VOSIS/VO1P/2. semestr - LO/ZEO/1. Zápočtový test.md

ZEO - 1. Zápočtový test

Základní součástky a přechodové jevy

Dělení součástek

• dle chování:
  • pasivní (spotřebič - R, L, C, dioda, termistor, ...)
  • aktivní (zdroj - baterie, fotodioda, tranzistor, ...)
• dle kmitočtové závislosti:
  • nezávislé (rezistory, diody, tranzistory)
  • závislé
    • mění impedanci se změnou kmitočtu (C, L)
• dle závilosti proudu na napětí
  • lineární (rezistory, cívky a kondenzátory)
  • nelineární (diody, tranzistory, tyristory, ...)

Rezistor

• pasivní elektronická součástka projevující se v el. obvodu, v ideálním případě jedinou vlastností - elektrickým odporem [R]

• rezistor řadíme do obvodu z důvodu:

  • snížení velikosti elektrického proudu
  • k získání úbytku elektrického napětí

• elektrický odpor je fyzikální veličina, která charakterizuje schopnost el. vodičů vést elektrický proud

• Elektrický odpor značíme R a jednotkou je Ω (ohm)

Rezistivita

• měrný odpor vodiče
• R = Q * \frac{1}{S} [Ω;Ω*m, m, $m^2$]

Výpočet odporu a charakteristika

• R = \frac{U}{I}

Značky odporu

• neproměnný rezistor
• proměnný rezistor (potenciometr, reostat)
• nastavitelný rezistor (trimmr)
• nelineární proměnný rezistor (termistor, varistor, ...)
• fotorezistor
• topný rezistor

Dělení rezistorů

• pevné - velikost odporu se nemění
• proměnné - plynulá změna odporu v určitém rozsahu

Konstrukce pevných rezistorů

• drátové
• vrstvové
• válcové / ploché - pro povrchovou montáž (SMD)

Konstrukce proměnných rezistorů

• rotační
• posuvné

Vlastnosti rezistorů

• Jmenovitý odpor rezistoru – předpokládaný odpor součástky v ohmech
• Tolerance jmenovitého odporu rezistorů – označuje se jí dovolená odchylka od jmenovitých hodnot
• Jmenovité zatížení rezistorů neboli ztrátový výkon - výkon, který se smí za určitých podmínek přeměnit v teplo, aniž by teplota jeho povrchu překročila přípustnou velikost
• Provozní zatížení rezistorů – největší přípustné provozní zatížení rezistoru, které je určeno pro nejvyšší teplotu součástky, při které ještě nenastávají trvalé změny jejího odporu ani podstatné zkracování doby životnosti
• Největší dovolené napětí – největší dovolené napětí mezi vývody součástky, při jehož překročení by mohlo dojít k jejímu poškození
• Teplotní součinitel odporu rezistoru – určuje změnu odporu rezistoru způsobenou změnou jeho teploty. Udává největší poměrnou změnu odporu součástky odpovídající vzrůstu teploty o 1°C v rozsahu teplot, ve kterých je změna teplot vratná

Řazení rezistorů

• seriové - R = R_1 + R_2
• paralelní - \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}

Řady rezistorů

• řady jmenovitých hodnot
• typické jsou řady E – s exponenciálním rozdělením
• každá vyšší řada obsahuje vždy dvojnásobný počet hodnot

Značení proužky

• Běžně 3- 4 proužky (až 6)

1. pruh A – první platná číslice hodnoty odporu
2. pruh B – druhá platná číslice hodnoty odporu
3. pruh C – desítkový násobitel
4. pruh D – tolerance

Kondenzátory

• pasivní elektronické součástky, jejichž charakteristickou vlastností je kapacita [F]
• Kondenzátor je schopen akumulovat energii ukládáním elektrického náboje na svých elektrodách

Kapacita

• Jednotkou kapacity je farad, značí se F a je to kapacita takového uspořádání, na němž by se při napětí jeden volt nahromadil náboj jedencoulomb
• C = \frac{Q}{U} [F;C,V]

Značky kondenzátorů

• pevné
• elektrolytické
• ladící
• dolaďovací

Dělení kondenzátorů

• pevné
  • keramické
    • 1pF-100nF
    • 16-4000V
  • svitkové
    • 1nF-1µF
    • 0-1000V
  • fóliové
    • 1nF-1µF
    • 30-1000V
  • elektrolytické
    • 1µF-10mF
    • 5-400V
• proměnné
  • ladící
    • 50 pF až 500 pF
  • Dolaďovací trimry
    • 1,5 pF až 15 pF

Vlastnosti kondenzátorů

• Jmenovitá kapacita [F]
• Maximální napětí [V]
• Izolační odpor [Ω] (109 Ω)
• Ztrátový činitel tgδ (charakterizuje ztráty kondenzátoru)

Řazení kondenzátorů

• Výpočty obráceně oproti rezistoru
• Seriově – kapacita se snižuje
  • \frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}
• Paralelně – kapacita se zvyšuje
  • C = C_1 + C_2

Kapacitance (reaktance)

• zapojíme-li kondenzátor do obvodu se stejnosměrným zdrojem napětí, kondenzátor se nabije a proud jím neprochází
• V obvodu střídavého proudu kondenzátorem prochází proud (kondenzátor se nabíjí a vybíjí), který je dán vzorcem: X_C = \frac{1}{2*\omega*C}

Nabíjení kondenzátoru

• Kde τ je časová konstanta τ = R*C

Energie kondenzátoru

W = \frac{1}{2}*C*U^2

Cívky

• jsou pasivní elektronické součástky, jejichž charakteristickou vlastností je indukčnost
• jednotkou je H
• Cívky působením elektrického proudu vytvářejí magnetické pole. To v nich indukuje elektrické napětí působící proti proudu, který je vytváří

Indukčnost

• Cívka má indukčnost 1 H, jestliže změnou proudu 1 A za 1 s se v ní indukuje napětí 1 V
• koeficient úměrnosti mezi magnetickým indukčním tokem vytvářeným v tenké uzavřené vodivé smyčce a velikostí stacionárního elektrického proudu, kterým je protékána
• L=[H]

Značení cívek

• bez jádra
• s jádrem
• transformátor

Cívky rozdělení

• podle tvaru:
  • obyčejná
  • selenoid
  • toroid
• podle frekvence střídavého proudu:
  • nízkofrekvenční
  • vysokofrekvenční
• podle konstrukce:
  • s jádrem
  • bez jádra

Transformátor

• převod transformátoru: P=\frac{N_2}{N_1}=\frac{U_2}{U_1}=\frac{I_1}{I_2}
• p > 1 výstupní napětí je větší než vstupní napětí
• p < 1 vstupní napětí je menší než vstupní napětí

Cívky

• Elektromagnet - využívá se magnetické síly magnetické pole kolem cívky – např. relé
• Induktor - využívá se elektrické napětí indukované proměnným magnetickým polemkolem cívky – např. transformátor, čtecí hlavičky v pevných discích, v elektromagnetických oscilačních obvodech, tlumivka (cívka určená k blokování signálů nějaké frekvence v elektrickémobvodu, zatímco signály daleko nižších frekvencí astejnosměrný proud propouští s malým odporem)

Induktance

• Správněji induktivní reaktance
• Induktance je důsledkem přeměny energie proudového pole na energii magnetického pole
• V RL obvodech induktance způsobuje fázový posuv mezi proudem a napětím. Proud procházející obvodem se zpožďuje za napětím
• X_L = L*\omega