Ηλεκτροτεχνία ΙΙ Ενότητα 2: Ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας
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. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» 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. 3
Σκοποί ενότητας Να εφοδιάσει τους σπουδαστές με τις απαραίτητες βασικές γνώσεις στα Ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Να μπορούν οι σπουδαστές να κατανοούν, να αναλύουν και να σχεδιάζουν Ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. 4
Περιεχόμενα ενότητας Ηλεκτρική αντίσταση και νόμος του Ohm. Πηγές τάσης και ρεύματος. Ισχύς και ενέργεια. Νόμοι του Kirchhoff. Σύνθεση αντιστάσεων. 5
Ηλεκτρική αντίσταση και νόμος του Ohm R=V/I (νόμος του Ohm) Η ηλεκτρική αντίσταση μετριέται σε Ohm (Ω). Είναι φυσική ιδιότητα όλων των αγωγών του ηλεκτρικού ρεύματος. Μηχανικό ανάλογο η πτώση πίεσης στο υδραυλικό δίκτυο. R=ρ*(l/S) 6
Πηγές τάσης και ρεύματος 1/2 Η πηγή τάσης δημιουργεί σταθερή διαφορά δυναμικού στα άκρα της. Το ρεύμα που δίνει εξαρτάται από την αντίσταση R του κυκλώματος. Η πηγή έντασης επιβάλλει ένα σταθερό ρεύμα σε κάποιο σημείο ενός κυκλώματος. Η τάση εξαρτάται από την αντίσταση. Πηγές τάσης είναι οι μπαταρίες, οι πρίζες κλπ. Ιδανική πηγή τάσης Πραγματική πηγή τάσης. 7
Πηγές τάσης και ρεύματος 2/2 α β γ Διάγραμμα 1: Πηγές τάσης και ρεύματος. Πηγές: Διδάσκων (2015). 8
Ηλεκτρικό κύκλωμα 2/2 Διάγραμμα 2: Ηλεκτρικό κύκλωμα. Πηγές: Διδάσκων (2015). 9
Ισχύς και ενέργεια 1/2 Μετατροπές ενέργειας: Χημική (μπαταρία)-ηλεκτρική (ρεύμα) θερμική (φως). P=DE/Dt, E=sPDt Μονάδα ενέργειας Joule (J) ή Ws. Ισχύς ορίζεται η ενέργεια / μονάδα του χρόνου. Μετριέται σε Watt (W). Μεγαλύτερη μονάδα ενέργειας είναι η βαττώρα (ή κιλοβαττώρα Wh kwh). Προφανώς 1 Wh = 3600 Ws. P=V*I = V 2 /R = I 2 /R 10
Ισχύς και ενέργεια 2/2 Ισχύς μπαταρίας στο κύκλωμα: 3V X 0,25A = 0,75W = 750mW Αντίστοιχα η ισχύς στη λάμπα: Ισχύς φακού < 1 W καταναλώνει 1 kwh σε 1000 ώρες λειτουργίας. Ισχύς λάμπας 100 W καταναλώνει 1 kwh σε 10 ώρες λειτουργίας. Ισχύς θερμοσίφωνα 4 kw καταναλώνει 1 kwh σε 15 min λειτουργίας. Μέση ισχύς ενός σπιτιού 5-6 kw. Μέση ισχύς μιας βιομηχανίας >200 kw έως πολλά ΜW. 11
Νόμοι του Kirchhoff 1/2 Πρώτος νόμος του Kirchhoff ή και νόμος των ρευμάτων των κόμβων: ε Ι=0 Διάγραμμα 3: Πρώτος νόμος του Kirchhoff. Πηγή: Διδάσκων (2015). 12
Νόμοι του Kirchhoff 2/2 Δεύτερος νόμος του Kirchhoff ή και νόμος των τάσεων των κλάδων: ε V=0 α β Διάγραμμα 4: Δεύτερος νόμος του Kirchhoff. Πηγή: Διδάσκων (2015). 13
Σύνθεση αντιστάσεων Αντιστάσεις σε σειρά. R S = R 1 +R 2 +R 3 +. Αγωγιμότητα είναι το αντίστροφο της αντίστασης δηλαδή 1/R. με μονάδα μέτρησης Ω -1 ή Siemens (S). Αντιστάσεις παράλληλα. 1/R P = 1/R 1 + 1/R 2 +1/R 3 + 14
Τέλος Ενότητας
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος. «Ηλεκτροτεχνία ΙΙ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 16
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 17
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 18