Första likströmmen Källa - Last Vatten / Elektricitet
Transcription
Första likströmmen Källa - Last Vatten / Elektricitet
Likströmskretsar Industrial Electrical Engineering and Automation Första likströmmen I verkligheten På pappret – – – – År 1800 Voltas stapel Första batteriet Kontinuerlig ström Vatten / Elektricitet Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Källa - Last • Volta Europa: USA: Ideal Tryck Flöde Volym Energi Säkring OBS: V, E, U Spänning Ström Laddning Energi (över R) (genom R) i= dq ⎡ C ⎤ = A⎥ ⎢ dt ⎣ s ⎦ Alltså flöde Spänning då? Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Vad är då ström? Effekt • Ska ju motsvara tryck… • En pump som arbetar med ett visst tryck och ett visst flöde utvecklar effekten: tryck · flöde • Detta kan jämföras med: spänning · ström (U · I) vilket också är effekt • Spänningen är alltså ”trycket bakom elektronerna” Källor Ett annat sätt att se på det är att spänningen bestämmer hur mycket energi en laddning har, dvs dW U= dq eftersom: I= dq dW dq dW ⇒U ⋅I = ⋅ = =P dt dq dt dt Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation • Ideal spänningskälla – Konstant spänning över källan – Kretsen bestämmer strömmen från källan • Batteri – Ideal spänningskälla i serie med resistans • Ideal strömkälla – Konstant ström från källan – Kretsen bestämmer spänningen över källan eller: U eller: Resistans Kortslutning Verkligheten: Europa: USA: I I + U OHMS LAG: _ U = R⋅I + U R= U ⎡V ⎤ = Ω⎥ I ⎢⎣ A ⎦ Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Resistans _ U2 R=0 U2 = U1 I=∞ U2 U1 R=∞ U2 = U1 I=0 Teckenkonventioner Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Beteckningar U1 Avbrott + U _ Avger effekt: Upptar effekt: strömmen ut ur + strömmen in i + Samma punkt: sluten slinga Kirchhoffs lagar I=U/R R U 0V Samma ström oberoende av jordreferensen Jfr. I=(U1-U2)/R U1 R U2 Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Jord Spänningslagen: Summan av spänningarna i en sluten slinga är noll Strömlagen: Summan av alla strömmarna till och från en nod är noll 0V Kirchhoffs spänningslag Kirchhoffs strömlag Industrial Electrical Engineering and Automation Exempel Industrial Electrical Engineering and Automation Exempel Bestäm spänningarna U1, U2 och U3 Bestäm strömmen I Rserie = R1 + R2 + R3 + R4 Parallellkoppling Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Seriekoppling Spänningen över resistanser i serie fördelar sig i enligt förhållandet mellan resistanserna U1 = U R1 R1 + R2 + R3 R parallell = 1 1 1 1 + + + R1 R2 R3 R4 Specialfall: 2 resistanser R parallell = R1 ⋅ R2 R1 + R2 Strömdelning Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Spänningsdelning 1 Strömmen genom parallellkopplade resistanser fördelar sig enligt förhållandet mellan inversen av resistanserna Specialfall: 2 resistanser I1 = I R2 R1 + R2 I2 = I R1 R1 + R2 Nodspänningsmetoden Beräkna strömmarna I1, I2, I3, I4 Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Exempel Kirchhoffs strömlag ger: I1 − I 2 − I 3 = 0 Va − Vb Vb − Vc Vb − Vd − − =0 R1 R2 R3 Spänningskälla mellan noder Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Va − Vb R Nodspänningsmetoden Nodspänningsmetoden • Välj en nod till referensnod (V0) • Referera alla andra nodspänningar till referensnoden • Använde Kirchhoffs strömlag och Ohms lag på alla noder utom referensnoden (V1, V2) OBS: Va och Vb redan kända, behövs inga ekvationer • Ekvationssystem med lika många oberoende ekvationer som obekanta I= Betrakta V1 och V2 som en nod, supernod U a − V1 V1 V2 − − + IC = 0 R1 R2 R3 Ytterligare en ekvation ges av V2 − V1 = U b Industrial Electrical Engineering and Automation Nodspänningsmetoden Exempel Vad blir strömmarna?