• fpp.pttl@gmail.com za sporočila vsem• Z dropboxa si:

– (obvezno) natisnite predloge za vaje– (neobvezno) preglejte teme za IZD in

začnete s pripravo– (priporočam) študirajte izbrano literaturo

Skupen naslov e-pošte

• Domače naloge: DN4 16. april• Laboratorijske vaje

– Naslednji teden prinesite: •dioda, transformator s srednjim

odcepom

Vaje

Sprehod po poglavjih

• Elektrodinamika – Električna napetost nastane zaradi:

• (ESt) prenašanja naboja. Naboj se običajno prenaša s pomočjo trenja in se kopiči na površini teles. V elektrostatiki srečamo najvišje U, I=0 (stanje tik pred strelo).

• (EDn) kemijskih reakcij med snovmi. Reakcija steče, ko postavimo prevodnik med reagenta (baterije)

• (EDn) elektromehanskih pojavov. Električna napetost nastane v tuljavi, ki se vrti v magnetnem polju. (električni generatorji v elektrarnah, vozilih..)

• (EMg) elektromagnetnih pojavov. Električna napetost nastane v tuljavi v spreminjajočem se magnetnem polju. (transformatorji, radio, RFID, ..)

Izvori enosmerne napetosti

• Galvanski členi – Primarni (baterije)

– Sekundarni (akumulatorji)

• Usmerniki (v ozadju je elektrarna)

• Termočleni (zvarjeni različni kovini)

• Gorivne celice (poskus)

• Fotonapetostne celice (na eni strani osvetljena ploščata dioda)

Vir: wikipedia

Elektromagnetna indukcija

• Magnetni pretok Φ• Zakon o magnetni indukciji

Faraday 1831 (preberimo formulo kot jasen stavek)

• Lenz je tudi v električni indukciji videl konzervativnost narave

• Vrtinčni tokovi nastanejo v prevodnikih, ker se v okolici spreminja Φ

• Uporabnost elektromagnetne indukcije – električni generator

Φ .. magnetni pretok (Vs)

H .. magnetna poljska jakost (A/m)

B .. gostota magnetnega pretoka (T)

i

du

dt

Električni generator

• Uporabimo, ko rabimo izmenično napetost z večjo močjo, kot jo dajejo baterije– sestava rotor: vrteči se del s tuljavami (ali magneti) in stator:

mirujoči del s tuljavami

– delovanje na os turbine je mehansko pritrjen rotor, ki je tudi izvor magnetnega polja oz. pretoka, ker se zaradi relativnega gibanja (rotor se vrti, stator miruje) mirujočim tuljavam statorja spreminja magnetni pretok, se v njih inducira napetost, če na stator priključimo porabnik, stečejo skozi statorjeve tuljave toki, ki zavirajo vrtenje rotorja (večji skupen tok porabnikov na statorju, večje zaviranje rotorja)

– področje uporabe pri prenašanje električne energije od generatorja v elketrarni do končnega porabnika. Porabnik električno energijo pretvori v toploto in v drugo obliko energije: sevanje, mehansko..

Električni transformator

• Uporabimo, ko želimo v napravi višjo ali nižjo napetost, kot jo daje izvor – sestava dve tuljavi (primarna in sekundarna) in feromagnetno jedro

– delovanje na izvor izmenične napetosti u1 priključimo primarno tuljavo z N1 ovoji, skoznjo teče izmeničen tok, ki vzpostavlja magnetni pretok v jedru, ker je pretok izmeničen (se sčasoma spreminja), se v sekundarni tuljavi z N2 ovoji inducira napetost u2=u1·N2/N1, ko na sekundarno tuljavo priključimo porabnik z impedanco Z, skozenj steče tok i2=u2/|Z|

• Zakaj moč na primarni strani ni enaka moči na sekundarni?

– Navidezni moči sta približno enaki: u1i1 ~ u2i2

– Delovni moči kot U1I1cosφ1 = U2I2cos φ2 + izgube (v bakrenih žicah , v feromagnetnem jedru)

– področje uporabe pri prenašanje električne energije od generatorja do končnega porabnika, ki el. energijo pretvori v toploto ali drugo obliko energije: sevanje, mehansko...

Povzeto po članku: O. Gutfleisch, N. M. Dempsey, High Performance μ-magnets for MEMS (meritev pospeška!)

Materiali za trajne magneteGraf: zgodovinski pregled doseženih BH max posameznih vrst magnetov

Slika: vsak valjasti magnet je narisan s tolikšno prostornino, da 5 mm nad površino magnetnega pola gostota B doseže vrednost 100 mT

Magnetenje, histerezna zanka

U

IB

H

Br

-Hc

0

nasičenje

prvo magnetenje

+Hc

nasičenje

Magnetno kolo

Mag

netna

zavo

ra n

a

vaja

h!

Pretvorba potenja v vate

Koliko ur potenja, da bi naprave delale eno uro

Po reviji Spectrum, julij 2011

Indukcija: poskus z dinamom

• Zmagovalec dosegel 6,7 V – V čem je bil boljši?– Dosegel je največjo kotno hitrost ω !

E. J. Beyn, The 12 Volt Doctor’s Practical Handbook for the Boat’s electric system, str. 169, Spa Creek Instruments, 1983

Izvori izmenične napetosti

Generator HE Medvode

Prirejeno po: The many states of energy, Clefs CEA Winter 2004-2005, str. 67.

električna energija

kemičnaenergija

mehanska

energija

sevalnaenergija

toplotnaenergija

jedrskaenergija

električni generatorji

baterije ingorivne celice

električni motorji

električni upori

termočleni

fotonapetostne

celice

fluorescentnesijalke

jedrski reaktorji

turbine in toplotni stroji

sončnikolektorji

grelniki

trenje

Izkoristek naprav

• Kolikšno razmerje nastane med energijo na koncu puščice, glede na energijo na začetku puščice? (glej diagram na

prejšnji strani) • Razmerje med izkoriščeno energijo

(konec puščice) in vloženo energijo (začetek puščice) imenujemo izkoristek. Energiji nista enaki, ker med pretvorbo nastajajo izgube.

Izkoristek naprave η• vlagamo P, W, A; izkoristimo P, W, A

Primeri:

NAPRAVA vloženo koristno značilen izkoristek

Grelnik električna W toplota do 99 %

Radar električna P P na izhodu antene < 10 %

El. motor električna W mehanska W 60 – 70 %

El. generator mehanska W električna W 33 – 60 %

NAPRAVAvloženo koristnoizgubevložena

koristnaizbrana

W

W

Po predavanju

• Doslej smo opisali zakone: Coulomb, Ohm, BiotSavart, Joule, Lenz-Faraday in dva Kirchoffova izreka

• Naslednjič: – prenašanje električne energije po

daljnovodih, – polprevodniške tehnologije in – digitalna elektronika