1. LMNT STOSMJNOG STJNOG KGA Jednostavan strujni krug (Slika 1.1) sastoji se od sljedećih elemenata: 1 Trošilo Aktivni elementi naponski i strujni izvori Pasivni elementi trošilo (u istosmjernom strujnom krugu to su spojevi otpora) Vodovi služe za spajanje pojedinih elemenata strujnog kruga. stosmjerni naponski izvor Vodovi 4 2 3 Slika 1.1 Jednostavan strujni krug Otporna dekada Klizni otpornik Ampermetar Vodovi Voltmetar Slika 2.1 Jednostavni strujni krug Naponski izvor 1.1. Aktivni elementi 1.1.1. dealan naponski izvor Aktivni element istosmjernog strujnog kruga su izvori električne energije. dealni naponski izvor karakterizira stalan napon na njegovim stezaljkama. - karakteristika ili vanjska karakteristika idealnog naponskog izvora prikazana je grafom (Slika 1.3).
1.1.2. ealni naponski izvor Budući da su izvori izrađeni od realnih materijala, svaki izvor ima i svoj unutrašnji otpor. realnom svijetu ne možemo govoriti o idealnom naponskom izvoru, nego o realnom naponskom izvoru koji osim idealnog napona ima i unutarnji otpor i. i = Δ = = i + i Napon na stezaljkama realnog naponskog izvora ovisi o otporu priključenog trošila zbog pada napona na unutrašnjem otporu izvora. Naime, struja koja teče u strujnom krugu ovisi o iznosu unutrašnjeg otpora izvora i samom priključenom trošilu. Vanjska karakteristika ili - karakteristika realnog naponskog izvora prikazana je grafom (Slika 1.3). ealni naponski izvor Slika 1.3 Vanjska karakteristika naponskih izvora K dealni naponski izvor [A] Slika 1.4 Naponski izvori
Ponekad je prilikom spajanja strujnih krugova potrebno dobiti napon manjeg iznosa od napona kojeg generira naponski izvor, stoga se koristi naponski djelitelj (Slika 1.5). Naponski djelitelj sa slike je u biti klizni otpornik, pomicanjem klizača mijenjamo vrijednost napona CB. P A stosmjerni naponski izvor P A AC C B CB B C Slika 1.5 Naponski djelitelj A, B, C - točke potencijala 1.2. Pasivni elementi Pod pasivnim elementima u strujnim krugovima smatramo trošila, one elemente na kojima se troši električna energija. istosmjernim strujnim krugovima govorimo o otporima. Na svakom otporu, kada kroz njega protječe struja (nalazi se u strujnom krugu), stvara se pad napona određenog polariteta. Smjer struje i polaritet napona povezani su kao što je prikazano na slici (Slika 1.6). Ovisnost napona i struje na otporu definirana je Ohm-ovim zakonom. + - Slika 1.6 Napon i struja na otporu = Slika 1.7 Pasivni elementi
Pasivni elementi koji će se koristiti u laboratoriju su otporna dekada i klizni otpornik, prikazani na slici 1.7. Na otpornoj dekadi može se namjestiti vrijednosti otpora od 1Ω do 99.999MΩ, mijenjanjem položaja 7 potenciometra. AB A B AC C CB Klizni otpornik prikazan je shematski na slici 1.8. Pomoću ovog elementa moguće je namjestiti otpor od vrijednosti 0Ω do maksimalne vrijednosti koja je naznačena na natpisnoj pločici samog elementa (otpor AB ). Sam klizni otpornik ima izvedene tri priključne stezaljke A, B i C. Otpor između stezaljki A i B je konstantan te je definiran samom izvedbom kliznog otpornika. Otpori između stezaljki A i C te stezaljki C i B ovise o položaju klizača (stezaljka C), ali uvijek vrijedi: = + AB AC CB Slika 1.8 Shema kliznog otpornika 2. MJNJ LKTČNH VLČNA lektrične veličine u strujnim krugovima se mjere za to predviđenim instrumentima. Na ovim laboratorijskim vježbama mjerit će se sljedeće električne veličine: Napon voltmetar Struja ampermetar Otpor ohmmetar Snaga wattmetar A 1 1 V V 1 2 V 2 3 V 3 Da bi se izmjerile navedene veličine potrebno je instrumente priključiti u strujni krug (Slika 2.1) tako da što manje remete uvjete u strujnom krugu. Zbog same izvedbe instrumenata ampermetar spajamo u strujni krug u seriju s pasivnim odnosno aktivnim elementima, dok voltmetar spajamo paralelno pasivnim odnosno aktivnim elementima. A 2 A 3 A 4 4 V 4 Slika 2.1 Mjerenje napona i struja u jednostavnom strujnom krugu Ampermetar A i mjeri struju koja protječe kroz otpornik i Voltmetar V i mjeri napon na stezaljkama otpornika i
Pri tome vrijedi: V V = V1 = A1 + izvora = V 2 = ; A4 V 2 + Ai = = V 4 A2 = V 3 = Vi i A1 + V1 = A3 + izvora V 3 + V 4 osnovi postoje digitalni i analogni instrumenti. Analogni instrumenti većinom uz pomoć kazaljke prikazuju mjerene veličinu. Na sljedećim slikama prikazani su instrumenti koji se koriste na laboratorijskim vježbama. Svaki instrument spajamo u strujni krug tako da spojimo dvije stezaljke instrumenta. vijek spajamo tzv. zajedničku stezaljku (na slici 2.2 označena s oznakom COM, na slici 2.3 označena oznakom ). Druga stezaljka ovisi o tome koju veličinu želimo izmjeriti. Npr. ukoliko instrument prikazan na slici želimo spojiti kao ampermetar, onda ćemo ga u strujni krug spojiti preko priključnih stezaljki ma i COM te ćemo potenciometar postaviti na pripadno mjerno područje (istosmjerna struja i npr. 20 ma). Oznaka 20 ma označava da se na tome području mogu mjeriti struje do maksimalno 20 ma. koliko želimo izmjeriti struju većih vrijednosti moramo namjestiti potenciometar na mjerno područje od 200 ma. ključivanje instrumenta LCD ekran zbor mjerne veličine i mjernog područja Priključni kontakti Slika 2.2 niverzalni digitalni instrument
Slika 2.3 niverzalni analogni instrument Priključni kontakti kazaljka Mjerne skale zbor mjernog područja za struju zbor mjernog područja za struju zbor mjerne veličine Slika 2.4 Wattmetar
Kod analognih instrumenata treba obratiti pažnju na očitavanje skale. Za primjer se koristi univerzalni analogni instrument, i to kao ampermetar za istosmjernu struju. Područje mjerenja je izabrano od 5mA (Slika 2.5). zabrano područje istosmjernih veličina Područje za mjerenje struje od 5mA Slika 2.5 Podešavanje instrumenta zabrano je istosmjerno područje mjerenja od 5mA, stoga se za očitavanje koristi gornja crna skala čije su vrijednosti od 0 do 5 (Slika 2.6). z toga je moguće provesti i očitavanje vrijednosti te se dobiva vrijednost struje od 4.13mA. sporedno je mjerenje provedeno s digitalnim instrumentom (Slika 2.7). Slika 2.6 Pokazivanje instrumenta
Slika 2.7 Pokazivanje digitalnog instrumenta
3. VODNA VJŽBA: 1. Namjestite otpor kliznog otpornika na 1 [kω] ( 1 ) i otpor otporne dekade na 1 [kω] ( 2 ). Otpore izmjerite pomoću ommetra. 2. zmjerite pomoću voltmetra napon na stezaljkama idealnog naponskog izvora označenog s 12 [V DC]. izvora = 3. Spojite strujni krug prema slici. Kao ampermetar koristite digitalni instrument, a kao voltmetar analogni instrument. Oba instrumenta postavite na najveće DC mjerno područje. Pazite na označene polaritete instrumenata. V 1 A 2 4. Pozovite asistenta/demonstratora da pregleda spoj. Nakon toga uključite napajanje i očitajte pokazivanje instrumenata. koliko je potrebno promijenite mjerno područje instrumenta. ampermetra = izvora = [A] 5. sključite napajanje. Promijenite otpor 2 na 2 [kω]. Nakon toga uključite napajanje i očitajte pokazivanje instrumenata. ampermetra = izvora = [A] 6. sključite napajanje. Spojite voltmetar i izmjerite napon na otporu 1. 1=1 [kω] = 7. Ponovite postupak i za napon na otporu 2. 2=2 [kω] = 8. Pokažite da vrijedi Ohm-ov zakon.