Základné pojmy

Obsah:

1. Čo je elektrický obvod?
2. Čo sú to obvodové veličiny?
3. Čo zabezpečujú obvodové súčiastky?
4. Dvojpóly a viac póly?
5. Aktívne a pasívne súčiastky – zdroje a spotrebiče:
6. Lineárne a nelineárne súčiastky:
7. Odporové, reaktančné a komplexné súčiastky:

Čo je to elektrický obvod?

Elektronický obvod vzniká vzájomným spojením elektronických súčiastok tak, aby súčiastkami mohol pretekať elektrický prúd po pripojení zdroja elektrickej energie. Súčasne medzi jednotlivými časťami obvodu pôsobí elektrické napätie.

Čo sú to obvodové veličiny?

Napätie, ktoré pôsobí medzi časťami obvodu a prúdy prechádzajúce jednotlivými vetvami obvodu nazývame obvodové veličiny. Výpočtom alebo meraním môžeme určiť ich veľkosť (absolútnu hodnotu) a zmysel (smer prúdu alebo polaritu napätia). Pri riešení obvodov berieme do úvahy tieto skutočnosti a do schém označíme šípkou nami predpokladaný smer prechádzajúceho prúdu v určitej časti obvodu alebo predpokladaný zmysel napätia (od miesta, kde predpokladáme kladnejší potenciál, k miestu so zápornejším potenciálom). Pre prehľadnosť označujeme napätie otvorenou šípkou a prúdy uzavretou šípkou. Tomuto označeniu predpokladaného zmyslu pôsobenia obvodovej veličiny hovoríme orientácia obvodových veličín. Ak skutočný smer prúdu alebo skutočná polarita napätia súhlasí s označenou orientáciou, príslušný prúd alebo napätie považujeme za kladné. Ak smer šípky nesúhlasí so skutočnosťou, pripíšme znamienko mínus, ktoré znamená, že skutočný smer prúdu alebo skutočná polarita napätia v danej časti obvodu je opačná ako ukazuje šípka. Veľkosť veličiny, vrátane jej znamienka, sa nazýva hodnota veličiny. Z hore uvedeného vyplýva, že obvodovú veličinu úplne určuje jej orientácia a hodnota.

Čo zabezpečujú obvodové súčiastky?

Obvodové súčiastky zabezpečujú svojimi charakteristickými vlastnosťami a vhodným vzájomným zapojením požadovanú činnosť obvodu. Sú to malé časti obvodu, ktoré nemôžeme ďalej deliť, ak nechceme porušiť ich charakteristické vlastnosti

Obvodové súčiastky rozdeľujeme podľa rôznych hľadísk:

1. Podľa počtu vývodov, ktorými sa súčiastka zapája do obvodu (čl. 1.3.1 dvojpóly a viacpóly),
2. Podľa počtu dvojíc svoriek (brán), ktorými sa signál privádza do súčiastky a odvádza do ďalších častí obvodu (čl. 1.3.2 jednobrány, dvojbrány a
3. viacbrány),
4. Podľa toho, či do obvodu dodávajú energiu alebo ju z obvodu odoberajú (čl. 1.3.3. zdroje a spotrebiče – aktívne a pasívne súčiastky),
5. Podľa vzájomnej závislosti obvodových veličín ( čl. 1.3.4. lineárne a nelineárne súčiastky)
6. Podľa toho, či ich vlastnosti závisia alebo nezávisia od frekvencie prechádzajúceho prúdu ( 1.3.5.odporové, reaktančné a komplexné).

Niektoré súčiastky sa môžu v obvode správať rôzne. Ich správanie závisí od pracovných podmienok. Napríklad kondenzátor sa pri nabíjaní správa ako spotrebič, pretože spotrebúva energiu. Pri vybíjaní sa správa ako zdroj, pretože do obvodu dodáva energiu. Správne zhodnotenie všeobecných vlastností súčiastok dovoľuje zvoliť najvhodnejší spôsob riešenia obvodu, ktorý sa skladá z týchto súčiastok. Hore

Dvojpóly a viac póly?

Súčiastky, ktoré zapájame do obvodu dvoma vývodmi (svorkami), nazývame dvojpóly. Sú to napríklad: rezistory, kondenzátory, diódy,.. Po zapojení dvojpólu do obvodu prechádza súčiastkou prúd I, ktorý vytvára medzi jej svorkami napätie u (svorkové napätie) závislé od prúdu. Matematické vyjadrenie vzťahu medzi prúdom a napätím I = f(U) sa nazýva charakteristická rovnica súčiastky . Grafické znázornenie závislosti prúdu prechádzajúceho súčiastkou od napätia medzi jej vývodmi ja VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERSTIKA Jednotlivé dvojpóly sa od seba líšia priebehom tejto charakteristiky a podmienkami, pri ktorých sa môže príslušný priebeh dosiahnuť (napríklad frekvencia, teplote,…) Viacpóly sú súčiastky, ktoré zapájam do obvodu viac ako dvoma svorkami. Napríklad tranzistor je trojpól, má kolektor, emitor a bázu, transformátor s jednou primárnou a jednou sekundárnou cievkou je štvorpól, integrovaný obvod s mnohými vývodmi je tiež viacpól

Aktívne a pasívne súčiastky – zdroje a spotrebiče:

Ak na batériu s napätím U₀ pripojíme rezistor s odporom R, elektrický obvod sa uzavrie a z kladného pólu batérie začne do obvodu pretekať prúd I. Napätie U, ktoré vzniká prechodom prúdu medzi svorkami rezistora R, môžeme vypočítať podľa Ohmovho zákona U = R.I . Pretože odpor je kladný, aj úbytok napätia na rezistore je kladný. Ak zvolíme smer šípky napätia súhlasný so šípkou prúdu, tak aj napätie má kladnú hodnotu. Napätie a prúd majú rovnaké znamienka. Ich súčin P_s = U.I je výkon, ktorý sa v rezistore premení na teplo je kladný. Hovoríme, že rezistor je v obvode spotrebičom, pretože spotrebováva kladný výkon. Naopak, v batérií prúd prechádza proti smeru pôsobiaceho napätia. Výkon Pz = U.(-I) je záporný. Záporný spotrebovaný výkon je výkon dodávaný do obvodu. Batéria je teda zdrojom elektrickej energie.

Niektoré súčiastky sa môžu pri určitých podmienkach správať v obvode ako zdroje, pri iných podmienkach ako spotrebiče. Napríklad rezistor nemôže byť nikdy zdrojom, pretože vždy má prúd prechádzajúci súčiastkou a napätie medzi jej vývodmi rovnaké znamienko a spotrebovaný výkon je vždy kladný ( U.I > O). Súčiastky, ktoré spĺňajú tieto podmienky, nazývame pasívne súčiastky. A ak sa súčiastky správajú ako zdroj elektrickej energie, nazývame ju aktívne súčiastky. To znamená, že do obvodu dodávajú energiu.

Lineárne a nelineárne súčiastky:

Ak zapojíme pasívnu jednobránu podľa schémy na obr. 11a, každej hodnote napätia U môžeme určiť zodpovedajúcu hodnotu prúdu I. Ako sme uviedli v stati 1.3.1. získaná závislosť je voltampérová charakteristika jednobrány, ktorá môže mať pre rôzne súčiastky iný priebeh.Ak je grafom priamka ide o lineárnu závislosť medzi napätím na súčiastke a prúdom prechádzajúcim súčiastkou. Tejto závislosti zodpovedá charakteristická lineárne rovnica I=f(U) a súčiastka má stále vlastnosti, ktoré nezávisia od veľkosti obvodových veličín. Potom súčiastkam hovoríme lineárne súčiastky. Nelineárne súčiastky majú zakrivenú voltampérová (V-A) charakteristiku. Rovnica U = f(I) nie je rovnica prvého stupňa a jej matematické vyjadrenie býva často zložité a neprehľadné, preto sa zväčša vyjadruje grafom zostrojeným z nameraných hodnôt. Vlastnosti nelineárnych súčiastok závisia od veľkosti, prípadne aj od znamienka obvodových veličín.

Odporové, reaktančné a komplexné súčiastky:

Vlastnosti reaktančných súčiastok závisia od frekvencie, preto pre každú frekvenciu dostávame iný priebeh V-A charakteristiky.