Radomír Matonoha

Uživatel:   nepřihlášen
úvodúvodInformace o oboru Elektronické počítačové systémyInformace o oboru StrojírenstvíInformace o oboru AdministrativaInformace o oboru Silniční dopravaHlavní obrázek

Střídavý proud

 

střídavé napětí - proměnné napětí s harmonickým průběhem podle vztahu u = Um sin ωt

-   elektrickým obvodem s ním prochází střídavý proud, který má taktéž harmonický průběh

-   představuje harmonické elektrické kmitání – v energetice má  f = 50 Hz

 

obvody střídavého proudu =  střídavé obvody - obvody s ním

 

jednoduchý obvod střídavého proudu – je v něm zařazen jen jeden z prvků R, L, C

 

složený obvod střídavého proudu – je v něm více prvků

 

Obvod střídavého proudu s odporem

 

rezistance  - odpor R v obvodu střídavého proudu

-   stejný jako v obvodu stejnosměrného proudu

-   nemá vliv na fázový rozdíl střídavého napětí a proudu, v jednoduchém obvodu s odporem mají obě veličiny stejnou fázi a jejich fázový rozdíl je nulový - φ = 0

-   viz graf str. 178

 

amplituda střídavého proudu  - Im - nejvyšší hodnota, které dosahuje proud v obvodu

-   >> i = u/R = (Um sin ωt)/R = Im sin ωt

-   Im = Um/R

 

fázový posun - φ - fázový rozdíl mezi fázemi proudu a napětí v obvodu střídavého proudu

 

fázorový diagram -  Im/Um je v něm znázorněn orientovanou úsečkou – fázorem, umístěnou v souřadnicové soustavě

-   fázor svírá s osou x úhel rovný počáteční fázy při t = 0

-   viz diagram str. 178

 

Výkon střídavého proudu v obvodu s odporem

 

P = ½ Pm      I  = Im/√2     U = Um/√2

 

- >> p = ui = Ri2 = R Im2 sin2 ωt  >> Pm = RIm2

- >> z grafu na str. 179 vyplývá: W = ½ PmT = ½ RIm2T

- >> střední hodnota výkonu: P =W/T = ½ Pm = ½ RIm2

 

->> střídavý proud má střední výkon jako ustálený stejnosměrný proud:

- I2R = ½ RIm2 >> I2 = ½ Im2 >> I  = Im/√2 >> U = Um/√2

- I......efektivní hodnota střídavého proudu, U.......efektivní hodnota střídavého napětí

 

- efektivní hodnoty střídavého napětí U a proudu I odpovídají hodnotám proudu stejnosměrného, který má v obvodu s odporem stejný výkon jako daný proud střídavý

- pro výkon střídavého proudu v obvodu s odporem platí P = UI


Obvod střídavého proudu s indukčností

 

XL = ωL

 

- v cívce se podle Lenzova zákona indukuje napětí opačné polarity než zdroje – napětí předbíhá proud – graf str. 181

- >> cívka je jak dívka: nejdřív je napětí, pak proud

 

- fázový rozdíl mezi u a i je φ = π/2 >> u = Um sin(ωt + π/2) = Um cos ωt

 

induktance - XL - odpor cívky v obvodu střídavého proudu zapříčiněný indukčností cívky

-   XL = ωL

 

- >> indukčnost cívky L v obvodu střídavého proudu způsobuje fázový posun napětí před proudem o úhel φ = π/2 a ovlivňuje proud v obvodu svou induktancí

- >> induktance je přímo úměrná indukčnosti cívky a frekvenci střídavého proudu

- viz tabulka str. 183 – tato i dále

 

- vysokou induktanci mají tlumivky; skutečné cívky mají mimo induktance ještě odpor R – obvod s cívkou pak má vlastnosti složeného obvodu RL v sérii

 

Obvod střídavého proudu s kapacitou

 

XC = 1/ωC

 

- kondenzátor se po připojení do střídavého obvodu periodicky nabíjí a vybíjí, nabíjecí proud kondenzátoru je největší v okamžiku, kdy je napětí na kondenzátoru nulové – proud předbíhá napětí – graf str. 184

- >> kondenzátor se chová opačně než cívka – a protože cívka je jak dívka, je v něm nejdřív proud a pak napětí

 

- fázový rozdíl mezi u a i je φ = -π/2 >> u = Um sin(ωt - π/2) = -Um cos ωt

 

kapacitance - XC - odpor kondenzátoru v obvodu střídavého proudu způsobený jeho kapacitou

-   XC = 1/ωC

 

- >> kapacita kondenzátoru v obvodu střídavého proudu způsobuje fázový posun napětí za proudem o úhel φ = -π/2 a ovlivňuje proud v obvodu svou kapacitancí

- >> velikost impedance je nepřímo úměrná kapacitě kondenzátoru a frekvenci střídavého proudu

 


Činný výkon střídavého proudu

 

P = UI cos φ    Ps = UI

 

- v obvodech střídavého proudu s cívkou a kondenzátorem se část energie mění na neužitečné formy – v energii magnetického pole cívky nebo elektrickou energii kondenzátoru

- >> čím menší je fázový rozdíl mezi napětím a proudem v obvodu, tím větší je činný (= užitečný) výkon střídavého proudu

 

činný výkon - odpovídá té části elektrické energie dodané zdrojem, která se v obvodu za jednotku času mění v teplo nebo v užitečnou práci

-   P = UI cos φ

-   cos φ – účiník – od 0 do 1

 

zdánlivý výkon  - Ps = UI  – účiník je pak podílem činného a zdánlivého výkonu

-   [Ps] = V.A   voltampér

 

Složený obvod střídavého proudu

 

Z = √[R2 + (ωL - 1/ωC)2]     f0 = 1/2π(LC)

 

- dále uvedené platí pro obvod s RLC v sérii

- všemi prvky prochází stejný proud, napětí na nich se liší

- viz graf str. 189 a tabulka str. 183: U2 = UR2 + (UL - UC)2 >> Z = √[R2 + (ωL - 1/ωC)2]

 

impedance - Z - charakterizuje obvod jako celek

 

reaktance  - X - charakterizuje tu část obvodu, v níž se elektrická energie nemění na teplo, ale jen na magnetickou a elektrickou energii – tj. kde je cívka a kondenzátor

-   X = XL - XC

 

rezonance střídavého obvodu - případ, kdy XL = XC >> Z = R

-   >> proud v obvodu dosahuje nejvyšších hodnot

-   XL = XC >>f0L = 1/2πf0C >> f0 = 1/2π(LC)

-   f0.....rezonanční frekvence

 

Usměrňovač

 

- přeměňuje střídavé napětí na stejnosměrné

 

jednocestný usměrňovač  - obr. str. 191 – pracuje na principu diody zapojené do obvodu střídavého proudu

-   využívá se jen jedna polovina periody střídavého proudu

-   omezení pulzace výstupního napětí se v praxi dosahuje zapojením kondenzátoru paralelně ke zdroji

 

Graetzův usměrňovač - [grecův] – dvojicemi diod střídavě prochází proud a napětí pulzuje s dvojnásobnou frekvencí – obr. str. 192

-   k dokonalému usměrnění pulzujícího napětí se používají filtry s kondenzátory o velké kapacitě, rezistory a tlumivkami


Zesilovač

 

A = U2/U1

 

- zesiluje napětí různých frekvencí, jejichž amplitudu je třeba zvětšit

 

tranzistorový zesilovač  - obr. str. 194 – tranzistor je zapojen do obvodu se společným emitorem – zapojení SE

-   zesilované napětí u1 vyvolá změny proudu v obvodu báze

-   výstup zesilovače je na kolektoru – výstupní napětí má mnohem větší amplitudu

-   nastává zesílení: A = U2/U1

-   rezistor RB určuje hodnotu proudu IB0, kolektor je připojen přes RC

-   vstupní a výstupní napětí jsou v opačné fázi

-   jestliže se vstupní napětí zvyšuje, výstupní se zvyšuje a naopak

-   toto je jen jeden stupeň, v praxi se zapojuje do více stupňů


Střídavý proud v energetice

 

Generátor střídavého proudu

 

rotor – otáčivý elektromagnet

 

stator – soustava cívek, v níž se indukuje střídavé napětí

 

trojfázový alternátor - obr. str. 199 – stator tvoří tři cívky navzájem svírající úhly 120°

-   indukovaná napětí mají stejnou, hodnotu, jsou navzájem posunutá o 1/3 periody – viz graf str. 200

-   u1 = Um sin ωt, u2 = Um sin (ωt - 2π/3), u3 = Um sin (ωt - 4π/3)

 

turboalternátor - soustava alternátoru s hnacím soukolím

-   rotor je napájen stejnosměrným proudem, který se v budicím vinutí vytváří silné magnetické pole

-   budič – generátor tohoto stejnosměrného proudu

 

Trojfázová soustava střídavého napětí

 

- je založena na poznatku, že u1 + u2 + u3 = 0

- >> jeden konec každé z cívek statoru můžeme spojit do společného bodu – uzlu, ze kterého vede nulovací vodič (N)

- >> ke druhému konci cívek jsou připojeny fázové vodiče

 

fázová napětí  - mezi jednotlivými fázovými vodiči a nulovacím vodičem

-   u1, u2, u3

-   ve spotřebitelské síti 230 V

 

sdružené napětí  - mezi libovolnými fázovými vodiči

-   u12, u13, u23 – je √3krát větší než fázové

-   ve spotřebitelské síti √3.230 = 400 V

 

- v zásuvce: zdířka s nulovacím, s fázovým a se zemnícím vodičem

- dotyk fázového vodiče je životu nebezpečný

 

- některá zařízení (elektromotory aj.) – využívají všechny tři fázové vodiče – jejich obvod má tři stejné části zapojené podle spojení do hvězdy nebo do trojúhelníku – obr. str. 203

- spojení do hvězdy: jednotlivé části jsou připojeny k fázovému napětí 230 V

- spojení do trojúhelníku: jsou připojeny ke sdruženému napětí 400 V >> vyšší výkon

 


Elektromotor na trojfázový proud

 

trojfázový elektromotor -  pracuje na principu vzniku točivého magnetického pole mezi cívkami, jejichž vinutí je zapojeno do hvězdy

-   >> vektor magnetické indukce periodicky mění směr

-   viz obr. str. 205: v t = 0 směřují indukční čáry magnetického pole z cívky L3 do L2, v t = 1/3 T z L1 do L3 atd.

-   >> indukční čáry magnetického pole se otáčejí s periodou T ve směru šipky

-   části: stator, rotor

 

stator – obdoba statoru v alternátoru

 

rotor/kotva – válec s drážkami, v nichž je vinutí

 

klecové vinutí - vinutí tvořící klec o malém odporu >> magnetické točivé pole v něm indukuje velké proudy – vznikne magnetická síla, která uvede rotor do pohybu

 

motor s kotvou nakrátko  - motor s klecovým vinutím

 

- trojfázový elektromotor se vždy otáčí s frekvencí menší než je frekvence střídavého proudu

- otáčí se asynchronně

 

trojfázové asynchronní motory  - jejich chod definuje skluz 

-   s = fpfr/fp      [s] = %

-   fp – frekvence otáčení točivého pole

-   fr – frekvence otáčení rotoru

 

Transformátor

 

- zvyšuje/snižuje elektrické napětí; je založen na elektromagnetické indukci

 

jednofázový transformátor - tvoří ho primární a sekundární cívka na společném jádře

-   v libovolném závitu primární nebo sekundární cívky se indukuje napětí ui = - ∆Φ/t, na jednotlivých závitech se sčítá

-   >> u1 = - N1Φ/t  na primární a na sekundární u2 = - N2Φ/t

 

rovnice transformátoru - pro poměr efektivních hodnot napětí indukovaných na transformátoru

-   U2/U1 = N2/N1 = k

-   k.....transformační poměr transformátoru

-   k > 1: transformace nahoru

-   k < 1: transformace dolů

-   vlivem ztrát ve vinutí je sekundární napětí o 2-10 % menší, než odpovídá transformačnímu poměru

-   P1 = P2 >> U1I1 = U2I2  >> U2/U1 = I1/I2

-   >> proudy se transformují v opačném poměru počtu závitů

 

trojfázový transformátor – má tři magnetické větve, každá má vlastní primární a sekundární vinutí, která jsou spojena do trojúhelníku nebo do hvězdy


Přenos elektrické energie

 

 

- dálkový přenos se ději při vysokém napětí 110 kV, 220 kV, nebo 400 kV

- při vysokém napětí prochází vedením menší proud a ztráty jsou menší

- na menší vzdálenosti – 22 kV – na konci transformační stanice – na 3 ´ 400 V/230 V

 

uhelná elektrárna  - alternátory poháněné parními turbinami

-   energie se získává spalováním uhlí (nebo jiných paliv)

-   vnitřní energie páry se mění na mechanickou energii rotoru turbíny, který je mechanicky spojen s rotorem alternátoru, v němž se mechanická energie mění na elektrickou

 

jaderná elektrárna - pára získává vnitřní energii přeměnou jaderné energie

-   v jaderném reaktoru se štěpí atomy jaderného paliva, přičemž se uvolňuje energie

-   energie se z reaktoru přenáší do výměníku tepla, kde je tato energie předávána páře

 

vodní elektrárna - využívá energii vodního toku

-   frekvence otáčení menší než u parních turbin >> rotor tvoří elektromagnet s více póly

 

- u nás (% energie): uhelné 70 %, 27 % jaderné, 3% vodní

- 80 % ČEZ

- spotřeba elektrické energie neustále roste, zejména v průmyslu

- alternativní zdroje: fotoelektrické zdroje, větrné elektrárny


Elektromagnetické kmitání a vlnění

 

oscilátor – zdroj střídavého napětí

 

elektromagnetické kmitání – střídavá napětí a proudy

 

- viz mechanický oscilátor: T0 = 2π√(m/k)

 

Elektromagnetický oscilátor

 

oscilační obvod = obvod LC – viz schéma str. 217

-   nejjednodušší elektromagnetický oscilátor

-   nabitý kondenzátor přepojíme k cívce a vytvoříme obvod LC, ve kterém probíhá elektromagnetické kmitání podle grafu na str. 218

-   >> energie elektrického pole kondenzátoru se mění na energii magnetického pole cívky

-   kondenzátor se vybije za T/4 – v tomto okamžiku je napětí nulové a proud maximální, od tohoto okamžiku proud poklesá a v cívce se indukuje napětí opačné polarity, kterým se kondenzátor nabije >> jakmile se vybije, dosáhne proud své maximální hodnoty v opačném směru… atd.

-   kmity napětí a proudu v LC obvodu jsou navzájem posunuty o ¼ periody – je mezi nimi fázový rozdíl π/2

-   vlivem odporu oscilačního obvodu se energie elektrického a magnetického pole postupně přeměňuje na teplo

-   >> elektromagnetické kmitání oscilačního obvodu je tlumené

 

Analogie mezi mechanickým a elektromagnetickým oscilátorem

 

- v mechanickém se periodicky přeměňuje potenciální energie v kinetickou

- v elektromagnetickém energie elektrického pole v energii magnetického pole

 

Mechanický oscilátor

Elektromagnetický oscilátor

okamžitá výchylka

y

okamžitý náboj

q

rychlost

v

proud

i

potenciální energie

Ep = ½ ky2

elektrická energie

Ee = ½ q2/C

kinetická energie

Ep = ½ mv2

magnetická energie

Em = ½ Li2

síla

F

elektrické napětí

u

hmotnost

m

indukčnost

L

tuhost pružiny

k = F/y

reciprocká hodnota kapacity

1/C = u/q

 


Perioda kmitání elektromagnetického oscilátoru

 

T0 = 2π√(LC)    f0 = 1/2π√(LC)    u = Um cos ω0t     Im sin ω0t

 

vlastní kmitání elektromagnetického oscilátoru - kmitání oscilačního obvodu LC, ve kterém můžeme zanedbat jeho odpor

 

- >> napětí na kondenzátoru je stejné jako na cívce >> XC = XL  ω0L = 1/ω0C

ω0.........úhlová frekvence vlastního kmitání elektromagnetického oscilátoru

- >> ω0 = 1/√(LC) >>

 

Thomsonův vztah - pro periodu vlastního kmitání elektromagnetického oscilátoru

-   T0 = 2π√(LC) >> f0 = 1/2π√(LC)

-   >> perioda/frekvence vlastního kmitání oscilačního obvodu závisí jen na jeho parametrech – indukčnosti L a kapacitě C obvodu

-   nezávisí na podmínkách, za nichž bylo kmitání oscilačního obvodu vzbuzeno

 

- >> napětí na kondenzátoru nemá na kmitání vliv, určuje ale amplitudu napětí Um

- u = Um cos ω0t >> i = Im cos (ω0t – π/2) = Im sin ω0t

 

- výše uvedené vztahy platí jen pro ideální případ, odpor skutečného oscilátoru zanedbatelný není a kmitání je vždy tlumené – není harmonické

- při velkém tlumení se oscilátor nerozkmitá

 

Nucené kmitání elektromagnetického oscilátoru

 

- vzniká připojením elektromagnetického oscilátoru ke zdroji harmonického napětí

- oscilátor kmitá s frekvencí připojeného zdroje, nikoliv s frekvencí vlastního kmitání

- nucené kmitání je netlumené

 

- vlastnostmi oscilátoru je ovlivněna amplituda nuceného kmitání – největší je, když frekvence nuceného kmitání je rovna frekvenci vlastního kmitání ω = ω0

 

rezonanční křivka - graf závislosti Um na ω – graf str. 223

-   největší Um je v ω = ω0 – nastává rezonance elektromagnetického obvodu

-   na její tvar má vliv tlumení – při větším tlumení je maximum křivky nižší

 

generátor netlumených kmitů - oscilační obvod je v podstatě obvod s RLC paralelně – na rozdíl od RLC v sérii má při rezonanci největší impedanci – je při ní nejvyšší napětí a nejmenší proud

-   jsou-li v něm ztráty stále nahrazovány vznikne generátor netlumených kmitů

 

- rezonance má uplatnění zejména v komunikační technice: vysílač - anténa

 


Vznik elektromagetického vlnění

 

λ = cT = c/f     u = Um sin 2π(t/Tx/ λ)

 

- zdroji jsou zpravidla elektromagnetické oscilátory, může to být ale i např. elektrická jiskra aj.

- při kmitání elektromagnetického oscilátoru v něm probíhají periodické změny energie – ta ale nepřechází do okolí

- elektromagnetický vzruch se vedením šíří konečnou rychlostí – stejnou jako světlo: c = 3.108 m.s-1

 

- při velké frekvenci zdroje elektromagnetického vlnění je mezi vodiči napětí, jehož hodnota závisí na čase i na vzdálenosti od zdroje:

- >> u = Um sin ω(tτ) = Um sin 2π(t/Tx/cT)

 

vlnová délka elektromagnetického vlnění - vzdálenost, do které dospěje elektromagnetické vlnění za jednu periodu

-   λ = cT = c/f  >>

 

rovnice postupného elektromagnetické vlnění  -  u = Um sin 2π(t/Tx/ λ)

-   obdoba rovnice postupného mechanického vlnění

 

- >> dvouvodičové vedení můžeme považovat za jednorozměrnou soustavu s rozestřenými parametry – navzájem spojené prvky LC

- velká rychlost elektromagnetického vlnění je příčinou stejného napětí ve všech bodech vedení

- jako vlnění můžeme děj chápat v soustavách srovnatelných nebo větších, než je vlnová délka elektromagnetického vlnění
Elektromagnetická vlna

 

- >> je-li mezi vodiči dvouvodičového vedení napětí vysoké frekvence, je náboj ve vodičích rozložen nerovnoměrně a mezi vodiči je různá intenzita elektrického pole E – jeho hodnoty můžeme vyjádřit pomocí sinusoidy – viz str. 228

- pokud ke konci dvouvodičového vedení připojíme rezistor, ve kterém se veškerá elektromagnetická energie spotřebuje, bude proud ve stejné fázi jako napětí

 

 ->> v místech největšího napětí bude největší proud a maximální činný výkon

- současně s elektrickým polem vzniká kolem vodiče i magnetické pole – vektor B je kolmý na vektor E

- vzniká postupná elektromagnetická vlna

 

elektromagnetické pole  - časově proměnné silové pole vznikající při přenosu elektromagnetické energie dvouvodičovým vedením v prostoru mezi vodiči

-   má složku elektrickou a magnetickou

-   energie není přenášena vodiči, ale elektromagnetickým polem mezi nimi – tento děj má ráz vlnění

 

- viz mechanické vlnění – na volném konci oscilátoru dochází v odrazu zpět a vzniku stojatého vlnění

- u elektromagnetického vlnění k tomuto dochází při R → ∞

 

stojaté elektromagnetické vlnění  - při R → ∞

-   ve vedení je fázový posun napětí a proudu π/2

-   na konci vodiče je největší napětí, ale proud se blíží nule (kvůli odporu) – je tam kmitna napětí, ale uzel proudu

-   ve vzdálenosti λ/4 je situace opačná

-   ve stojaté elektromagnetické vlně je mezi E a B fázový rozdíl π/2

 

Elektromagnetický dipól

 

elektromagnetický dipól – vyzařuje energii ve formě elektromagnetického vlnění

 

půlvlnný dipól - vznikne rozevřením konců dvouvodičového vedení o délce λ/4  kolmo ke směru vedení – viz obr. str. 230

-   v odchýlených částech vznikají proudy, které mají v každém okamžiku souhlasný směr, napětí na koncích dosahuje periodicky největší hodnoty

-   >> vzniká elektrické pole zasahující do okolí

-   délka dipólu = polovina vlnové délky elektromagnetického vlnění >> půlvlnný

-   siločáry elektrické složky leží v rovině dipólu, indukční čáry magnetického pole dipólu vytvářejí soustředné kružnice v rovině kolmé k dipólu

-   >> E je kolmé na B – změny jejich velikosti mají ráz postupného elektromagnetického vlnění

-   využívá se jako anténa – největší část energie je vyzařována v kolmém směru

-   přijímač a vysílač viz dále

 


Vlastnosti elektromagnetického vlnění

 

v = c/√(εrμr)    l = ct/2

 

1. elektromagnetická vlna má dvě navzájem neoddělitelné složky

- elektrickou složku charakterizuje E a magnetickou složku B

- vektory jsou navzájem kolmé, kmity probíhají napříč, ke směru, kterým se šíří

- >> elektromagnetické vlnění je vlnění příčné

 

2. elektromagnetické vlnění je lineárně polarizované

->> směr vektorů E a B v elektromagnetické vlně se nemění

->> pokud chceme přijímat signál z vysílače, musí být přijímaí dipól orientován stejným směrem – viz obr. str. 233

 

3. elektromagnetické vlnění se odráží a projevuje jako difrakce (ohyb)

- můžeme odrážet elektromagnetické záření od vodivých ploch a tak ho směrovat

- např. parabola pro příjem satelitu, radary

- při kolmém dopadu na vodivou překážku vzniká stojaté vlnění – voz obr. str. 234

 

4. prostředí, kterým se elektromagnetické vlnění šíří, ovlivňuje svými vlastnostmi jeho λ

- v každém jiném prostředí než vakuu se elektromagnetické vlnění šíří rychlostí

- v = c/√(εrμr)

- εr......relativní permitivita prostředí, μr........relativní permeabilita prostředí

 

- tyto vlastnosti se projevují hlavně při šíření vln prostorem

- rozhlasové vysílání: dlouhé, střední, krátké a velmi krátké vlny (λ 103 – 10-1)

- televizní a družicové: kolem 10 GHz

 

radiolokace  - radar vyšle elektromagnetické záření (λ 0,01 – 0,5 m)

-   to se odrazí od vodivé překážky (letadla) zpět, radar je přijme svou parabolickou anténou

-   zjišťuje se doba t, která uplynula od vyslání impulzu, vzdálenost objektu je l = ct/2 – ze směru, kterým byl nařízen radar a vzdálenosti objektu se určí jeho poloha


Elektromagnetická interakce

 

elektromagnetická interakce - opačný jev k elektromagnetické indukci

-   >> měnící se elektrické pole vytváří pole magnetické

-   >> jevy vznikající při změnách elektrického a magnetického pole jsou symetrické >> teorie elektromagnetického pole

 

teorie elektromagnetického pole  - >> magnetické ani elektrické pole není vázáno na přítomnost nosičů náboje

-   indukční čáry obou polí se od sebe liší svým charakterem

-   v prostředí bez nábojů může existovat tak, že změny jednoho pole způsobí vznik druhého a vzájemná indukce probíhá nepřetržitě

-   vektory E a B jsou navzájem kolmé

-   obě pole jsou neoddělitelně spjata a vytvářejí jediné elektromagnetické pole

-   tato teorie je základem elektrodynamiky

 

elektrodynamika - fyzikální obor vysvětlující děje, při nichž vzniká elektrická nebo magnetická síla

-   ukázky silového působení těles viz obr str. 237:

-   nabitá tělesa se přitahují/odpuzují, vodiče, jimiž prochází proud taktéž, magnetka se v blízkosti vodiče s proudem vychyluje, vodič s proudem je v magnetickém poli uváděn do pohybu, trajektorie částice se v elektrickém a magnetickém poli zakřivuje aj.

 

- elektromagnetická interakce je jednou z nejsilnějších, gravitační interakce je mnohem slabší, dále existuje slabá a silná interakce mezi elementárními částicemi – viz jednotná teorie pole


Přenos informací elektromagnetickým vlněním

 

Sdělovací soustava

 

- slouží k přenosu informací

 

informace – zpráva, skutečnost, kterou je třeba sdělit z jednoho místa na jiné

 

schéma - viz obr. str. 239

-   Z – zdroj zprávy (akustický signál) >> M –mikrofon (akustický signál se mění na elektrický) >> K – kódování na signál vhodný v přenosu

-   >> SD – sdělovací vedení (kabel – telefonní síť) nebo

>>V – vysílač (pro bezdrátový přenos – radiokomunikační soustava VP)

 >> P – přijímač

-   D – demodulace na zprávy do původní elektronické podoby

-   R – reproduktor – zpět na akustický signál

 

mikrofon - uhlíkový - v telefonech, elektretový - nejpoužívanější

 

elektretový mikrofon -  kondenzátor s proměnnou kapacitou, jehož jednu desku tvoří membrána z vodivého materiálu a druhá je pevná

-   náboj v něm je udržován materiálem zvaným elektret

-   při pohybu membrány se mění kapacita kondenzátoru, tedy i jeho napětí

 

elektret - dielektrikum, u kterého je dosaženo trvalé polarizace a uspořádání molekul, cosi jako trvalý magnet – má trvalý elektrický náboj

 

reproduktor – má opačnou funkci než mikrofon

 

elektrodynamický reproduktor  - cívkou v silném magnetickém poli prochází proměnný proud

-   působením magnetické síly cívka kmitá, její pohyb se přenáší na membránu ze speciálního papíru a ta budí v okolním prostoru zvukové vlnění


Vysílač

- viz str. 242

 

oscilátor - základ vysílače

-   zdroj elektromagnetických kmitů vysoké frekvence fv, která je nosnou frekvecí vysílače (nosné frekvence jsou stanoveny podle mezinárodních dohod)

-   dlouhé vlny, střední vlny, krátké vlny, I. televizní pásmo, VKV, III. televizní pásmo, IV. a V. televizní pásmo

 

modulátor - moduluje se v něm vysokofrekvenční kmitání z oscilátoru nízkofrekvenčním akustickým signálem  fn – druhy viz grafy str. 243

-   druhy modulace  - amplitudová – amplituda vysokofrekvenčních kmitů uv se mění nízkofrekvenčním signálem un a vzniká výsledný modulovaný signál

-   frekvenční – amplituda nosných kmitů je konstantní, mění se jejich frekvence – takto modulovaný signál je složitý, na jeho přenos je potřeba širší pásmo frekvencí – používá se u vysílačů VKV

-   impulzová – mobily – akustický signál analogového průběhu se převádí na digitální signál pomocí analogově digitálního převodníku, tímto digitálním signálem je pak frekvenčně modulován vysílač – tyto signály jsou pak přijímány základovými stanicemi, které vytvářejí navzájem síť

 

koncový stupeň vysílače -  zesiluje modulovaný vysokofrekvenční signál, aby měl dostatečný výkon

 

vysílací anténa - vyzařuje výsledný vysokofrekvenční signál do prostoru

-   rozhlasové vysílače – půlvlnné dipóly

 

Přijímač

- viz str. 244

 

anténa – vstupní část přijímače; elektromagnetický dipól

 

laditelný oscilační obvod – ladí na nosnou frekvenci vysílače

 

vysokofrekvenční zesilovač – rezonančně zesiluje přijatý signál

 

demodulátor - nízkofrekvenční signál odpovídající akustickému se v něm oddělí od vysokofrekvenční složky

-   viz nákres & graf str. 245 – k demodulaci se používá dioda, která vysokofrekvenční signál jednocestně usměrní, tento signál je pak vyhlazen filtračním kondenzátorem Cf, který zkratuje vysokofrekvenční složku, ale nízkofrekvenční netlumí

 

nízkofrekvenční zesilovač – zesiluje výsledný nízkofrekvenční signál a přivádí do reproduktoru


Princip televize

 

- elektrický obrazový signál vzniklý v kameře je v podobě televizního signálu přenášen elektromagnetickým vlněním k anténě spojené s televizním přijímačem

- obrazový signál vzniká v televizní kameře: polovodičové snímací prvky

- obraz se rozkládá na sled řádek – jeden televizní snímek tvoří 625 řádek a za sekundu se vytvoří 25 snímků (tzn. 50 půlsnímků za sekundu – sudé+liché), doplněním o synchronizační impulzy vzniká videosignál

- televizní signál vyzařovaný anténou má dvě složky: audiosignál a videosignál

 

- k příjmu slouží přijímač pracující na obdobném principu jako rozhlasový VKV přijímač (viz výše)

- akustická složka se převede stejně jako v rozhlasovém přijímači

- obrazová složka je zpracována v obrazové části – viz obr. str. 247

- zesílený signál se demoduluje a získaný videosignál se po zesílení obrazovým zesilovačem přivádí na elektrody

- potenciál elektrod se mění, tím je ovlivňován proud elektronů, které v obrazovce dopadají na stínítko a způsobují jeho záření

- elektronový paprsek se po stínítku pohybuje v řádcích, podle průběhu videosignálu se mění jas stínítka a vzniká obraz

- z obrazového zesilovače se dále získává pomocný signál pro synchronizaci obrazu, který se přivádí do oddělovače synchronizačních impulzů, odkud vycházejí impulzy řídící napětí pro řádkový (vodorovný) a snímkový (svislý) rozklad

 

- barevný obraz – skládá se ze tří barevných signálů – RGB – v kameře se získají dva signály: jasový a barvonosný – jasový viz výše, barvonosný – o jakou jde barvu

- různé systémy jeho přenosu: v Evropě zatím PAL, dnes  digitální televize a digitální rozhlas





Přiložené soubory

Na tuto stránku byly připojeny následující soubory:

#1

Dokument aplikace Microsoft Word

DOC

Informace o souboru
Jméno:zadani---stridavy-proud.doc
Popis:--
Velikost:       210 kb
Staženo:8751x
Nahráno:04. března 2009
Stažení souboru

Pro stažení souboru klikněte na odkaz

[   Stáhnout soubor   ]


#2

Dokument aplikace Microsoft Word

DOC

Informace o souboru
Jméno:reseni---stridavy-proud.doc
Popis:--
Velikost:       492 kb
Staženo:1395x
Nahráno:04. března 2009
Stažení souboru

Pro stažení souboru klikněte na odkaz

[   Stáhnout soubor   ]



Aktualizováno:   04. března 2009 18:10:35

Stránka byla zobrazena:   3792x