Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków

310 Pages·2012·20.851 MB·Polish

by  Paweł Hempowicz

PODRĘCZNIKI AKADEMICKIE * MECHANIKA
O Autorach:
j | • Zespół autorski tworzą wieloletni wykładowcy wyższych
i' !' : szkół technicznych w Warszawie, Gdańsku i Radomiu
11 oraz pracownicy naukowi instytutu Energetyki w Warszawie.
1 Wszelkie uwagi na temat książki prosimy kierować
I 1 pod adresem poczty elektronicznej Autorów:
i i
;; [email protected]
•| [email protected]
eHektrotechnika
[email protected]
[email protected]
i elektroniica
dla
tinieeHekt ryków
Opiniodawcy wyd. V
prof. dr hab. inż. Toman Barłik (roztłz. 2 i 7),
prof. dr hah. inż. Mieczysław Henny (podrozdz. 5.3),
dr inż. Stefan Niestypski (roztłz. 6),
ilr inż. Wiesław !}artyka (rozdz. 4, podrozdz. 5.1),
myr inż.. Alicja f'eczyiiska (podrozdz. 5.2),
dr inż. Maciej /'ouinski (roztłz. 3) i
Redaktorzy wyd. V
inż.. Tech Oleksiak (roztłz. 2, 4 -:-7), ¡rena Buchałska (roztłz. ł, 3)
Spis treści
Okładkę i sirony tytułowe W podręczniku podano podstawowe prawa, pojęcia i układy 1, Podstawy elektrotechniki 11'
tło serii projektował z elektrotechniki i elektroniki. Przedstawiono zasady działania
Wojciech ./. Steifer przyrządów pomiarowych, maszyn elektrycznych, transformatorów, tioe. tir inż. Robert Kiełsznia. prof. tir inż. Andrzej Pi/aiowicz, tir inż. Alicja Zielińska
urządzeń elektronicznych i wybranych układów cncrgoełektronicznych.
Rcdak tor techniczny Omówiono urządzenia tło wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii 1.1. Pojęcia podstawowe i jednostki miar..................................................................................... li
Gmzywi Miazek elektrycznej. 1.2. Pole elektrostatyczne, kondensatory . . 15
Wicie uwagi poświęcono pomiarom wielkości elektrycznych 1.3. Obwód elektryczny.......................................................................................... 23
Korekta
Zespól i nieelektrycznych metodami elektrycznymi oraz sposobom 1.3.1. Idementy obwodu elektrycznego. Prawo Ohma.................................................................... 23
użytkowania energii elektrycznej. 1.3.2. Rezystancja przewodników........................................................................................................... 26
Przygotowanie do druku Podręcznik jest przeznaczony dla studentów wydziałów 1.3.3. Prawa Kirehhoffa............................................................................................................................ 27
Drukarnia nieelektrycznych, przede wszystkim mechanicznych, wyższych szkól
1.3.3. Liniowy obwód prądu stałego...................................................................................................... 29
Naukowo-Techniczna technicznych. Może być również przydatny dla uczniów liceów
1.3.5. Sposoby łączenia źródeł i rezystorów w liniowym obwodzie prądu stałego . . 29
profilowanych oraz. inżynierów nieelektryków.
1.3.6. Hncrgia i moc, prawo Jouleki..................................................................................................... 32
1.3.7. Metody rozwiązywania liniowych obwodów prądu stałego.........................................’ 33
1.3.8. Nieliniowy obwód elektryczny prądu stałego......................................................................... 44
1.3.9. Przepływ prądu przez, elektrolity. Akumulatory................................................................... 46
1.4. Pole przepływowe prądu stałego............................................................................................. 49
1.5. Magnetyzm i elektromagnetyzm.................................................................................................. 51
(0 Copyright by Wydawnictwa Naukowo-Techniczne
Warszawa i 07 I , 1909, 2003 1.5.1. W stęp.................................................................................................................................................... 51
1.5.2. Pole magnetyczne.............................................................................................................................. 51
i 07 i - wydanie pierwsze 1.5.3. Indukcja magnetyczna.................................................................................................................. 52
1978 wydanie drugie częściowo zmienione 1.5.4. Siła działająca na przewód z. prądem w polu magnetycznym. Prawo Ampere’a 52
1001 - wydanie trzecie częściowo zmienione 1.5.5. Siła działająca na ładunki elektryczne poruszające się w polu magnetycznym 54
1005 -— wydanie czwarte częściowo zmienione i uaktualnione 1.5.6. Strumień indukcji magnetycznej. Rurka indukcji............................................. 54
1000 - - wydanie piąte częściowo zmienione
1.5.7. Pole magnetyczne w środowisku jednorodnym. Natężenie pola magnetycznego 55
1.5.8. Siły wzajemnego oddziaływania między przewodami z prądem................................... 57
Al! Righls Reserved
1.5.9. Magnesowanie cial............................................................................................................................. 59
Printed in Polami
1.5.10. Prawo przepływu............................................................................................................................. 64
Utwór w całości ani we fragmentach nie może hyc powielany ani 1.5.11. Obwód magnetyczny....................................................................................................................... 66
rozpowszechniany za pomoc:) urządzeń elektronicznych, mechanicznych, 1.5.12. Prawo Ohma i prawa Kirehhoffa dla obwodów magnetycznych................................... 67
kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczany 1.5.13. Obliczanie obwodów magnetycznych..................................................................................... 70
ant rozpowszechniany w postaci cyfrowej zarówno w Internecie,
1.5.14. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Siia elektromotoryczna indukowana . 73
jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich.
1.5.15. Zjawisko samoindukcji. Siła elektromotoryczna indukcji własnej. Indukcyjność
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne własna.................................................................................................................................................. 76
00-048 Warszawa, ul. Mazowiecka 2¡4 1.5.16. Lnergia pola magnetycznego cewki o indukeyjnośei L .................................................... 78
tel. [phone], e-mail: wiUf/ńwni.pl 1.5.17. Zjawisko indukcji wzajemnej. Siia elektromotoryczna indukcji wzajemnej . . 79
www.wnt.pl 1.5.18. Prądy w irow e.................................................................................................................................. 81
1.6. Obwód elektryczny jednofazowy prądu sinusoidalnego................................................... 82
ISBN 83-204-3158-1 1.6.1. W stęp................................................................................................................................................... 82
5
1.6.2. Powstawanie pr;|du .sinusoidalnego...................................................................................... <'3 2.7. Wzmacniacze elektroniczne........................................................................................................ 173
1.6.3. Wartość średnia i skuteczna prądu i napięcia............................................................... 85 2.7.1. Wzmacniacz rezystaneyjny (oporowy) ze wspólnym emiterem H7i . . . . 173
1.6.4. Moc i praca w obwodzie pn|du sinusoidalnego............................................................... 47 2.7.2. Wzmacniacz w układzie wspólnegok olektora WC....................................................... 186
1.6.3. Przebiegi sinusoidalne przedstawione w postaci obracających się wektorów . . 89 2.7.3. Wzmacniacze wielostopniowe .................................................................................... 189
1.6.6. Wielkości sinusoidalnie zmienne przedstawione jako wektory na płaszczyźnie 2.7.4. Wzmacniacze selektywne.............................................................................................................. 192
zmiennej zespolonej................................................................................................................. 61 2.7.5. Wzmacniacze m ocy................................................................................................................... 195
1.6.7. Zastosowanie liczb zespolonych do obliczeń obwodów prądu sinusoidalnie 2.7.6. Wzmacniacze prądu stałego.................................................................................................. 202
zmiennego........................................................................................................................................ 63 2.8. Generatory.................................................................................................................................... 211
1.6.8. Analizti obwodu prądu sinusoidalnego złożonego z pojedynczych idealnych 2.8.1. W stęp............................................................................................................................................... 211
elementów li, !.., C ....................................................................................................................... 63 2.8.2. Ogólne warunki generacji drgań ■ . . . . 212
1.6.9. Analiza obwodu pr;|du sinusoidalnego złożonego z idealnych elementów li, !., 2.8.3. Generatory l.C .............................................................................................................................. 213
C poleczonych szeregowo...................................................................................................... 100 2.8.4. Generatory LC o zwiększonej stabilności częstotliwości................................................. 216
1.6.10. Analiza obwodu pr;|du sinusoidalnego złożonego z idealnych elementów li, L, 2.8.5. Generatory kwarcowe.................................................................................................................. 217
C pohiczonych równolegle...................................................................................................... 103 2.8.6. Generatory R C .............................................................................................................................. 218
1.6.11. Zjawisko rezonansu.................................................................................................................. 105 2.8.7. Generatory sygnałów niesinusoidalnych........................................................................... 222
1.6.12. Obwody sprzężone....................................................................................................................... 1 10 2.9. Modulacja i dcmodulacja........................................................................................................ 229
1.6.13. Czwórniki........................................................................................................................................ III 2.9.1. W stęp.............................................................................................................................................. 229
1.6.14. Stany nieustalone w obwodach zawierających elementy li, L, C ............................. 113 2.9.2. Modulacja i dcmodulacja amplitudy................................................................................. 230
1.7. Okresowy niesinusoidalny prąd i napięcie w obwodzie elektrycznym . . . . 123 2.9.3. Modulacja i dcmodulacja częstotliwości............................................................................. 232
1.7.1. Rozwinięcie funkcji okresowej w szereg Fouriera.......................................................... 123 2.10. Układy impulsowe........................................................................................................................ 234
1.7.2. Obliczanie prt|du i napięcia w obwodzie elektrycznym liniowym przy niesinusoida­ 2.10.1. Wiadomości ogólne.................................................................................................................. 234
lnej ........................................................................................................................................ 124 2.10.2. Przerzutnik bistabilny.................................................................................................................. 235
1.8. Układy trójfazowe........................................................................................................................ 125 2.10.3. Przerzutnik monostabilny....................................................................................................... 238
1.8.1. Pojęcia podstawowe.................................................................................................................. 125 2.10.4. Przerzutnik Sehmitta.................................................................................................................. 240
1.8.2. Prtjd i napięcie w układach trójfazowych symetrycznych........................................ 128 2.11. Układy cyfrowe............................................................................................................................. ?42
1.8.3. Prąd i napięcie w układach trójfazowych niesymetrycznych.................................. 134 2.11.1. Wiadomości ogólne.................................................................................................................. 242
1.8.4. Moc w układach trójfazowych............................... 135 2.11.2. Podstawowe elementy logiczne............................................................................................ 243
1.8.5. Pole magnetyczne wirujące...................................................................................................... 137 2.11.3. Realizacja funkcji złożonych................................................................................................. 247
1.8.6. Zastosowanie układów trójfazowych................................................................................ 139 2.11.4. Rodzaje i właściwości bramekl ogicznych................................................ 248
1.8.7. Kompensacja mocy biernej....................................................................................................... 145 2.11.5. Przerzutniki i liczniki.................................................................................................................. 251
Wykaz ważniejszych oznaczeń . . . 147 2.11.6. Pamięci półprzewodnikowe...................................................................................................... 256
Literatura........................................................................................................................................ 146 2.11.7. Systemy mikroprocesorowe...................................................................................................... 258
2.11.8. Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe................................................ 262
2.12. Źródła zasilające....................................................................................................................... 266
2. Podstawy elektroniki 150 2.12.1. Uwagi ogólne............................................................................................................................. 266
2.12.2. Prostowniki................................................................................................................................... 267
ilr In::, .hm S::ymr::yk
2.12.3. F iltry ............................................................................................................................................. 269
2.1. Diody półprzewodnikowe....................................................................................................... 150 2.12.4. Stabilizatory napięcia stałego................................................................................................ 270
2.1.1. Wiadomości ogólne.................................................................................................................. 150 2.13. Wybrane przykłady zastosowania układów elektronicznych..................................... 276
2.1.2. Dioda warstwowa........................................................................................................................ 153 2.13.1. Zastosowanie elektroniki w miernikach wielkości elektrycznych............................. 276
2.1.3. Dioda Zcnera.............................................................................................................................. 154 2.13.2. Zastosowanie elektroniki \\ miernictwie przemysłowym.............................................. 279
2.1.4. Dioda elektroluminescencyjna LED................................................................................ 154 2.13.3. Zastosowanie elektroniki do badań materiałów................................................................. 280
2.1.5. .' Dioda pojemnościowa, warikap (waraktor)....................................................................... 155 2.13.4. Zastosowanie urządzeń elektronicznych do wizualnej analizy zjawisk . . . . 282
2.1.6. Fotodioda i fotoogniwo............................................................................................................. 156 2.13.5. Zastosowanie urządzeń elektronicznych w automatyce.............................................. 285
2.1.7. Transoptor (sprzęgacz optyczny)........................................................................................... 157 Wykaz ważniejszych oznaczeń................................................................................................ 287
2.2. Tranzystor warstwowy bipolarny........................................................................................... 158 Literatura....................................................................................................................................... 288
2.2.1. Zasada działania tranzystora................................................................................................. 158
2.2.2. Tranzystor jako czwórnik i jegop arametry....................................................................... 162
2.3. Tranzystor unipolarny............................................................................................................. 164 3. Pomiary wielkości elektrycznych i nieelektrycznych 290
2.3.1. Tranzystor unipolarny złączowy (FE T)................................................................................ 164 l>rqf. ilr in::. /llltlrzij lttisnw.sk i
2.3.2. Tranzystor unipolarny z izolowaną bramką (MOSFET).............................................. 165
2.4. Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką...................................................................... 166 3.1. Przyrządy pomiarowe elektromechaniczne..................................................................... 290
2,3. Tyrystory krzemowe diody sterowane......................................................................... 167 3.1.1. Uwagi ogólne o pomiarach i przyrządach pomiarowych.............................................. 290
2.6. Układy scalone.............................................................................................................................. 171 3.1.2. Przyrządy magneloelektryeznc................................................................................................. 293
6 7
3.1.3. Przyrządy elektromagnetyczne................................................................................................. 297 4.6. Silniki indukcyjne (asynchroniczne)...................................................................................... 395
3.1.4. Przyrządy elektrodynamiczne................................................................................................. 298 4.6.1. B udow a......................................................................................................................................... 395
3.1.5. Liczniki indukcyjne.................................................................................................................. 300 4.6.2. Zasada działania silnika indukcyjnego trójfazowego.................................................... 397
3.1.6. Rejestratory................................................................................................................................... 301 4.6.3. Sposoby rozruchu silników indukcyjnych trójfazowych.....................................................405
3.1.7. Przckladniki................................................................................................................................... 302 4.6.4. Silniki indukcyjne jednofazowe..................................................................................................406
3.2. Metody pomiarów wielkości elektrycznych..................................................................... 304 4.6.5. Silniki liniowe indukcyjne..............................................................................................................407
3.2.1. Pomiar napięcia i pnidu............................................................................................................ 304 4.6.6. Silniki elektryczne wykonawcze (SW).......................................................................................410
3.2.2. Pomiar rezystancji....................................................................................................................... 305 4.7. Drgania i hałas maszyn elektrycznych.......................................................................................416
3.2.3. Pomiar indtikcyjności.................................................................................................................. 308 Wykaz ważniejszych oznaczeń.......................................................................................................418
3.2.4. Pomiar pojemności.................................................................................................................. 311 Literatura..............................................................................................................................................420
3.2.5. Pomiar mocy i energii............................................................................................................ 312
3.3. Przetwarzanie wielkości nieelektrycznych iki elektryczne........................................ 316
5. Użytkowanie energii elektrycznej 421
3.3.1. Uwagi ogólne............................................................................................................................. 316
3.3.2. Pomiary temperatury................................................................................................................... 320 dr inż. Paweł Hompowicz
3.3.3. Pomiary wielkości mechanicznych....................................................................................... 324
3.3.4. Pomiary natężenia przepływu................................................................................................. 339 5.1. Napęd elektryczny.......................................................................................................................421
5.1.1. Charakterystyki mechaniczne........................................................................................................421
3.3.5. Pomiary przepływu ciepła....................................................................................................... 340
Wykaz ważniejszych oznaczeń................................................................................................ 34 I 5.1.2. Regulacja prędkości kątowej silników elektrycznych...........................................................427
5.1.3. Regulacja prędkości kątowej silników prądu stałego...........................................................427
Literatura........................................................................................................................................ 342
5.1.4. Regulacja prędkości kątowej silnika bocznikowego...........................................................428
5.1.5. Regulacja prędkości kątowej silnika szeregowego...........................................................438
4. Maszyny elektryczne i transformatory 343 5.1.6. Regulacja prędkości kątowej silników prądu przemiennego...............................................440
5.1.7. Marnowanie silników elektrycznych.............................................................................................445
dr inż. Żurawski 5.1.8. Hamowanie silników bocznikowych prądu stałego..................................................................446
5.1.9. Marnowanie silników szeregowych prądu stałego.................................................................449
4.1. W stęp............................................................................................................................................... 343
5.1.10. Marnowanie silników indukcyjnych.............................................................................................451
4.2. Budowa maszyn elektrycznych............................................................................................ 343
4.3. Maszyny prądu stałego............................................................................................................. 346 5.1.11. Wielomaszynowe układy napędowe 454 •
5.1.12. Dobór silnika napędowego......................................................................................................456
4.3.1. Budowa ......................................................................................................................................... 346
5.1.13. Sprzęgła elektromagnetyczne.......................................................................................................459
4.3.2. Zasada działania i zależności podstawowe..................................................................... 347
5.1.14. Luzowniki (zwalniaki).................................................................................................................466
4.3.3. Straty energii i sprawność maszyn...................................................................................... 350
4.3.4. Oddziaływanie twornika............................................................................................................. 350 5.2. Oświetlenie elektryczne...................................................................................................................467
5.2.1. Pojęcia podstawowe, jednostki........................................................................................................467
4.3.5. Komutacja ................................................................................................................................... 350
4.3.6. Rodzaje maszyn.............................................................................................................................. 352 5.2.2. Idektryczne źródła światła.............................................................................................................470
4.3.7. Właściwości prądnic.................................................................................................................. 354 5.2.3. Oprawy oświetleniowe..................................................................................................................479
4.3.8. Właściwości silników.................................................................................................................. 357 5.2.4. Wiadomości ogólne o oświetlaniu............................................................................................485
4.4. Maszyny synchroniczne............................................................................................................. 360 5.3. Rlektrotermia ....................................................................................................................................490
4.4. i. Budowa ......................................................................................................................................... 360 5.3.1. Nagrzewanie rczystancyjnc (oporowe).......................................................................................490
4.4.2. Zasada działania prądnicy synchronicznej.......................................................................... 362 5.3.2. Nagrzewanie elektrodowe..............................................................................................................492
4.4.3. Bieg jałowy i stan zwarcia....................................................................................................... 365 5.3.3. Nagrzewanie lukowe.........................................................................................................................494
4.4.4. Praca prądnicy na sieć własną................................................................................................. 367 5.3.4. Nagrzewanie indukcyjne...................................................................................................................496
4.4.5. Współpraca prądnicy z siecią sztywną................................................................................ 369 5.3.5. Nagrzewanie pojemnościowe.........................................................................................................499
4.4.6. Synchronizacja............................................................................................................................. 371 5.3.6. Nagrzewanie promiennikowe........................................................................................................499
4.4.7. Silnik synchroniczny.................................................................................................................. 372 Wykaz ważniejszych oznaczeń............................................................................................... 501
4.4.8. Alternatory................................................................................................................................... 374 Literatura....................................................................................................................................... 501
4.4.9. Silniki skokowe............................................................................................................................. 378
4.5. Transformatory............................................................................................................................. 384 6. Ur/.gdzenia do wytwarzania, przesyłu i rozdziału
4.5.1. B udow a......................................................................................................................................... 384 energii elektrycznej 503
4.5.2. Stan jałowy transformatora jednofazowego..................................................................... 385
prnf. ilr inż. Aiulrr.cj PHalawic::. ilr inż. Alicja Zhjińsku
4.5.3. Stan obciążenia transformatora jednofazowego............................................................... 388
4.5.4. Stan zwarcia transformatora................................................................................................. 390 6.1. 1‘ujęcia podstawowe.................................................................................................................. 507
4.5.5. Praca równoległa transformatorów...................................................................................... 391 6.1.1. Kncrgelyka.................................................................................................................................. 503
4.5.6. Transformatory trójfazowe...................................................................................................... 39! 6.1.2. Llektrocnergetyka....................................................................................................................... 504
4.5.7. Regulacja napięcia w transformatorze................................................................................ 393 6.2. System ciekIroonergelyc/.ny...................................................................................................... 507
4.5.8. Autotransformatory.................................................................................................................. 394 6.2.1. Wytwarzanie energii elektrycznej........................................................................................... 507
8 9
6.2.2. Przesył energii elektrycznej w SEE..................................................................................... 509 Podstaw )/ elektrotechniki
6.2.2. Rozdział energii elektrycznej w SEE....................................................................................... 511
6.3. Elementy systemu elektroenergetycznego............................................................................ 515
6.3.1. Wymagania ogólne i środowiskowe...................................................................................... 515
6.3.2. Wymagania stawiane siuciom i instalacjom...................................................................... 520
6.3.3. Układy sieci.................................................................................................................................... 521
6.3.4. Elektrownie.................................................................................................................................... 524
6.3.5. Linie elektroenergetyczne........................................................................................................ 525
6.3.6. Stacje elektroenergetyczne....................................................................................................... 529
6.3.7. Instalacje elektryczne................................................................................................................... 538
i
6.3.8. Jakość energii elektrycznej....................................................................................................... 554
6.4. Zabezpieczenia przeciwzakłóceniowe................................................................................ 557
6.4.1. Rodzaje zakłóceń i ograniczanie icli skutków................................................................ 557
6.4.2. Ochrona sieci elektroenergetycznych przed przepięciami............................................... 560
6.4.3. Rodzaje zabezpieczeń przekaźnikowych........................................................................... 561
6.4.4. Zabezpieczenia linii, transformatorów i automatyka sieciowa..................................... 563
6.4.5. Zabezpieczenia silników............................................................................................................. 565
LI. Pojęcia podstawowe i jednostki miar
6.5. Ochrona przed porażeniem prgdem elektrycznym......................................................... 566
6.5.1. Oddziaływanie pnjdu elektrycznego na organizm ludzki............................................ 566
6.5.2. Układy sieciowe w ochronie przed porażeniem................................................................ 571 Zjawisko elektryczności, mimo szerokiego rozwoju wiedzy o teorii elektryczno­
6.5.3. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa)............................. 574
ści, nie zostało dotychczas dokładnie wyjaśnione. Stosunkowo dobrze można je
6.5.4. Ochrona przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa)....................................... 574
wytłumaczyć, operując fizycznym modelem budowy materii. Według teorii,
6.5.5. Zasada działania wyłącznika ochronnego różnicowoprtjdowego............................. 578
6.5.6. Ochrona przed przerzutem wysokiego napięcia ws tacjach transformatorowych 579 której podstawy podał Niels Bohr, atom pierwiastka składa się z elektronów
Wykaz ważniejszych oznaczeń................................................................................................ 580 i jądra, złożonego z protonów i neutronów. Elekł ron jest elementarnym nośnikiem
Literatura........................................................................................................................................ 581 ujemnego ładunku elektrycznego, równego 1,6- 10“ 111 C (1 C — jeden kulomb,
jednostka ładunku elektrycznego). Elektron odznacza się małą masą (masa
7. Wybrane układy energoelektroniki 582 spoczynkowa elektronu wynosi 9,108 • 10“ •” kg), co pozwala na la twe nadawanie
mu przyspieszeń (dodatnich lub ujemnych). Jądro atomu pierwiastka ma
dr ¡II.i. T/ideita:: Tombonmski
ładunek dodatni; jego nośnikami sa protony. Ładunek dodatni protonu jest
7.1. Wiadomości wstępne.................................................................................................................. 582 równy co do wartości ładunkowi elektronu. Neutrony, których masa jest
7.2. Prostowniki niestcrowanc....................................................................................................... 583
w przybliżeniu równa masie protonu, są elektrycznie obojętne — nie mają
7.2.1. Prostownik jednopulsowy....................................................................................................... 583
ładunku.
7.2.2. Prostowniki dwupulsowe....................................................................................................... 585
7.2.3. Prostowniki trójfazowe............................................................................................................. 587 Elektrony atomów krążą wokół jąder po orbitach. Ładunek jądra atomu
7.2.4. Charakterystyka zewnętrzna prostownika.......................................................................... 589 jest równy ładunkowi elektronów, a zatem atom jest na zewnątrz elektrycznie
7.3. Prostowniki sterowane............................................................................................................. 590 obojętny. Atomy różnych pierwiastków różnią się między sobą liczbą elektro­
7.3.1. Prostownik sterowany jednopulsowy................................................................................ 591
nów, protonów i neutronów. Liczba elektronów w atomie pierwiastka jest równa
7.3.2. Prostowniki sterowane wielopulsowe................................................................................ 595
jego liczbie atomowej, np. atom wodoru składa się z jednego elektronu i jednego
7.3.3. Prostowniki nawrotne (rewersyjne)...................................................................................... 598
7.4. Łączniki i sterowniki prądu przemiennego.................................................................... 599 protonu, a jego liczba atomowa jest równa jedności. Elektrony w stanie
7.4.1. Układy jednofazowe.................................................................................................................. 600 niewzbudzonym znajdu j-ą się na orbitach położonych blisko jądra, przy czym na
7.4.2. Układy trójfazowe........................................................................................................................ 603 najbliższej orbicie mogą znajdować się najwyżej 2 elektrony, na drugiej
7.4.3. Przemienniki częstotliwości bezpośrednie.......................................................................... 603
8 elektronów, na trzeciej 18 elektronów, a na pozostałych ściśle określona ich
7.5. I.tjcznilci i sterowniki prądu stałego...................................................................................... 605
liczba. Elektrony krążące po orbicie najbardziej odległej od jądra — elektrony
7.6. Falowniki niezależne.................................................................................................................. 608
7.6.1. Falowniki napięcia........................................................................................................................ 608 walencyjne decydują o wartościowości danego pierwiastka. Stan atomu,
7.6.2. Falowniki pnjdu........................................................................................................................ 611 w którym elektrony zajmujące orbity bliskie jądra występują w liczbach
7.7. Zastosowania układów energoelektroniki.......................................................................... 611 podanych powyżej, odpowiada najmniejszej energii zawartej w atomie. Przejście
Wykaz ważniejszych oznaczeń................................................................................................ 615
elektronu na dalsze orbity (na wyższe poziomy energetyczne) jest możliwe, jeżeli
Literatura....................................................................................................................................... 615
dostarczymy do atomu odpowiedni kwant energii. Odwrotnie — przejście
Skorowidz.................................................................................................................................. 616 elektronu z wyższego poziomu energetycznego na niższy jest związane
z wypromieniowaniem kwaiUu energii. Jeżeli ilość energii dostarczonej do atomu ona kilka dziesiętnych milimetra na sekundę, a prędkość ruchu bezładnego ok.
jest dostatecznie duża, to elektron może pokonać siły wiążące go z jądrem 100 km/s.
i występować jako elektron swobodny. Alom (lub cząsleczka) pozbawiony W przewodnikach klasy II, tj. roztworach wodnych kwasów, soli i zasad,
elektronu ma ładunek dodatni i nosi nazwę jonit dodatniego. Atom (lub przewodzenie polega na ruchu jonów, tj. cząsteczek lub atomów naładowanych
cząsteczka), do którego dołączy się elektron swobodny, ma ładunek ujemny i jest dodatnio (kationy) lub ujemnie (aniony). Przepływowi prądu towarzyszą w tym
nazywany jonem ujemnym. przypadku zmiany chemiczne, które zachodzą w elektrolicie.
Stwierdzamy żalem, że mogą występować ładunki ujemne (elektrony lub Rzeczywiste dielektryki odznaczają się bardzo małą liczbą ładunków
jony) oraz ładunki dodatnie (jony), które są zawsze całkowitą wielokrotnością swobodnych i w związku z tym ich zdolności przewodzenia prądu są minimalne.
najmniejszego ładunku, tj. ładunku elektronu. Podstawowe prawa dotyczące Dlatego leż nazywamy je izolatorami. Do izolatorów zaliczamy takie ciała, jak:
ładunków elektrycznych można scharakteryzować następująco: porcelana, szkło, bawełna, jedwab, tworzywa sztuczne itp.
— oznaczenie ładunków jako dodatnich i ujemnych jest umowne, przy Do półprzewodników należą takie pierwiastki, jak: german, krzem oraz
czym za dodatnie uważa się ładunki, które gromadzą się na pręcie szklanym tlenki różnych metali i inne ciała o dosyć skomplikowanej strukturze, które są
pocieranym jedwabiem, a za ujemne ładunki, które gromadzą się na pręcie obecnie bardzo często stosowane, szczególnie w elektronice.
żywicznym pocieranym wełną; Przy omawianiu praw i zjawisk występujących w elektrotechnice będziemy
- ładunki różnoimienne przyciągają się, a jednoimienne odpychają się; się posługiwali wielkościami fizycznymi.
- ładunki mogą być nieruchomo i niezmienne w czasie lub mogą znaj­ Przez wielkość fizyczną rozumiemy cechę zjawiska lub właściwości ciała,
dować się w ruchu, lub zmieniać się w czasie. którą można mierzyć. Każdą wielkość można wyrazić jako iloczyn jej wartości
Jeżeli ładunki poruszają się lub zmieniają się w czasie, to mówimy o zjawisku liczbowej i jednostki miary, czyli
prądu elektrycznego. Umowny dodatni kierunek prądu został przyjęty jako
l'K =■■ ll"| H j
kierunek przeciwny do kierunku ruchu elektronów.
Pomijając zjawiska zachodzące w lampach elektronowych (tzw. prąd przy czym: W' wartość liczbowa; [kP] jednostka miary wielkości.
unoszenia), możemy rozróżnić dwa rodzaje prądu elektrycznego: prąd przewo­ Stosując różne jednostki miar wielkości, możemy tę samą wielkość wyrazić
dzenia oraz prąd przesunięcia. Prąd przewodzenia polega na ruchu ładunków w różny sposób, przy czym będzie spełniona zależność
elektronów łub jonów'. Prąd przesunięcia polega na przemieszczeniu ładunków
wewnątrz atomu bez naruszenia jego struktury (tzw. polaryzacja atomu). II' !k , I Hj ! = Ii ■ I M . j = ...
Stosownie do tego rozróżniamy przewodniki oraz dielektryki. W idealnym w klórej: YV\ - wartość liczbowa wielkości w jednym układzie jednostek miar;
przewodniku występowałby tylko prąd przewodzenia, a w idealnym dielektryku W, wartość liczbowa wielkości w drugim układzie jednostek miar; [H/], [HA]
(nieprzewodniku) tylko prąd przesunięcia. W rzeczywistości oba zjawiska jednostki miarodpowiednio w pierwszym oraz drugim układzie.
zachodzą jednocześnie, jednak w zależności od rodzaju środowiska może istnieć W 1969 roku XI Generalna Konferencja Miar w Paryżu zaleciła stosowanie
przewaga prądu przewodzenia w przewodnikach lub przewaga prądu Międzynarodowego Układu Jednostek Miar oznaczonego symbolem SI".
przesunięcia — w dielektrykach. Istnieje trzecia grupa ciał, w których prądy Układ ten, zgodnie z Zarządzeniem Prezesa Polskiego Komitetu Normalizacji
przewodzenia i przesunięcia są tej samej wielkości; ciała te nazywamy pół­ i Miar z 1976 r. (Monitor Polski Dz. U. PRL Nr 4 z dnia 9.2.1976 i\), został
przewodnikami. wprowadzony we wszystkich dziedzinach nauki i techniki. Układ Si wywodzi się
Przewodniki dzielimy na dwie grupy: przewodniki klasy /, do której należą z.siedmiu jednostek podstawowych, do których należą: jednostka długości metr,
metale oraz węgiel i przewodniki klasy II, czyli elektrolity. Przewodniki klasy jednostka masy kilocjratn, jednostka czasu sekunda, jednostka temperatury
I przewodzą prąd, nie zmieniając stanu chemicznego przewodzenie polega na kelwin, jednostka prądu elektrycznego amper, jednostka liczności materii mol
ruchu elektronów swobodnych. Klasycznym przykładem takiego sposobu oraz jednostka światłości kandela. Jednostkami uzupełniającymi są: jednostka
przewodzenia jest przewodnictwo w metalach. W metalach (w stanie stałym lub kąta płaskiego railian oraz jednostka kąta bryłowego steradian. Jednocześnie
ciekłym) atomy są /jonizowane, Izn. od każdego atomu odrywa się jeden lub ustalono nazwy i symbole przedrostków, które służą do tworzenia jednostek
kilka elektronów (z grupy elektronów walencyjnych) i powstaje jon dodatni. wielokrotnych i podwielokrolnych (tabl. 1.1).
Jony tworzą siatkę krystaliczna metalu, lilektrony swobodne (oderwane od W przypadku konieczności stosowania jednostek wielokrotnych oraz
atomów) poruszają się bezładnym ruchem w przestrzeni między jonami. Pod
podwielokrotnyeh należy tworzyć je, używając jednostek podstawowych i przed­
wpływem oddziaływania zewnętrznego następuje uporządkowany ruch elektro­ rostków zamieszczonych w tabl. 1.1. Wyjątek stanowią tu jednostki wywodzące
nów, czyli przepływ prądu. Prędkość przesuwania się elektronów przy prze­
pływie prądu jest mala w porównaniu z prędkości;) ruchu bezładnego. Wynosi
11 7, te systenic inlenKilitniiil.
12
13
..... , . ,
Tablica I.i. Przedrostki w układzie SI cd. lab. 1.2
Przedrostki wielokrotne Przedrostki pod wielokrotne 1 2 3 A ' 5
nazwa symbol mnożnik nazwa symbol mnożnik Indukcja magnetyczna 11 tesla T 1.5.4
Strumień indukcji magnetycznej <f> weber Wb 1.5.6
peta P I015 dccy d 10 1 Przenikahiość magnetyczna bezwzględna li henr na metr l-l/m 1.5.7
1 era '1' 10 * - cen i y c ¡0 Przonikalność magnetyczna względna /'.■ bezwymia rowy 1.5.7
G l()li mili m 10 5 Natężenie pola magnetycznego A amper na metr A/m 1.5.7
mega M 10(’ mik ro fi 10 C Przepływ 0 a m per A 1.5.10
kilo k !()■* nano u 10 -1’ Siła magnetomotoryczna amper A 1.5.10
iickto h io-’- piko P 10 ■ 12 Współczynnik rozp roszę 11 i a a bezwymiarowy ... 1.5.11
deka da 10 Icmlo r 10 -|5 Reluklancja, opór magnetyczny R„, odwrotność I/H 1.5.12
henra
lndukeyjnośe własna l. henr II 1.5.15
się od kilograma-— w tym przypadku należy tworzyć je jako wielokrotne lub Imlukcyjnośe wzajemna M henr II 1.5.17
Okres r .sekunda s 1.6.2
podwielokrotne grama.
Pulsacja (u radian rad/s 1.6.2
Jednostki miar wielkości elektrycznych i magnetycznych będą zdefiniowane
na sekundę
przy omawianiu zjawisk, w których wielkości te występują. W tablicy 1.2 podano Częstotliwość f herc llz 1.6.2
zestawienie jednostek stosowanych w rozdziale „Podstawy elektrotechniki” Moc czynna P wat W 1.6.8
z podaniem podrozdziału, w którym znajduje się definicja jednostki. Moc bierna Q wa r var 1.6.8
Moc pozorna s woltoamper VA 1.6.8
Tablica ¡.2. Wielkości i jednostki stosowane w rozdziale „Podstawy elektrotechniki”
Wielkość fizyczna Jednostka miary
1.2, Pole elektrostatycznie, kondensatory
Deiinieje
ozna­ ozna­
nazwa czenie nazwa czenie w rozdziale W przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne, dodatnie lub ujemne, występuje
pole elektryczne. Jeżeli ładunek elektryczny określonego znaku niezmienny
1 2 3 4 5
w czasie i nieruchomy względem ziemi, to tak ic pole elektryczne nazywamy polem
Ładunek elektryczny Q k ulomb C 1.1 elektrostatycznym. Pole elektrostatyczne, podobnie jak np. pole grawitacyjne,
Natężenie pola elektrycznego E wolt na metr V/m 1.2 jest polem wektorowym. Doświadczalnie można lo sprawdzić, umieszczając
Po t e n ej a 1 e 1 e k t r y cz n y V wolt V 1.2
w polu elektrostatycznym pochodzącym od ładunku Q znikomo mały ładunek
Napięcie V wolt V 1.2
Siła elektromo 1 oryczna V woli V l/l, 1.5 Q, taki, który nie powoduje odkształcenia pola głównego, i badając silę
Przenikalność elektryczna bezwzględna V. farad na metr F/m 1.2 F działającą na ten ładunek. Kierunek działania siły znajduje się na prostej
Pr/.enikainośe elektryczna względna bezwymiarowy 1.2 łączącej oba ładunki. Zwrot siły natomiast zależy od rodzaju ładunków: jeżeli
Indukcja elektryczna D kulomb na metr C/m2 1.2 ładunki są jednoimienne, to następuje odpychanie ładunku Qt (siła F na rys. 1.1),
kwadratowy
jeżeli ładunki są różnoimienne, to następuje przeciąganie ładunku Qt. Liniami
Strumień indukcji elektrycznej «/' kulom b C 1.2
Pojemność elektryczna C farad I* 1.2 pola elektrycznego nazywamy linie styczne we wszystkich punktach do wek­
Pnjd elektryczny i, / ani per A 1.3 torów sil działających na ładunek Qs. Jednostką ładunku jest kulomb (1 C), przy
Gęstość pnjdu ./ amper na metr A/m2 1.3.1 czym 1 C = I A ■ I s.
kwad ratowy
Siła elementarna dF działająca na ładunek jest proporcjonalna do lego
Rezystancja (opór czynny) U om a 1.3.1
ładunku ,
Reaktancja (opór bierny) X om 1.6.8
Impedancja (opór pozorny) 7. om O 1 .6. 10
K onduktancja (i siemens S 1.3.1 tlF =■■ Ec\Q lub (l.i)
Rozystywność P om razy metr a-m 1.3.2
K.onduktywność y siemens S/m 1.3.2 przy czym: dg ładunek elementarny; li współczynnik proporcjonalności.
na metr
Wielkość li, występująca wc wzorze (l.i) jest nazywana natężeniem pola
Temperaturowy współczynnik rezystancji a. jeden na "C 1/"C 1.3.2
elektrycznego, które można przedstawić jako wektor skierowany zgodnie
14 15
Przyjmuje się, że punktem, w którym potencjał jest równy zeru jest punkt
nieskończenie odległy od ładunku wytwarzającego pole. W związku z tym,
potencjał w punkcie A odległym o rA od ładunku
I/, = J /Al/
Jeżeli między kierunkiem linii pola a drogą dl, wzdłuż której ładunek
przemieszcza się, jest kąt <p, to praca elementarna
cl A —- Fd/cos</) = Fdl
/ Rys. 1.1 czyli jest równa iloczynowi skalarnemu wektora siły Fi wektora przesunięcia d/.
Polo elektryczne w otoczeniu Indimku Ogólnie możemy zatem wyrazić potencjał jako
z kierunkiem siły działającej na ładunek. Jeżeli sile wyrazimy w niutonach (I N), I/, -d/ (1.3)
a ładunek w kulombaeh (I C), to otrzymamy r ,
1 N I W ■ s V Jeżeli wyznaczymy potencjały w dwóch punktach, np. A i B, odległych od
fi] = = .............. - = I ....
ładunku o rA i r,„ to różnica miedzy potencjałami VA — V„ w tych punktach, zwana
I C I rn • A ■ s m
napięciem 11AU między tymi punktami, jest opisana wzorem
Badając siły działające na ładunek umieszczony w polu eloklryc/nym
ładunku punktowego w próżni, możemy ustalić wartość natężenia poła Ii w do­
UA,< = Va-V„--= j'*'-cł/-~ j li'dl = J E- dl
wolnym punkcie odległym o r od ładunku wytwarzającego lo pole >•« /i
Jednostką potencjału i napięcia jest wolt (I V).
Q
(1-2)
4Tu;0r Wolt jest to napięcie elektryczne między dwoma punktami pola, przy którym
praca wykonywana przy przesuwaniu ładunku 1 C między tymi punktami
przy czym: (J — ładunek wytwarzający pole, C; r odległość od ładunku, m;
= 8,85- 10" 12 F/m przenikalność elektryczna próżni. wynosi 1 J, tj. zachodzi zależność
Jednostką przenikulności elektrycznej próżni jest farad na metr(ł F/m), przy IJ 1 W • s IW
czym farad jest jednostką pojemności elektrycznej. I V
C I A • s 1 A
Pole elektrostatyczne nie ulega zmianom w czasie. Jego utrzymanie nie
wymaga dostarczania energii. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi Napięcie między punktami A oraz ¿¡-jest równe calce liniowej z wektora
pole elektrostatyczne są: natężenie pola li, indukcja D, potencjał Koraz różnica natężenia pola elektrycznego fi obliczonej wzdłuż drogi AB. Można udowodnić,
potencjałów, czyli napięcie między wybranymi punktami pola oznaczone przez że napięcie nie zależy od drogi całkowania, a jedynie od położenia punktów
U. W każdym punkcie pola występuje określony potencjał będący wielkością A oraz B. Bezpośrednio z powyższego wynika, że całka liniowa wektora
skalarną, który jest określony stosunkiem pracy, jaką należałoby wykonać, aby fi obliczona po dowolnej drodze zamkniętej / jest równa zeru
przenieść ładunek elementarny z tego punktu pola do miejsca, w którym
ij> E- cl/ = 0 (1.4)
przyjmuje się potencjał równy zeru, do tego ładunku.
/
Załóżmy, że ładunek (>, przesuwany wzdłuż, linii pola na odległość dl,
co oznacza, żc pole eleklroslaiyczne jest polem bezwirowym. W polu bezwirowym
wykonuje przy tym pracę
istnieje wiele punktów o jednakowych potencjałach. Łącząc tc punkty w prze­
d/l = Fdl strzeni otrzymamy powierzchnie ekwipotencjalne, czyli powierzchnie o jed­
nakowym potencjale, a na płaszczyźnie otrzymamy linie ekwipoiencjalne.
Stosunek tej pracy do ładunku, równy liczbowo pracy wykonywanej przy
W przypadku poła wytworzonego przez ładunek punktowy (rys. 1.2) linie
przesuwaniu ładunku jednostkowego, jest wyrażony zależnością
ekwipoiencjalne są okręgami koncentrycznymi, a powierzchnie ekwipotcncjalne
kulami wspólśrodkowymi, w środku których jest umieszczony ładunek. Linie
sil w każdym punkcie pola są ortogonalne względem linii ekwipolencjalnych.
2 H!i-klmC:climkii i cldnmmkn tfln nieddaryków 17
JPP1F
Rys. 1.3
Polu eiekimstaiyczne kabla konccnlryc/.nugo
O promieniu /•, oraz na rurowym przewodzie zewnętrznym (np. — 0) o promieniu
wewnętrznym r Między przewodami występuje napięcie U, a natężenie pola
Rys. 1.2 elektrycznego w odległości r, sj r < r, od środka kabla możemy wyznaczyć
Linie sil i linie ekwipotenejalne pola ładunku punktowego / zależności
U
Potencjał pola elektiostatycznego zmienia się w sposób ciągły w miarę przesuwa­
1.6)
nia się w dowolnym kierunku; wzdłuż powierzchni ekwipolencjalnej pozostaje
rln
jednak stały.
Jeżeli ładunek Q zostanie umieszczony w dowolnym środowisku, to
Jeżeli natężenie pola elektrycznego przekroczy pewną wartość, nazywa­
natężenie pola elektrycznego
ną wytrzymałością elektryczną środowiska, to następuje przebicie, czyli prze­
skok luku między eleklrodami. Porównanie natężenia pola elektrycznego
w rozpatrywanym układzie, np. kablu koncentrycznym, z wytrzymałością
elektryczną zastosowanego dielektryka umożliwia ocenę poprawności kon­
przy czym: i: — V-V — przenikalność elektryczna bezwzględna, zwana przenikal-
strukcji pod względem wytrzymałości izolacji. Drugą wielkością charaktery­
nością elekLryczną środowiska. F/m, przenikalność elektryczna względna
zującą dielektryk, obok przenilcalności elektrycznej względnej, jest wytrzy­
środowiska (bezwymiarowa). małość elektryczna, której orientacyjne wartości przy napięciu stałym podano
Przenikalność elektryczna względna wskazuje, ile razy przenikalność da­
w tabl. 1.3.
nego środowiska jest większa od przenilcalności elektrycznej próżni. Orien­
W niektórych obliczeniach oprócz natężenia pola elektrycznego wprowadza
tacyjne wartości przenilcalności względnej t:r kilku dielektryków podano
się wektor indukcji elektrycznej D, przy czym
w tabl. 1.3.
D --- i :E (1.7)
Tablica ¡.3. Przenikalność względna i wytrzymałość elektryczna niektórych dielektryków
Zastosujemy znane z matematyki pojęcie strumienia wektora w odniesieniu
Przenikalność Wytrzymałość elektryczna
do wektora indukcji elektrycznej. Przy założeniu, że w obszarze ograniczonym
Rodzaj dielektryka elektryczna przy prądzie stałym
względna i:,. V/m powierzchnią /ł0 znajduje się ładunek Q„ który wytwarza na tej powierzchni
indukcję I), strumieniem T wektora indukcji nazywamy całkę
Olej transformatorowy 2 /■ 2,5 2 ■ 107
Papier nasycony 3,7 2,5 • 10“ V = 4') D ■ d/f
Polichlorek winylu 3,3 5 ■ 101
| >o rccl a i ui ¡/.o 1 a t o ro wa 5,5 s-6,5 2- IG7
Powietrze w warunkach normalnych ok. 1,0 3,2- 10" przy czym dA oznacza wektor elementu powierzchni. Wykonajmy obliczenia
preszpan nasycony 4,5-/5,0 2- 10° strumienia indukcji elektrycznej dla kuli, w środku której jest umieszczony
Szldo 3,1 / 4,4 10“ ładunek Q. Zgodnie ze wzorami (1.5) oraz (1.7) mamy
Q
Natężenie pola elektrycznego można obliczać przy różnej konfiguracji I)
4nr2
ładunków elektrycznych. W praktyce ładunki najczęściej znajdują się na
przewodach lub elektrodach. Przykładem pola tego rodzaju może być pole kabla Wprowadzając pojęcie kala bryłowego, możemy obliczyć element powierzchni
koncentrycznego, przedstawione na rys. 1.3. W rozpatrywanym przypadku d/i jako d/f = r2dO, przy czym kierunek wektora d/l jest zgodny z kierunkiem
ładunki są, zgromadzone na walcowym przewodzie wewnętrznym (np. +0) wektora D.
19
W związku z tym olrzymamy kondensator plaski
4n -I«
/» /* Z-V /*
r q o (1,10)
«// = ,. D-di A = r ili.i - d
4nr2 4tc
k o n d e n sa to r kulisi y
Strumień wektora indukcji elektrycznej przcnikujący powierzchnię zamkniętą
4ni:
jest równy ładunkowi zawariemm w obszarze ograniczonym tą powierzchnią, (1.1 I)
1
czyli
V = (|’> D-ó/i — O (1.8)
kondensator walcowy
Ali
Twierdzenie to, znane jako twierdzenie Gaussa, można uogólnić na dowolną 2tc eI
powierzchnię zamkniętą c (1.12)
w których: A pole powierzchni elektrody kondensatora płaskiego, m2;
d odległość elektrod kondensatora płaskiego, m; u przenikalność elektrycz­
-i- -l-
na bezwzględna środowiska, F/m; /•, promień wewnętrznej kuli lub wewnętrz­
nego walca, m; r2 — promień zewnętrznej kuli lub zewnętrznego walca, m;
/ —- długość kondensatora walcowego, m.
Ity.s. 1.4
Knndcns.ilor elektryczny
<h (h
+ a
Rozpatrzmy obecnie układ zwany kondensatorem, utworzony z dwóch r ¡:it - :|:IE -
Hi G
elektrod przewodzących usytuowanych blisko siebie i przedzielonych dielekt­
rykiem (rys. 1.4). Stosunek ładunku elektrycznego nagromadzonego na elektro­ --..u,....... ...... Rys. 1.5
- .............U.............-... Połączenie szeregowe dwóch kondensatorów
dach do napięcia między nimi jest stały i nazywany pojemnością elektryczną
kondensatora
Kondensatory mogą być połączone szeregowo, równolegle oraz szeregowo-
-równoleglc. Na rysunku 1.5 przedstawiono połączenie szeregowe dwóch
kondensatorów o pojemności ć j oraz C2. Przyjmując oznaczenia poszczegól­
nych kondensatorów jak na rys. 1.5, słuszne są zależności
przy czym: 0 ładunek doprowadzony do kondensatora, C; U napięcie na
Q i Qi
zaciskach kondensatora, V. C;
u, U-,
Jednostką pojemności elekIryeznej jest farad (I F).
skąd
Pojemność kondensatora jest równa ¡1 ll1', jeżeli pod wpływem napięcia
1 V występującego między elektrodami, ładunek zgromadzony na każdej Q, Qz
U i = U,
elektrodzie jest równy ! C. 'c, c 2
W praktyce są stosowane jednostki mniejsze: pikolarad I pF — 10 12 F: ponadto
nanofarad — 1 nF == 10 9 F oraz mikrofarad I pF = 10 *’ F.
U = U, + u: Q, Qz
Ze względu na budowę rozróżniamy: kondensatory płaskie, utworzone
c, c',
przez dwie płyty przedzielone dielektrykiem, kondensatory kuliste (zwane też
sferycznymi) w postaci dwóch sfer wspóiśrodkowych i kondensatory walcowe, W chwili doprowadzenia napięcia do’zacisków układu kondensatorów
utworzone z dwóch współosiowych walców przedzielonych dielektrykiem. połączonych szeregowo następuje polaryzacja dielektryków poszczególnych
Pojemności 'takich kondensatorów można obliczyć z zależności: kondensatorów, przy czym na jednej elektrodzie każdego kondensatora groma-