Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

PITANJA I ODGOVORI ZA USMENI

1. Na koje načine možemo proizvesti naboj ? Objasnite kvantizaciju naboja ! Stvaranje naboja: 1.Elektrizacijom, 2.Polarizacijom (vrši se u izolatorima),

3.Influencijom (vrši se u vodičima).

Kvantizacija naboja-svojstvo naboja da se sastoji od cijelog broja elementarnih naboja.

Cijeli broj-kvantizirana veličina-veličina koja prima samo strogo određene iznose.

2. Objasnite Coulombov zakon ! Nacrtajte graf ovisnosti sile o udaljenosti izmeĎu

naboja ! O čemu ovisi iznos konstante k u izrazu za Coulombovu silu ? Coulombov zakon- pojava električnih sila opisana matematičkom formulom.

Elektrostatička sila F (e) između dvaju nabijenih tijela (čestica) upravno je

proporcionalna umnošku njihovih naboja Q1 i Q2, a obrnuto je proporcionalna

kvadratu udaljenosti r (na kvadrat) među njima.

Konstanta k –konstanta proporcionalnosti te ovisi o mediju.

3. Što je to električno polje ? Nabrojite i objasnite fizikalne veličine kojima

opisujemo električno polje ? Posebno fizikalno stanje prostora u kojem naboj osjeća djelovanje sile ili

pojednostavljeno, prostor unutar kojeg djeluje Coulombova sila (struja).

Fizikalna veličina kojom opisujemo električno polje jest E (jakost el. polja).

Definira se kao omjer sile na probni naboj i iznosa probnog naboja; E=F/Q (V/m).

4. Što su to silnice, a što ekvipotencijalne plohe ? Nacrtajte električno polje sustava

dva točkasta naboja ! Silnice-zamišljene usmjerene linije čiji smjer opisuje smjer el. polja.

Ekvipotencijalne plohe-zamišljene plohe (površine) na kojima sve točke imaju isti

potencijal.

5. Čemu služe kondenzatori ? Što je to kapacitet kondenzatora i o čemu ovisi ?

Čemu služi dielektrik ? Kondenzatori-služe za akumuliranje energije, tj. to su pasivni elementi koji imaju

sposobnost akumuliranja elektrosatičke energije.

Kapacitet kondenzatora- količina naboja koja može stati na njegove ploče pri

određenom iznosu napona

Dielektrik-usljed potencijalne razlike na pločama, između njih se stvara el. polje koje

dielektrik dovodi u napregnuto stanje. Pri punjenju kondenzatora, u dielektriku se nagomila izvjesna el. energija, pa dielektrik postaje nosilac energije koja se pri

pražnjenju pretvara u drugi oblik energije.

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

6. Nacrtajte jedan serijski spoj kondenzatora i izvedite izraz za ukupni kapacitet

kondenzatora ! Uvjet:

Slijedi:

Konačan izraz za ukupni serijski kapacitet spoja kondenzatora:

7. Nacrtajte jedan paralelni spoj kondenzatora i izvedite izraz za ukupni kapacitet

kondenzatora ! Uvjet:

Slijedi:

Konačan izraz za ukupan paralelni kapacitet spoja kondenzatora:

8. Što je to električna struja ? Nabrojite i opišite fizikalne veličine kojima opisujemo

el. struju ? Električna struja je tijek električnog naboja, tj. usmjereno gibanje njegovih nosilaca

(elektrona).

I = Q / t

I-jakost el.struje, Q-naboj, t-vrijeme potrebno za prolazak naboja kroz određeni

presjek vodiča.

9. Objasnite Ohmov zakon u mikroskopskom i makroskopskom obliku !

Ohmov zakon mikroskopski: j(vektorski) = k x E (vektorski)-uvijek vrijedi.

Ohmov zakon makroskopski: I = U/R vrijedi samo ako se otpor linearno mijenja s

naponom.

10. O čemu ovisi otpor ravnog vodiča ? Nacrtajte I – U karakteristiku ohmskih i

neohmskih vodiča Otpor ravnog vodiča ovisi o duljini, presjeku te temperaturi vodiča.

C1

C2

2112 UUU

2112 QQQ

2

2

1

1

12

12

C

Q

C

Q

C

Q

2112

111

CCC

2112 UUU

2112 QQQ

22111212 CUCUCU

C1

C2

2112 CCC

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

11. Na koji način možemo promijeniti otpor materijala ? Što je to supravodljivost ?

Otpor materijala možemo mijenjati promjenom njegove temperature.

Supravodljivost-sposobnostpojedinih tvari da pri određenim niskim temperaturama

vode električnu struju bez ikakvog otpora što znaći da nema gubitaka struje.

12. Nacrtajte i objasnite jednostavni strujni krug ! Jednostavni strujni krug sastoji se od: izvora, vodiča te trošila

Dijeli se na dva dijela, prvi je unutarnji strujni krug (smjer struje od – ka + ), drugi je

vanjski dio strujnog kruga (smjer struje od + ka -).

13. Nacrtajte jedan serijski spoj otpornika i izvedite izraz za ukupni otpor spoja !

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

14. Nacrtajte jedan paralelni spoj otpornika i izvedite izraz za ukupni otpor spoja !

15. Navedite i objasnite na proizvoljnom primjeru Kirchoffova pravila ! I. Kirchoffovo pravilo (kirchoffov zakon za čvor).

Struja koja ulazi u čvor jednaka je zbroju struja koje iz njega izlaze,tj. algebarska

suma svih jakosti struja u čvoru jdnaka je nuli.

0čvor

I

II. Kirchoffovo pravilo (kirchoffov zakon za petlju)

U zatvorenom strujnom krugu suma elekromotornih napona jednaka je sumi padova

napona.

m

1j

j

n

1i

i RIE

I5 I4 I3

I2 I1

čvor

I

R1

R2

R3

r

1

E1

r

2

E2

I

r1

E1 > 0

r2

E2 < 0

I

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

16. Nacrtajte i objasnite Wheatstoneov most !

Wheatstoneov most je uređaj za vrlo točno mjerenje otpora,ali i za mjerenje malih

promjena otpora

Pogodan zato što nam nisu potrebni pretjerano precizni izvori napona/struja te precizni

mjerni instrumenti.

Za dani nepoznati otpor Rx, biramo otpore R1, R2, R3, tako da galvanometar pokazuje

napon jednak nuli. Kada to postignemo kažemo da smo uravnotežili most. Iz ppoznatih iznosa otpora R1, R2, R3 može se odrediti iznos otpora Rx.

17. Nabrojite i objasnite fizikalne veličine kojima opisujemo magnetsko polje ! Magnetsko polje nastaje kao posljedica gibanja naboja, odnosno toka električne struje

Veličine magnetskog polja:

o Jakost magnetskog polja

o Gustoća magnetskog toka (magnetska indukcija).

o Gustoća magnetskog toka (magnetska indukcija) u zraku

18. Što je to magnetska permeabilnost, a što relativna magnetska permeabilnost ?

Kako dijelimo magnete obzirom na relativnu magnetsku permeabilnost ?

Magnetska permeabilnost (µ)- odziv materijala na vanjsko polje indukcije B0

Relativna magnetska permeabilnost (µR)- veličina koja pokazuje koliko je puta

permeabilnost u tvari veća od permeabilnosti vakuuma.

Podjela magneta s obzirom na relativnu magnetsku permeabilnost (µR):

o µR ≤ 1 - Dijamagneti o µR ≥ 1 - Paramagneti

o µR ˃˃ 1 - Feromagneti

m

A

l

INH

sr

2m

WbT

SB

000 HB

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

19. Nacrtajte magnetsko polje ravnog vodiča, kružne petlje i zavojnice ! U čemu se

razlikuju magnetske silnice od električnih ? Magnetsko polje ravnog vodiča

Magnetsko polje kružne petlje

Magnetsko polje zavojnice

Za razliku od električnih, magnetske silnice su uvijek zatvorene krivulje

20. Što je to Amperova sila i o čemu ovisi ? Na proizvoljnom primjeru objasnite

pravilo za odreĎivanje smjera Amperove sile ! Amperova sila-sila na vodič kojim teče električna struja u magnetskom polju

F=B x I x L, što znaći da Amperova sila ovisi o jakosti struje I, duljini vodiča L i

magnetskom polju B.

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

21. Što je to Lorentzova sila i o čemu ovisi ? Na proizvoljnom primjeru objasnite

pravilo za odreĎivanje smjera Lorentzove sile ! Lorentzova sila-sila magnetskog polja na slobodni naboj koji se kroz magnetsko polje

giba nekom brzinom

Ovisi o predznaku naboja q i kutu između vektora brzine i vektora magnetske

indukcije B

Pravilo desne ruke za pozitivno nabijenu

česticu

Pravilo desne ruke za negativno nabijenu

česticu

22. Što je to elektromagnetska indukcija ? Objasnite Faradayev i Lenzov zakon

elektromagnetske indukcije ! Elektromagnetska indukcija- proces stvaranja struje pomoću magnetskog polja

Faraday – Lenzov zakon elektromagnetske indukcije glasi (općenito):

Faradeyev zakon- inducirani el.motorni napon jednak je negativnoj promjeni

magnetskog toka u vremenu.

Lentzovo pravilo-električna struja koja nastaje zbog induciranog elektromotornog

naponaima takvu orijentaciju da nastojispriječiti promjenu magnetskog toka zbog koje

je nastala.(predznak minus u gornjoj jednadžbi označava Lenzovo pravilo)

23. Objasnite elektromagnetsku indukciju u ravnom vodiču !

Pomičemo li ravni vodič tako da siječemo magnetske silnice na krajevima vodiča se

pojavi električni napon. Taj napon nazivamo induciranim naponom.

Ako je vodič spojen u strujni krug, tada poteče struja koju nazivamo induciranom

strujom. Ta se pojava zove elektromagnetska indukcija.

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

24. Objasnite samoindukciju !

Kada zavojnicom teče električna struja , unutar zavojnice stvara se magnetsko polje

koje je proporcionalno jakosti struje I. Znači, ako se mijenja jakost struje kroz zavojnicu, mijenja se i magnetsko polje unutar zavojnice, pa se time mijenja i

magnetski tok kroz zavojnicu. Ta promjena magnetskog toka uzrokuje pojavu

induciranog napona u zavojnici, čiji je smjer takav da djeluje suprotno promjeni struje koje ga je uzrokovala (Lentzovo pravilo). Budući da tu indukciju uzrokuje vlastito

magnetsko polje same zavojnice, ona se naziva samoindukcija.

25. Objasnite kako nastaje izmjenična struja !

Izmjenična električna struja je ona struja koja mijenja svoju vrijednost i smjer tijekom

određenog vremenskog intervala.

Nastaje ako se svitak okreće u homogenom magnetskom polju.

26. Napišite i objasnite jednadžbu za jakost izmjenične struje !

Jednadžba: i = I0 sin (t )

27. Što su efektivne vrijednosti napona i jakosti izmjenične struje?

Efektivna vrijednost izmjenične struje-onaj iznos istosmjerne struje koji daje jednak

toplinski efekt kao izmjenična struja.

28. Nabrojite pojedinačna opterećenja u krugu izmjenične struje ! Što je to skin

efekt ?

Opterećenja u krugu izmjenične struje : Radni otpor (R), Indukcijski otpor (RL),

Kapacitivni otpor (RC).

Skin efekt- raspodjela toka električne struje kroz vodič ovisi o frekvenciji f , ili

preciznije, o frekvenciji primijenjenog napona koji je uzrokovao struju.

Skin efekt je to veći što je frekvencija struje veća, njegov utjecaj smanjuje se na dva

načina: izbjegava se izrada masivnih vodiča i za posebno visoke frekvencije izrađuju

se vodiči u obliku šupljih cijevi.

29. Objasnite kapacitivni otpor u krugu izmjenične struje ! Grafički prikažite

ovisnost kapacitivnog otpora o frekvenciji struje ! Kapacitivni otpor u krugu izmjenične struje- kada kondenzator priključimo na izvor

izmjeničnog napona on se punni i prazni, te kroz strujni krug prolazi izmjenična

struja.

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

30. Objasnite induktivni otpor u krugu izmjenične struje ! Grafički prikažite

ovisnost induktivnog otpora o frekvenciji struje ! Induktivni otpor u krugu izmjenične struje- ako je zavojnica zanemarivog ohmskog

otpora, koeficijenta samoindukcije L priključena na izvor izmjeničnog napona, kroz

nju prolazi struja koja se mijenja tijekom vremena po smjeru i po iznosu. U zavojnici se zbog toga inducira elektromotorni napon, koji se protivi uzroku indukcije.

31. Nacrtajte RLC strujni krug i objasnite impedanciju i rezonanciju strujnog kruga

Rezonancija je pojava koja se javlja u strujnom krugu kada je induktivni jalovi otpor

jednak kapicitivnom (XL=XC).

32. Snaga izmjenične struje . Što je to faktor snage i na koji ga način možemo

poboljšati ?

Snaga izmjenične struje-produkt dvije izmjenične veličine, struje i napona koje mogu

biti fazno pomaknute.

Faktor snage (cosφ)- fazni pomak između struje i napona, te je proporcionalan sa

kosinusom faznog pomaka. Iskazuje koliko se angažira prividne snage za dobivanje

djelatne snage.

cosφ=P/S; P-djelatna snaga, S-privina snaga

33. Objasnite kako nastaje trofazna struja ! Što je to linijski, a što fazni napon ?

Trofazna struja- sustav od triju međusobno fazno pomaknutih iizmjeničnih struja,

fazni pomak između pojedinih faza u simetričnom trofaznom sustavu iznosi 120°. Linijski napon- napon između dva voda trofazne linije.

Fazni napon- napon jedne faze generatora, odnosno napon na jednoj fazi generatora.

UP tUu sinmax )sin(max ti

cosUP

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

34. Objasnite spojeve trofaznog generatora !

Spoj u trokut-početak namota jedne faz spojen s krajem namota druge faze.

Spoj u zvijezdu-

35. Objasnite princip rada istosmjernog motora ! Što je to komutacija istosmjernih

strojeva ?

Istosmjerni motor- proizvodi mehaičku energiju ratacije kada nanjega priključimo

izvor istosmjerne struje.

Princip rada- kada zavojnivu u polju permanentnog magneta namagnetiziramo tako da

joj je magnetsko polje suprotnog smjera od polja permanentnog magneta, zbog

odbojne sile on će se htjeti postaviti u smjer privlačne sile (zarotirati se), kada se

krene rotirati komutator mijenja smjer struje kroz zavojnicu, a to ima za posljedicu

okretanje smjera magnetskog polja i na kraju ponovo rotacije rotora koji se ponovo postavlja u smjer privlačenja.

Komutacija istosmjernih strojeva- promjena smjera induciranog napona i struje u

svitku armature stroja.

fl II 3

fl UU 3

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.

36. Nabrojite i opišite vrste istosmjernih strojeva obzirom na način uzbude !

Strojevi s nezavisnom uzbudom-uzbudnu struju dobivaju iz nezavisnog izvora struje

(akumulator).

Strojevi s vlastitim uzbudnim generatorom-uzbudnu struju dobivaju iz malog

generatora smještenog na osovini stroja.

Paralelni strojevi-imaju namot armature i namot magneta u paralelnom spoju.

Serijski spojevi-imaju namot armature i namot magneta u serijskom spoju.

Kompaudni strojevi-kombinacija serijskih i paralelnih strojeva.

37. Objasnite princip rada transformatora ! Izvedite izraz za prijenosni omjer

transformatora !

Djelovanjem magnetskog polja zavojnice Z1 u zavojnici Z2 inducirao se napon; to je

načelo transformacije na kojem rade transformatori.

Oko vodiča kroz koji prolazi el. struja stvara se magnetsko polje. Ako se vodič svine u

zavojnicu Z1 s N1 zavoja, a zavojnica priključi na izvor napona U1, kroz zavojnicu Z1 poteći će struja I1, koja u zavojnici stvara izmjenično magnetsko polje. Približi li se

zavojnici Z1 zavojnica Z2 s N2 zavoja, magnetsko

polje zavojnice Z1 ulančuje zavoje zavojnice Z2 i u njima inducira napon (elektromotornu silu EMS), koji se na stezaljkama zavojnice Z2 može izmjeriti.

Izmjereni napon U2 na stezaljkama zavojnice Z2 je izmjeničan, iste frekvencije koju

ima i napon izvora U1.

Prijenosni omjer transformatora označava se slovom k , a računa se pomoću formule:

.

38. Objasnite princip rada asinkronih trofaznih strojeva ! Priključivanjem statorskog primarnog namota na izmjeničnu trofaznu mrežu kroz

trofazni namot proteći će trofazna izmjenična struja stvarajući rotirajuće magnetsko

polje koje rotira sinkronom brzinom i zatvara se kroz stator i rotorski sekundarni

namot

Okretno magnetsko polje inducira u vodičima rotora napone koji kroz namot rotora

tjeraju struje

Interakcijom struja rotora i okretnog magnetskog polja stvara se sila na vodiče rotora

koja zakreće rotor u smjeru za okretnim poljem.

Osnove elektrotehnike 2010./2011.

Zec Marin 2010./2011.