Wprowadzenie do elektroniki/Podstawowe prawa

Podstawowe prawa

Prawo Zachowania Ładunku

$\sum _{i=1}^n{Q}_i=const.$

Prawo zachowania ładunku jest jednym z najważniejszych praw elektroniki

Prawo Coulomba

$F=k\frac{|Q_1||Q_2|}{r^2}$

Natomiast k to:

$k=\frac{1}{4\pi ϵ}$

$ϵ$ jest to bezwzględna przenikalność dielektryczna środowiska.
${ϵ}_0$ jest to bezwzględna przenikalność dielektryczna próżni i wynosi $8,85*10^{-}12\frac{F}{m}$.
${ϵ}_r$ jest to względna przenikalność dielektryczna środowiska (względem próżni). Z niej obliczamy wartość bezwzględną: $ϵ={ϵ}_r{ϵ}_0$
Ostateczny wzór: $F=\frac{|Q_1||Q_2|}{4\pi ϵr^2}$

I prawo Kirchhoffa

Pierwsze prawo Kirchhoffa mówi o bilansie prądów w wyodrębnionym węźle układu Szablon:Twierdzenie lub Szablon:Twierdzenie

Prawo to wyraża zależność

$I_1+I_2+\dots +I_n=\sum _{j=1}^n{I}_j=0$

Prądy wpływające do węzła według najczęściej przyjmowanej konwencji mają znak plus, wypływające - minus.

Przykład

Ilustracja do przykładu

Ilustracja do przykładu

Do węzła (oznaczonego na rysunku dużą, czarną kropką) wpływa prąd $I_1$ o natężeniu $6A$, wypływają natomiast trzy prądy: $I_2=2.1A$, $I_3=3.7A$, oraz szukany $I_4=?$.

Zapisując równanie bilansu prądów zgodnie z I prawem Kirchhoffa otrzymujemy:

$+I_1-I_2-I_3-I_4=0$

Po podstawienie znanych wartości:

$6-2.1-3.7-I_4=0$

$6-2.1-3.7-I_4=0$

$0.2-I_4=0$

Ostatecznie szukany prąd ma natężenie:

$I_4=0.2A$

Prawo Ohma

Prawo Ohma w ustalonych obwodach prądu stałego, określa parametr zwany rezystancją:

$R=\frac{U}{I}$

Szablon:Twierdzenie Układy spełniające to równanie, bardzo często zwane są układami liniowymi, ponieważ stosunek ten zawsze jest stały.
lub Szablon:Twierdzenie

$I=\frac{U}{R}$

Jednostką rezystancji jest om [Ω].

$1\mathrm{\Omega }=\frac{1V}{1A}$

Odwrotnością rezystancji jest konduktancja, oznaczana literą G. Konduktancję określamy jako podatność elementu na przepływ prądu elektrycznego.

$I=GU$
$G=\frac{1}{R}$

Jednostką konduktancji jest simens [S].

II prawo Kirchhoffa

Drugie prawo Kirchhoffa mówi o bilansie napięć w wyodrębnionym oczku układu Szablon:Twierdzenie

Prawo to wyraża zależność

$U_1+U_2+\dots +U_n=\sum _{j=1}^n{U}_j=0$

. Znakowanie napięć zależy od tego czy ich zwrot jest zgodny czy przeciwny z wybranym zwrotem - wszystkie.

Twierdzenie Thevenina

W najbardziej uproszczonej i wynikowej postaci, twierdzenie to mówi iż:

gdzie:

• E_z – napięcie zastępczego o wartości równej napięciu na rozwartych zaciskach AB układu w stanie jałowym
• Z_o – impedancja odbiornika
• Z_z – impedancja zastępcza, równa impedancji układu widzianą ze strony zacisków AB przy zwarciu źródeł napięcia i rozwarciu źródeł prądu.
• I_o – wartość Prądu
• A, B – dwa dowolne zaciski układu

Jeśli odłączymy odbiornik i zewrzemy zaciski A, B "Zmierzymy" prąd zwarcia. To impedancja zastępcza Z_z = E_z/I_zw

• I_zw – wartość Prądu zwarcia.

Szablon:Uwaga

Szablon:Nawigacja