naelektrisanost tela

posledica prisutnosti neke supstance koja je nazvana elektricitet.

Američki fizičar Bendžamin Frenklin ( Benjamin Franklin, 1706-1790 ) izvodi

prvu teoriju o elektricitetu, te uvodi pojam pozitivnog i negativnog naelektrisanja.

Italijanski lekar i fizičar LuiĎi Galvani ( Luigi Galvani, 1737-1798 ) proučavao je

uticaj elektriciteta na žive organizme.

Zakona sile između dva naelektrisana tela izveo je francuski fizičar Čarls

Augustin Kulon ( Charles Augustin Coulomb ), 1784 i 1785.godine.

Alesandro Volta ( Alessandro Volta,1745-1827 ), italijanski fizičar, prvi pronalazi

izvor trajne električne struje-galvanski element.

18

Burniji razvoj elektrotehnike započinje u 19.veku.

Danski fizičar Kristijan Ersted ( Christian Oersted,1777-1851 ), 1820. godine,

ustanovio je postojanje magnetnog polja električne struje.

iste godine, francuski fizičar i matematičar Andre Ampera ( Andre

Ampere,1775-1836 ) utvrdio uzajamno mehaničko dejstvo između dva

provodnika kroz koja protiče električna struja.

Najvažniji putokaz za dalja istraživanja predstavlja fundamentalno otkriće

engleskog fizičara i hemičara Majkla Faradeja ( Michael Faraday,1791-1867 ).

1831. godine, uspeo je dokazati da magnetizam proizvodi elektricitet, odnosno,

otkrio je jedan od najvažnijih zakona elektrotehnike; "Zakon elektromagnetne

indukcije ".

Faradejeve ideje je dalje usavršio engleski fizičar Džejms Maksvel ( James

Maxwell,1831- 1879 ) koji je, 1864. godine, postavio opštu matematičku teoriju

elektromagnetizma.

Njemački fizičari Om ( Georg Simon Ohm,1787-1854 ) i Kirhof ( Gustav Robert

Kirchhoff, 1824-1887 ) utvrdili su zakone elektrotehnike koji pokazuju

kvantitativne odnose u električnom kolu jednosmerne struje, grananje struje i

uzajamno dejstvo indukovanih napona u složenom električnom kolu.

19

Burniji razvoj elektrotehnike započinje u 19.veku.

Za nagli uspon elektrotehnike veoma je zaslužan i Nikola Tesla ( 1856-1943 ) koji

je 1888. godine realizovao svoje pronalaske na području višefaznih sistema, koji

su omogućili primenu naizmenične struje u industriji.To je ujedno omogućilo

prenos električne energije. Bavio se strujama visoke frekvencije i tehnikom visokih

napona, kao i radovima na području radio-tehnike i bežičnog prenosa.

Mihajlo Pupin ( 1854-1935) patenti iz oblasti telegrafije, bežične telegrafije i

telefonije, potom rentgenologije. Pupinovi kalemovi (1986.), najslavnije otkriće

kojim je omogućen prenos signala na velike razdaljine, proces uključenja tih

induktivnih kalemova u telefonskim linijama nazvan je pupinizacija.

Patent Visokofrekventni cevni oscillator (1899), na kome se zasniva savremena

radiotehnika..

20

Oblasti elektrotehnike:

Tradicionalno elektrotehniku delimo na sedam

specijalizovanih podoblasti:

Elektroenergetika

Elektromagnetika

Komunikacije

Računarsko inženjerstvo

Sistemi

Upravljanje

Elektronika

21

Elektroenergetika

Elektroenergetika se bavi proizvodnjom i prenosom

električne energije sa jedne lokacije na drugu i

najstarija je specijalnost elektrotehnike.

Ceo razvoj savremenog društva zavisi u kritičnoj meri od potreba

za električnom energijom za napajanje električnih uređaja, i u

industriji, i u domaćinstvu.

Zato su za proizvodnju električne energije razvijeni razni

sistemi za pretvaranje drugih oblika energije

toplotne, hidromehaničke, nuklearne, solarne, energije vetra,

elektrohemijske u električnu energiju.

22

Elektromagnetika Elektromagnetika premošćava jaz između primena elektrotehnike za prenos

energije i ostalih disciplina koje su uglavnom vezane za prenos informacija.

Ona se bavi proučavanjem i primenom električnog polja, magnetskog polja i struje.

Električna struja može biti uvek istog smera (jednosmerna struja - DC) ili

promenljivog smera (naizmenična struja - AC).

Kod naizmeničnih struja definiše se pojam učestanosti ili frekvencije, koja

predstavlja broj promena smera struje u sekundi. (frekvencija – [Hz]).

Opseg učestanosti koji se sreće u praksi je veoma širok.

U elektroenergetici se koriste naizmenične struje učestanosti 50 Hz ili 60 Hz, dok

se u drugim oblastima koriste znatno više učestanosti, do reda 1011 Hz (400 GHz

optički prenos signala).

Na višim učestanostima energija počinje značajnije da zrači iz kablova, i

kroz atmosferu se prostiru elektromagnetski talasi.

Ovakvi talasi su omogućili pojavu radija, televizije,

bežičnih komunikacija, radara, itd.

23

Komunikacije ili telekomunikacije Komunikacije ili telekomunikacije su podoblast elektrotehnike koja se bavi

prenosom informacija sa jednog mesta na drugo.

Informacije se prenose pomoću :

električnih provodnika,

klasičnim kablovima,

optičkim kablovima

elektromagnetskih talasa.

Jedan od važnih problema koji se rešava u komunikacijama je način na koji se

informacije utiskuju u električni signal.

Taj proces se naziva modulacija ili kodovanje i obavlja se na strani predajnika,

dok se na prijemnoj strani obavlja inverzni proces koji se naziva demodulacija ili

dekodovanje.

U procesu prenosa nastaje i degradacija signala zbog dejstva smetnji ili šuma pa se u

komunikacijama velika pažnja posvećuje metodima za izvlačenje korisnih

informacija iz šuma i metodima za zaštitu informacija- kriptovanje.

Većina ovih metoda zahteva upotrebu računara.

24

25

Računarsko inženjerstvo Računarsko inženjerstvo je jedna od podoblasti elektrotehnike koje se

bavi razvojem i projektovanjem računarskog hardvera i softvera koji

kontroliše njegov rad.

Savremeni računarski sistemi mogu biti veoma različiti, počev od

jednostavnih mikrokontrolera koji obavljaju jednostavne nadzorne

funkcije, preko personalnih računara i radnih stanica koji se koriste za

obavljanje raznovrsnih aplikacija, slušanja muzike, gledanje filmova i

igru, pa do moćnih superračunara za izvršavanje kompleksnih

proračuna u fizici, meteorologiji i istraživanju svemira.

26

27

Oblast Sistemskog inženjerstva se bavi modelovanjem kompleksnih

sistema matematičkim modelima u cilju njihovog jednostavnijeg opisa i

predviđanja njihovog ponašanja.

Primeri takvih sistema su, modelovanje saobraćaja ili modelovanje leta

aviona. Takav matematički opis sistema omogućava jednostavniju

analizu ponašanja sistema u raznim uslovima bez izvođenja

eksperimenta.

Upravljanje sistemima - automatika je

takođe jedna od važnih oblasti elektrotehnike

koja se bavi upravljanjem raznim

elektromehaničkim i drugim složenim

sistemima uz pomoć odgovarajućih modela i

algoritama za reagovanje u različitim

situacijama.

28

Elektronika

29

Oblast Elektronike se bavi korišćenjem različitih materijala u specijalnim

konfiguracijama ili strukturama, radi dobijanja elemenata u kojima se može

kontrolisati tok struje i povezivanjem takvih elemenata u sloţena kola.

Osnovni elementi elektronike su poluprovodičke diode i tranzistori koji su

povezani u integrisana kola.

Elektronika se bavi i

projektovanjem elektronskih kola za određene namene,

razvojem algoritama za projektovanje,

implementacijom elektronskih kola

koja realizuju razne metode potrebne u

ostalim oblastima elektrotehnike.

Mada je oblast elektronike stara oko 100 godina,

ona je u toku istorije imala izuzetno dinamičan razvoj a takva je i danas. Pošto se

usled razvoja tehnologije stalno pronalaze novi materijali, stalno se stvaraju nove

komponente, što u velikoj meri utiče na razvoj postupaka projektovanja.

Već 50 godina pratimo integracije velikog broja komponenata u jedno

integrisano kolo. To je omogućilo drastično smanjenje dimenzija

eleketronskih uređaja, smanjenje njihove potrošnje, povećanje brzine rada i

povećanje pouzdanosti uređaja.

Na primer, jedan od prvih elektronskih računara ENIAC iz 1947. godine

koji je imao oko 17000 elektronskih cevi i memoriju od svega nekoliko kB,

bio je smešten u prostoriju veličine sportske sale, a njegova potrošnja se

merila desetinama kW.

Današnji računari imaju sve važne performanse najmanje 1000 do 10000

puta bolje. Drugi karakterističan primer je mobilni telefon koji je pre samo

dvadesetak godina, za neuporedivo lošije performanse, imao veličinu koja

je jedva mogla da stane u automobil.

30

31

ANALOGNI SIGNAL

DIGITALNI SIGNAL

Osnovni pojmovi o elektricitetu

32

Elektrotehnika se prvenstveno bavi

električnim opterećenjem (naelektrisanjem),

njegovim kretanjem i efektima tog kretanja.

Za nepokretno naelektrisanje se koristi termin

statičko naelektrisanje,

a za pokretno naelektrisanje termin električna struja.

Osnovni pojmovi o elektricitetu

Elektrostatika

Kulonov zakon

Električno polje

Gausov zakon

Potencijal elektrostatičkog polja

Provodna tela u elektrostatičkom polju

Električna kapacitivnost

Električno polje u dielektricima

Energija i sile elektrostatičkog polja

Kretanje naelektrisane čestice u vakuumu pod dejstvom

elektrostatičkog polja

33

Vremenski nepromenljive struje

Osnovni pojmovi o električnoj struji

Omov i Džulov zakon u lokalnom obliku

Omov zakon u izvornom obliku, električna otpornost i

otpornici; Džulov zakon u izvornom obliku

Električno kolo vremenski nepromenljive struje i električne

karakteristike generatora

Električne mreže i drugi Kirhofov zakon

Metode rešavanja problema električne mreže

Mreže sa kondenzatorima

Vremenski nepromenljiva struja u tečnim provodnim

supstancama.

34