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.