IF1330 Ellära F/Ö1 F/Ö2 F/Ö3 Strömkretslära Mätinstrument Batterier

En presentation över ämnet: "IF1330 Ellära F/Ö1 F/Ö2 F/Ö3 Strömkretslära Mätinstrument Batterier"— Presentationens avskrift:

1 William Sandqvist william@kth.se
IF1330 Ellära F/Ö1 F/Ö2 F/Ö3 Strömkretslära Mätinstrument Batterier F/Ö4 F/Ö5 Likströmsnät Tvåpolsatsen KK1 LAB1 Mätning av U och I F/Ö6 F/Ö7 Magnetkrets Kondensator Transienter Tvåpol mät och sim KK2 LAB2 F/Ö8 F/Ö9 Växelström Effekt KK3 LAB3 Oscilloskopet Växelströmskretsar j-räkning F/Ö10 F/Ö11 F/Ö12 Enkla filter F/Ö13 F/Ö14 KK4 LAB4 Filter resonanskrets F/Ö15 tentamen Trafo Ömsinduktans Föreläsningar och övningar bygger på varandra! Ta alltid igen det Du missat! Läs på i förväg – delta i undervisningen – arbeta igenom materialet efteråt! William Sandqvist

2 Spännings- och Strömkällor
En okänd spänningskälla provas med några testresistorer. ( Facit: vi vet att spänningskällan har emk 100V och den inre resistansen 100 ). William Sandqvist

3 Spännings- och Strömkällor
En okänd spänningskälla provas med några testresistorer. ( Facit: vi vet att spänningskällan har emk 100V och den inre resistansen 100 ). William Sandqvist

4 Det verkar vara en ideal 100V emk?
RTEST = 10 k I  10 mA U  100 V RTEST = 20 k I  5 mA U  100 V Det verkar vara en ”ideal” 100 V emk eftersom vi kan fördubbla strömuttaget utan att kläm-spänningen påverkas (märkbart) ? Ideal spännings-källa, resistansfri William Sandqvist

5 Det verkar vara en ideal strömgenerator 1 A?
RTEST = 1 I  1A U  1 V RTEST = 2 I  1A U  2 V Det verkar vara en ”ideal” 1A strömgenerator eftersom den ström som levereras inte påverkas (märkbart) vid fördubblad lastresistor ? Ideal strömgene-rator, den inre resistansen är oändlig William Sandqvist

6 William Sandqvist william@kth.se
Emk/Strömkälla En spänningskälla uppför sig som en ideal emk om den inre resistansen RI är liten i förhållande till de använda yttre resistanserna. En spänningskälla uppför sig som en ideal strömgenerator om den inre resistansen RI är stor i förhållande till de använda yttre resistanserna. William Sandqvist

7 William Sandqvist william@kth.se

8 William Sandqvist william@kth.se
Tvåpolssatsen Spänningskällor och strömkällor, kan beskrivas antingen med emk-modeller eller med strömgenerator-modeller. Detta gäller varje tvåpol, dvs. två ledningar som leder ut från ett ”generellt nät” bestående av emker-resistorer-strömgeneratorer. Thévenin spänningskällemodell, och Norton strömgenerator-modell för tvåpoler. William Sandqvist

9 William Sandqvist william@kth.se
Thévenin och Norton Thévenin och Norton-modellerna är ekvivalenta. Oavsett vilken yttre resistor man ansluter till modellerna ger de samma U och I ! Vi jämför de två modellerna med en yttre resistor RL = 1  William Sandqvist

10 Tomgångsspänning och kortslutningsström
William Sandqvist

11 Experimentell bestämning av E0 och RI
E0 kan mätas direkt med en bra voltmeter. Om mätströmmen är 0 blir U = E0. RI bestäms därefter genom att man belastar tvåpolen med ett justerbart motstånd så att U sjunker till E0/2. Då har juster-motståndet samma värde som den inre resistansen. R = RI. William Sandqvist

12 William Sandqvist william@kth.se

13 William Sandqvist william@kth.se
Ekvivalent tvåpol E0 (9.1) Ersätt den givna tvåpolen med en enklare som har en emk i serie med en resistor. E0 blir samma som den givna tvåpolens tomgångs-spänning. William Sandqvist

14 William Sandqvist william@kth.se
Ekvivalent tvåpol RI Efter en tänkt kortslutning kan den inre resistansen RI beräknas ur den tänkta kortslutningsströmmen IK. William Sandqvist

15 William Sandqvist william@kth.se
Ekvivalent tvåpol RI Kortsluter man den ursprungliga tvåpolen blir den parallella 2-resistorn strömlös: Efter en tänkt kortslutning kan den inre resistansen RI beräknas ur den tänkta kortslutningsströmmen IK. William Sandqvist

16 William Sandqvist william@kth.se
Ekvivalent tvåpol RI Kortsluter man den ursprungliga tvåpolen blir den parallella 2-resistorn strömlös: Efter en tänkt kortslutning kan den inre resistansen RI beräknas ur den tänkta kortslutningsströmmen IK. Den ekvivalenta tvåpolens RI beräknas så att det blir samma kortslutningsström: William Sandqvist

17 William Sandqvist william@kth.se

18 Räkna med tvåpolssatsen
Vilket värde ska R ha för att strömmen genom resistorn ska bli 2A? Om R vore ansluten till tvåpolsekvivalenten i stället vore problemet elementärt. Låt oss därför använda tvåpolssatsen som räkneknep. William Sandqvist

19 William Sandqvist william@kth.se
RI = RERS Om alla emker skulle halveras i ursprungskretsen då skulle naturligtvis E0 i tvåpolsekvivalenten också halveras. Om man därför ”vrider ner” alla emker ända till till ”0” i båda kretsarna ser man, att tvåpolsekvivalentens RI är lika med ursprungskretsens ersättningsresistans RERS: William Sandqvist

20 E0 = U tomgångsspänningen
Om man inte vrider ner emkerna så ser man att E0 = U = tomgångsspänningen: William Sandqvist

21 Nu är det enklare att beräkna resistorn
William Sandqvist

22 William Sandqvist william@kth.se

23 William Sandqvist william@kth.se
Beroende generatorer Elektronikens halvledarkomponenter måste beskrivas med beroende generatorer. En sådan generators storhet E0 eller I0 bestäms då av någon annan ström eller spänning inuti nätet. William Sandqvist

24 ( Exempel. Beroende generator ).
Exemplet skulle tex. kunna gälla en transistors arbetspunkt ... Mer om transistorer följer i kursen Analog elektronik. William Sandqvist

25 ( Exempel. Beroende generator ).
Beräkna RB så att spänningen över RC blir hälften av E ? Strömgeneratorns ström IC är beroende av strömmen IB enligt sambandet: IC = IB. Vi inför inga nya speciella symboler för beroende generatorer. William Sandqvist

26 ( Exempel. Beroende generator ).
Beräkna RB så att spänningen över RC blir hälften av E? Räkning med beroende generator kan således ske på liknande sätt som med oberoende källor, men … William Sandqvist

27 William Sandqvist william@kth.se
Undvik … Använd inte superpositionsprincipen vid beroende generator-er. Att 0-ställa en generator kan bryta beroendet med det övriga nätet. Tag inte reda på tvåpolens inre resistans genom att 0-ställa nätets generatorer. Det kan bryta beroendet med det övriga nätet. Däremot går det alltid bra att använda beräkningar på tomgående och kortsluten tvåpol. William Sandqvist

28 William Sandqvist william@kth.se
Ex. Strömberoende emk … Antag att vi har en emk som på något sätt är beroende av sin egen ström enligt sambandet E = 5I. Den kommer då att uppföra sig som en resistor med värdet 5! Vrider man ner en sådan emk till ”0” så ser man ju inte längre alla resistorer som finns i nätet! William Sandqvist

29 William Sandqvist william@kth.se
En PSpice-simulering Det går bra att simulera kretsar med beroende generatorer. William Sandqvist

30 William Sandqvist william@kth.se

31 William Sandqvist william@kth.se
8.3 beroende generator William Sandqvist

32 William Sandqvist william@kth.se
8.3 beroende generator William Sandqvist

33 William Sandqvist william@kth.se
8.3 beroende generator William Sandqvist

34 William Sandqvist william@kth.se