Elektrotechnika

Elektrotechnika

Tabulka str7-8

Význam a úlohy elektrotechniky 

Elektrotechnika je veda, ktorá skúma energiu, elektrické javy a vlastnosti.
Celý svet je založený na neustálych premenách energie.
Energia môže existovať v rôznych formách a má pre človeka obrovské využitie.
Vedný odbor elektrotechnika sa zaoberá konkrétne elektrickou energiou.

Elektrická energia má oproti iným druhom energii nespočetný rad výhod : 

- elektrickú energiu možno pomerne ľahko a rýchlo prenášať na veľké vzdialenosti
- celkom jednoducho ju možno premeniť na iný druh energie
- zariadenia, ktoré premieňajú elektrickú energiu na mechanickú ( kinetickú ), tepelnú, svetelnú a iné, pracujú prakticky s najmenšími stratami, čiže dosahujú najväčšiu účinnosť
- elektrická energia má všestrannejšie uplatnenie pri rozvíjaní najvyššieho stupňa techniky – automatizácie ( moderné technologické postupy, kybernetika a robotika )
- pomocou elektrickej energie možno uskutočniť diaľkový prenos informácii v rôznych podobách, ktoré všeobecne nazývame dáta. Týmto využitím energie sa zaoberá rádiotechnika, telekomunikačná, informačná a výpočtová technika .
- využívaním elektrickej energie dosiahneme veľkú presnosť a rýchlosť vykonávaných úkonov, pohotovosť a bezpečnú prevádzku elektrických zariadení

Elektrická energia má však aj svoje nevýhody.
Najvýraznejšou nevýhodou je, že elektrická energia sa nedá uskladniť.
Nemožno ju teda vyrobiť do zásoby. Úlohou elektrotechniky je zlepšovanie pracovných podmienok človeka a zvyšovanie produktivity práce, ako základných prostriedkov rastu hospodárskeho, sociálneho a kultúrneho života ľudí.

Fyzikálne veličiny a jednoky str12

SI –sústava str13 tabulka

Predpony jednotiek  tabulka 14-15

13.9.2021

Stavba látok

Molekuly

[pic 1]

Atómy sú nepredstaviteľne malé a ešte nikto ich priamo nevidel.

Hmotnosť protónu je približne rovnaká ako hmotnosť neutrónu, zatiaľ čo hmotnosť elektrónu je v porovnaní s ním približne 1840-krát menšia.Hmotnosť atómového jadra a celého atómu závisí od počtu protónov a neutrónov.

Protón  +               Elektrón –               Neutrón nemá el náboj

Najvzdialenejšia elektrónová vrstva od jadra atómu sa nazýva valenčná vrstva. Elektróny v

nej sú valenčné elektróny a určujú chemické vlastnosti prvkov , väzby medzi atómami. Ostatné elektróny sú

vnútorné elektróny.

Model atómu 3Li (lítium)

[pic 2]

8.9.2021

Rozdelenie látok podľa elektrickej vodivosti

O elektrických vlastnostiach látok rozhodujú najvyššie dovolené pásma – valenčné a vodivostné. Tieto pásma môžu, ale nemusia byť oddelené zakázaným pásmom.

[pic 3]

a - vnútorné pásmo
b - valenčné pásmo
d - vodivostné pásmo
c, e - zakázané pásmo

Podľa elektrónovej vodivosti rozlišujeme:

Vodiče – nemajú valenčné pásmo úplne obsadené elektrónmi, valenčné pásmo sa s vodivostným buď prekrýva, alebo je medzi nimi veľmi malá vzdialenosť (šírka zakázaného pásma je veľmi malá).

Izolanty – majú úplne obsadené valenčné pásmo elektrónmi a zakázané pásmo je široké 20 eV. Elektróny nemôžu prekonať energetickú bariéru zakázaného pásma a dostať sa do vodivostného pásma.

Polovodiče – a) polovodiče s vlastnou vodivosťou majú valenčné pásmo úplne obsadené a zakázané pásmo je úzke 0,5 až 1,5 eV

b) u polovodičoch s priemernou energiou sa vplyvom určitých podmienok môže vytvoriť medzi valenčným a vodivostným pásmom medziľahké pásma, ktoré umožňujú prechod. Elektróny prechádzajú z medziľahkého pásma do vodivostného (polovodiče typu N) alebo z valenčného pásma do medziľahkého (polovodiče typu P)

8.9.2021

Elektrický náboj

Zákon o zachovaní elektrického náboja: Elektrický náboj sa nedá vytvoriť ani zníčiť, jestvovanie elektrického náboja je príčinou elektrických a magnetických vlastností látok a polí. Nosičmi elektrického náboja v atóme sú protóny a elektróny, ich náboje sú rovnako veľké a hovoríme, že sú to elementárne náboje (nedajú sa ďalej rozdeliť). Elektricky neutrálny atóm – atóm, ktorá má rovnaký počet kladných a záporných nábojov. Elektricky neutrálne teleso – teleso, ktorého všetky elementárne, kladné a záporné náboje sú v rovnakom počte a rovnomerne rozmiestnené.

Elektrický náboj označujeme Q - coulomb (C).

Medzi telesami, ktoré sú v rozdielnom el. stave (kladne nabité a neutrálne), vzniká elektrické napätie. Napätie U má jednotku volt- V; meriame voltmetrom.

Vlastností elektrických nábojov

• - dve telesá súhlasne nabité sa navzájom odpudzujú, dve telesá nesúhlasne nabité sa navzájom priťahujú
• - elektricky nabité telesá pôsobia silou aj na nenabité telesá
• - elektrický náboj telesa je deliteľný
• - každý elektrický náboj je násobkom elementárneho množstva elektrického náboja
• - rovnaké množstvo kladného a záporného náboja sa neutralizujú
• - elektrický náboj možno preniesť z povrchu jedného telesa na povrch iného telesa dotykom

• - elektrický náboj sa môže premiestňovať aj v jednom telese – prenášanie náboja vedením. Látky, v ktorých sa elektrický náboj ľahko premiestňuje sú vodiče, látky, v ktorých nedochádza k premiestňovaniu elektrického náboj sú izolanty

Elektrické pole

• - elektrický náboj vytvára v prostredí pole, ktoré nazývame elektrické pole
• - elektrostatické pole – elektrické pole, ktoré vytvárajú statické (nepohybujúce sa náboje)
• - elektrické prúdové pole – elektrické pole, ktoré vytvárajú pohybujúce sa náboje. Vzniká, napr. vo vodiči, keď ním prechádza elektrický prúd. Elektricky prúdové pole budí magnetické pole a naopak meniace sa magnetické pole budí elektrické pole. Obidve polia navzájom súvisia a označujú sa spoločným názvom – elektromagnetické pole.
• - elektrické a magnetické polia považujeme za formy elektromagnetického poľa.

Vznik elektrostatického poľa

Elektrostatické pole

• – elektrické pole, ktoré vytvoria nepohyblivé náboje v nevodivom prostredí.
• – elektrostatické polia nemôžu existovať vo vodičoch, ale len v izolantoch (v dielektrikách)
• – elektrostatické pole vznikne napríklad v okolí reaktívnej skúšobnej guľky umiestnenej vo vzduchu, v oleji alebo v inom izolante
• – vzniká napríklad aj okolo pólov svoriek elektrického zdroja. Pokiaľ nie sú vodivo spojené a pod.

Siločiary +pravidla + intenzita+homogenne+radialne 135-139

Kniha str138 obr.87

28.9.2021

Coulombov zákon

[pic 4]

• F – sila, ktorou na seba pôsobia dve bodové náboje
• Q1, Q2 – bodové náboje
• R – vzdialenosť medzi bodovými nábojmi
• ε – permitivita dielektrika, vyjadruje kvalitu nevodivého prostredia

[pic 5][pic 6]

ε0 - permitivita vákua (8,854 . 10-12 F . m-1) [pic 7]

εr - relatívna pernitivita – vyjadruje kvalitu nevodivého prostredia