Ηλεκτρισμός & Μαγνητισμός

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ηλεκτρισμός & Μαγνητισμός Οργανα ηλεκτρικών μετρήσεων. Φόρτιση και εκφόρτιση πυκνωτή Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Ν. Νικολής

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Κεφάλαιο8 Όργαναηλεκτρικώνμετρήσεωνκαιμεταβατικάφαινόμενασεηλεκτρικά κυκλώματα Όργαναηλεκτρικώνμετρήσεων Τοαμπερόμετροείναιόργανομέτρησηςτηςέντασηςτουηλεκτρικούρεύματος.Συνδέεταισε σειράμετοναγωγότουοποίουθέλουμεναμετρήσουμετηνέντασητουρεύματος.έχειμικρή εσωτερική αντίσταση. Εάν συνδεθεί παράλληλα με τον αγωγό μπορεί να καταστραφεί. Ένα ιδανικόαμπερόμετροθεωρείταιότιέχειμηδενικήεσωτερικήαντίσταση. Το βολτόμετρο είναι όργανο μέτρησης της τάσης μεταξύ δύο σημείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος.έχειμεγάληεσωτερικήαντίσταση.μπορείνασυνδέεταισεσειράήπαράλληλα προς κάποιο αγωγό, χωρίς να καταστρέφεται. Ένα ιδανικό βολτόμετρο θεωρείται ότι έχει άπειρηεσωτερικήαντίσταση. Πρόβλημα Ένα βολτόμετρο έχει εσωτερική αντίσταση R και συνδέεται με συσσωρευτή που έχει ηλεκτρεγερτικήδύναμηεκαιεσωτερικήαντίστασηr.εάν r R = 0.05,ναβρεθείολόγος V E. Τορεύμαπουδιαρρέειτοκύκλωμαείναι I = Ηένδειξητουβολτομέτρουείναι E R + r. V = IR = ER R + r V E = R R + r V E = 1 1+ r R Άρα, Ν.Γ.Νικολής,ΔιαλέξειςΗλεκτρισμούκαιΜαγνητισμού(2015) 92

4 V E = = Μεταβατικάφαινόμενασεηλεκτρικάκυκλώματα Τα μεταβατικά φαινόμενα αφορούν την συμπεριφορά του ρεύματος, φορτίου ή τάσης, μετά την διακοπή ή την αποκατάσταση συνέχειας σε ένα κύκλωμα, μέχρις ότου δημιουργηθεί σταθερή κατάσταση. Για παράδειγμα, ο πυκνωτής του Σχήματος είναι αρχικά αφόρτιστος και ο διακόπτης κλείνει την χρονική στιγμή. Οταν αποκατασταθεί ηλεκτροστατική ισορροπία, ο πυκνωτής θα αποκτήσει φορτίο. Η μεταβατική συμπεριφορά του κυκλώματος αφορά τα μεγέθη, και.θαασχοληθούμεμετηνμεταβατικήσυμπεριφοράτωνκυκλωμάτωνrc,rl,lcκαιrlc. ΤοκύκλωμαRC Τοεπόμενοκύκλωμαχρησιμεύειστημελέτητηςφόρτισης(διακόπτηςστηθέσηΑ)καιεκφόρτισης (διακόπτηςστηθέσηβ)τουπυκνωτήχωρητικότηταςcμέσωτηςαντίστασηςr. Φόρτισητουπυκνωτή Τοισοδύναμοκύκλωμαείναι Ν.Γ.Νικολής,ΔιαλέξειςΗλεκτρισμούκαιΜαγνητισμού(2015) 93

5 Αρχικέςσυνθήκες:Τηχρονικήστιγμή,, και. Για,απότον2 ο κανόνατουkirchhoffέχουμε Παραγωγίζονταςωςπροςτονχρόνο, Επίλυσητης(1): Ηποσότητα έχειδιαστάσειςχρόνουκαιονομάζεταισταθεράχρόνουτουκυκλώματοςrc. Άρα,,όπου και. Ν.Γ.Νικολής,ΔιαλέξειςΗλεκτρισμούκαιΜαγνητισμού(2015) 94

6 Ησταθεράχρόνουτείναιμέτροτηςταχύτηταςφόρτισηςτουπυκνωτή.Μετάαπόχρόνοt=τ,τορεύμα γίνεται,δηλαδή,γίνεταιίσομετο36.8%τηςαρχικήςτιμής. Τοφορτίοτουπυκνωτήυπολογίζεταιαπότοηλεκτρικόρεύμα.. Έχουμε Άρα,,όπου. Ητάσησταάκρατουπυκνωτήείναι.Άρα,,όπου. Ν.Γ.Νικολής,ΔιαλέξειςΗλεκτρισμούκαιΜαγνητισμού(2015) 95

7 Εκφόρτισητουπυκνωτή ΜετονδιακόπτηστηθέσηΒ,τοισοδύναμοκύκλωμαείναι Ηαρχικήσυνθήκηείναιότιγια.,ητάσησταάκρατουπυκνωτήείναιΕκαιτοφορτίοτουείναι Ο2 ος κανόναςτουkirchhoffτηνχρονικήστιγμή δίνει,όπου. Τοπρόσημο( )είναιλόγωτηςμείωσηςτουρεύματος.έχουμε Άρα,όπου. Ητάσησταάκρατουπυκνωτήείναι Ηέντασητουρεύματοςείναι Ν.Γ.Νικολής,ΔιαλέξειςΗλεκτρισμούκαιΜαγνητισμού(2015) 96

8 Τέλος Ενότητας

9 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

10 Σημειώματα

11 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. id=1298.

12 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Ν. Νικολής. «Ηλεκτρισμός & Μαγνητισμός. Οργανα ηλεκτρικών μετρήσεων. Φόρτιση και εκφόρτιση πυκνωτή. Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: d=1298.

13 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] by-sa/4.0/