elektrotehnika sa elektronikom 1 cas upoznav… · elektrotehnika sa elektronikom Šifra predmeta:...
TRANSCRIPT
Predmet
ELEKTROTEHNIKA SA
ELEKTRONIKOM
Dr Ţeljka Tomić dipl.inţ. elektrotehnike profesor strukovnih studija
Konsultacije u kabinetu P 09
Sreda posle predavanja
Tehnikum Taurunum
Visoka inţenjerska škola strukovnih studija
2015/2016
Elektrotehnika sa elektronikom
Šifra predmeta: 0007.11
Fond časova za predavanja i vežbanja
nedeljno:2+1+1, (uk.P30+V15+L15)
Vrednost u bodovima: 7 ESPB
2
Mašinsko
inženjerstvo
Zaštita od
požara i
spasavanje
Bezbednost i
zdravlje na
radu 0007.6 ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA
0041.6 ELEKTROTEHNIKA I ZAŠTITA
LITERATURA
“Skripta”
sajt TT / Stranica za predmeta / pisana predavanja....../ 0007.11 Elektrotehnika ....../ materijal sa predavanja.rar
Đorđević Antonije: Osnovi elektrotehnike 1, 2, 3, 4, Akademska misao, Beograd, 2006.
J. Surutka, Osnovi elektrotehnike I i II, Naučna knjiga, Akademska misao, Beograd;
B. Popović, Osnovi elektrotehnike I i II, Nauka, Beograd;
Vlastimir Vučić, Osnovna merenja u fizici, Nauka, Beograd , 1995.
net:
Slavko Pokorni ,ELEKTROTEHNIKA, ETF Istočno Sarajevo, Beograd, 2011
OE1 - Skripta iz Elektrostatike.pdf,
OE1 - Skripta iz Jednosmjernih struja.pdf
OE2 - Skripta iz Elektromagnetike.pdf,
OE2 - Skripta iz Naizmjenicnih struja.pdf
3
LITERATURA
LITERATURA za računske veţbe
S. Krstić, I. Đukić, Zbirka zadataka iz elektrotehnike I i II, Viša elektrotehnička škola, 2004.
H.Božilović, Ž.Spasojević, G. Božilović, Zbirka zadataka iz osnova elektrotehnike, Naučna knjiga, 1989.
Arsin, M. i dr., Zbirka zadataka iz fizike za više škole
net
4
Висока школа електротехнике и рачунарства струковних студија
Osnove elektrotehnike 1 Priručnik za vežbe
http://www.ricum.edu.rs/files/3_7/VISER/OET1-Prirucnik.pdf
Osnove elektrotehnike 1 Priručnik za vežbe
http://www.ricum.edu.rs/files/3_7/VISER/OET2-Prirucnik.pdf
OET 1 (Disk za e-nastavu) Torrent
OET Disk.zip
Srednja ETŠ Zemun Animacije\
fscommand\
galerija\
Igre\
Ikone\
Kviz\
Lekcije\
muzika\
AUTORUN.INF
OET1.exe
OET1.ico
procitaj_me.txt 5
Program za simulaciju električnih kola:
• LtspicelV
• Multisim -Electronics Workbench v10.0 , v9
(The National Instruments Electronics Workbench Group)
Allan H. Robbins, Wilhelm C. Miller,
Circuit Analysis Theory and Practice,
5 edition.pdf
Dodatna literatura,
koju mozete naći u biblioteci,
knjiţari, na netu, ili ...
iz oblasti osnova elektehnike,
elektrostatike , elektromagnetizma,
fizike i elektrotehnike za više škole
6
O čemu se priča na predavanjima i veţbama:
Elektrostatičko polje
Jednosmerna struja
Složena strujna kola, Kirhofova pravila
Energija električne struje
Magnetno polje
Naizmenična struja
Električne mašine,
Elektronika (poluprovodnici,
dioda, tranzistor, senzori),
Merenja osnovnih električnih veličina
7
KOLOKVIJUMI
I kolokvijuma II kolokvijum
Pokazati usvojena odredjena teoretska znanja, i
da ste u stanju da ih primenite pri rešavanju problema - zadataka
(prosečna ocena na kolokvijumima 55% ili veća)
(moguće je dobiti ukupno od 20 do 40 poena)
8
Elektrostatika Jednosmerna struja Složena strujna kola,Kirhofova pravila Energija električne struje
Magnetika Naizmenična struja Električne mašine Elektronika
9
8 LABORATORIJSKIH VEŢBI
8 radnih mesta po 2 studenta • Upoznavanje sa Unimerom
• Komponente: Otpornici, kondenzatori, kalemovi, izvori...
• Omov zakon u kolima jednosmerne struje i naizmenične struje
• Provera Kirhofovih zakona
• Merenje otpora Vitstonovim mostom
• Omov zakon u kolima naizmenične struje, RLC, RL,RC kolo
• Karakteristika poluprovodničke diode
• Određivanje karakteristike tranzistora
vežbe se ocenjuju pri radu i odbrani (od 11 do 20 poena)
OVERA u INDEKSU!
Stručna poseta Muzeju Nikola Tesla Izloţba o Mihjlu Pupinu
ISPIT Ispit se sastoji iz dva dela:
teorijskog i računskog.
Svaki deo ispita vrednuje se posebno,
i uradjenih >55% zadataka.
(moguće je dobiti ukupno 60 poena)
10
Student stiče pravo da izađe na ispit ako:
1. uredno pohađa nastavu , 75% ; aktivno učešće na računskim vežbama (5p.)
2. uspešno završi sve predispitne obaveze
Urađene i overene laboratorijske vežbe, (od 11 do 20 poena)
Poloţeni kolokvijumi (od 20 do 40 poena) x 1,5
Stručna poseta (5p.)
SAMOSTALNI RAD, domaći, demonstrator u Laboratoriji, ... (10 p.)
Formiranje konačne ocene
11
Nakon položenog ispita student treba da je
osposobljen da
rešava probleme vezane za jednostavna električna kola, i
prepozna zakonitosti kojima se opisuju procesi u elektrotehnici i elektronici, i
njihovom primenom , uspešno reši jednostavne proračune vezane za te procese i
proveri ispravnost svojih proračuna merenjem.
vrši kontrolu stanja električnih instalacija, proveri ispravnost svojih proračuna merenjem (merenje električnih veličina -U, I, R, otpora izolacije i sl.).
kao član tima da je osposobljen za procenu rezultata merenja -ispitivanja, i za izradu projektnih zadataka vezanih za električne instalacije, ili sisteme uredjaja.
12
Dodatna literatura, koju mozete naći u biblioteci,
knjiţari, na netu, ili ...
iz oblasti osnova elektehnike, elektrostatike , elektromagnetizma, jednosernih i naizmeničnih struja,
elektronike , energetike,
fizike i elektrotehnike za više škole
Allan H. Robbins, Wilhelm C. Miller,
Circuit Analysis Theory and Practice, 5 edition.pdf
Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.,Fundamentals of Physics,
fifth edition, John Wiley & Sons, USA, 1997 ž
Serway, R., Beichner, R., Physics For Scientists and Engineers, fifth edition, Thomson Learning, USA, 2000
Vlastimir Vučić, Osnovna merenja u fizici, Nauka, Beograd , 1995.
13
O ELEKTROTEHNICI
Savremeni tehnološki problemi su veoma složeni i
njihovo rešavanje zahteva učešće inženjera i istraživača
iz raznih oblasti nauke i tehnike,
koji se organizuju u razvojne ili istraživačke timove.
U takvim uslovima inženjer, koji je specijalizovan za određenu oblast,
često treba da radi sa stručnjacima drugih specijalnosti.
Da bi se olakšala njihova saradnja potrebno je da
svaki od njih bar delimično poznaje srodne oblasti tehnike, kako bi
razumeo problematiku i ograničenja u rešavanju problema u celini.
Zbog toga se u svetu, prilikom obrazovanja inženjera uvek proučavaju
u oblasti koje nisu direktno u vezi sa odabranom specijalizacijom.
14
15
U savremenom svetu svedoci smo da električni ili elektronski uređaji prodiru u sve oblasti života.
Vozila imaju eletronske uređaje za nadzor i upravljanje,
uređaji bele tehnike u domaćinstvu imaju sve više elektronskih funkcija, uvođenje računara u kuće menja način života,
revolucija u telekomunikacijama- mobilna telefonija,
primena u medicini:
skeneri ,
nuklearna medicina,
laseri- dijagnostika, hiruški nož, stimulacija ćelijskih funkcija itd.
Laseri – široku oblast primene,
u industriji, metrologiji,
nanotehnologiji.
Laminated Object Manufacturing
Elektrotehnika sa elektronikom
16
Ovaj predmet upravo ima za cilj da Vas, kojima će primarna
specijalizacija biti
o Mašinsko inženjerstvo
o Zaštita od požara i spasavanje,
o Bezbednost i zdravlje na radu
upozna sa osnovima elektrotehnike, elektronike i zaštite kako bi
razumeli kako takvi elektronski sistemi funkcionišu i kako bi bili
efikasniji u komuniciraju sa ekspertima iz drugih struka sa kojima
ćete sarađivati.
17
...elektrotehnika..?
Elektrotehnika je nauka koja proučava zakone elektriciteta i
primenjuje ih u praktične svrhe, tj. zadovoljavanja potrebe društva.
Dve glavne primene elektriciteta:
•za prenos električne energije sa jednog mesta na drugo ili
•za prenos informacija.
Elektrotehnika je oblast nauke koja se izdvojila iz fizike i poslednjih
200. godina se stalno i dinamično razvijala. O razvoju elektrotehnike
svedoči stalna pojava novih podoblasti kao i broj naučnih i stručnih
publikacija iz elektrotehnike koji u velikoj meri prevazilazi obim sličnih
publikacija iz drugih oblasti tehnike.
ISTORIJAT Starogrčki filozof Tales (oko 600.godine p.n.e.) prvi zapisao da ćilibar , jantar,
natrljan krznom privlači lake predmete (kosa, vuna, drvena piljevina). Magneti…
1600-te godine, engleski lekar Vilijam Džilbert ( William Gilbert, 1544-1603)
utvrdio da tela od stakla ili krzna trljanjem postaju naelektrisala, tj. stiču ista
svojstva kao ćilibar. (ćilibar na starogrčkom jeziku zove elektron),
Tek u drugoj polovini 18. veka došlo se do spoznaje da je naelektrisanost tela
posledica prisutnosti neke supstance koja je nazvana elektricitet.
Američki fizičar Bendžamin Frenklin ( Benjamin Franklin, 1706-1790 ) izvodi
prvu teoriju o elektricitetu, te uvodi pojam pozitivnog i negativnog naelektrisanja.
Italijanski lekar i fizičar LuiĎi Galvani ( Luigi Galvani, 1737-1798 ) proučavao je
uticaj elektriciteta na žive organizme.
Zakona sile između dva naelektrisana tela izveo je francuski fizičar Čarls
Augustin Kulon ( Charles Augustin Coulomb ), 1784 i 1785.godine.
Alesandro Volta ( Alessandro Volta,1745-1827 ), italijanski fizičar, prvi pronalazi
izvor trajne električne struje-galvanski element.
18
Burniji razvoj elektrotehnike započinje u 19.veku.
Danski fizičar Kristijan Ersted ( Christian Oersted,1777-1851 ), 1820. godine,
ustanovio je postojanje magnetnog polja električne struje.
iste godine, francuski fizičar i matematičar Andre Ampera ( Andre
Ampere,1775-1836 ) utvrdio uzajamno mehaničko dejstvo između dva
provodnika kroz koja protiče električna struja.
Najvažniji putokaz za dalja istraživanja predstavlja fundamentalno otkriće
engleskog fizičara i hemičara Majkla Faradeja ( Michael Faraday,1791-1867 ).
1831. godine, uspeo je dokazati da magnetizam proizvodi elektricitet, odnosno,
otkrio je jedan od najvažnijih zakona elektrotehnike; "Zakon elektromagnetne
indukcije ".
Faradejeve ideje je dalje usavršio engleski fizičar Džejms Maksvel ( James
Maxwell,1831- 1879 ) koji je, 1864. godine, postavio opštu matematičku teoriju
elektromagnetizma.
Njemački fizičari Om ( Georg Simon Ohm,1787-1854 ) i Kirhof ( Gustav Robert
Kirchhoff, 1824-1887 ) utvrdili su zakone elektrotehnike koji pokazuju
kvantitativne odnose u električnom kolu jednosmerne struje, grananje struje i
uzajamno dejstvo indukovanih napona u složenom električnom kolu.
19
Burniji razvoj elektrotehnike započinje u 19.veku.
Za nagli uspon elektrotehnike veoma je zaslužan i Nikola Tesla ( 1856-1943 ) koji
je 1888. godine realizovao svoje pronalaske na području višefaznih sistema, koji
su omogućili primenu naizmenične struje u industriji.To je ujedno omogućilo
prenos električne energije. Bavio se strujama visoke frekvencije i tehnikom visokih
napona, kao i radovima na području radio-tehnike i bežičnog prenosa.
Mihajlo Pupin ( 1854-1935) patenti iz oblasti telegrafije, bežične telegrafije i
telefonije, potom rentgenologije. Pupinovi kalemovi (1986.), najslavnije otkriće
kojim je omogućen prenos signala na velike razdaljine, proces uključenja tih
induktivnih kalemova u telefonskim linijama nazvan je pupinizacija.
Patent Visokofrekventni cevni oscillator (1899), na kome se zasniva savremena
radiotehnika..
20
Oblasti elektrotehnike:
Tradicionalno elektrotehniku delimo na sedam
specijalizovanih podoblasti:
Elektroenergetika
Elektromagnetika
Komunikacije
Računarsko inženjerstvo
Sistemi
Upravljanje
Elektronika
21
Elektroenergetika
Elektroenergetika se bavi proizvodnjom i prenosom
električne energije sa jedne lokacije na drugu i
najstarija je specijalnost elektrotehnike.
Ceo razvoj savremenog društva zavisi u kritičnoj meri od potreba
za električnom energijom za napajanje električnih uređaja, i u
industriji, i u domaćinstvu.
Zato su za proizvodnju električne energije razvijeni razni
sistemi za pretvaranje drugih oblika energije
toplotne, hidromehaničke, nuklearne, solarne, energije vetra,
elektrohemijske u električnu energiju.
22
Elektromagnetika Elektromagnetika premošćava jaz između primena elektrotehnike za prenos
energije i ostalih disciplina koje su uglavnom vezane za prenos informacija.
Ona se bavi proučavanjem i primenom električnog polja, magnetskog polja i struje.
Električna struja može biti uvek istog smera (jednosmerna struja - DC) ili
promenljivog smera (naizmenična struja - AC).
Kod naizmeničnih struja definiše se pojam učestanosti ili frekvencije, koja
predstavlja broj promena smera struje u sekundi. (frekvencija – [Hz]).
Opseg učestanosti koji se sreće u praksi je veoma širok.
U elektroenergetici se koriste naizmenične struje učestanosti 50 Hz ili 60 Hz, dok
se u drugim oblastima koriste znatno više učestanosti, do reda 1011 Hz (400 GHz
optički prenos signala).
Na višim učestanostima energija počinje značajnije da zrači iz kablova, i
kroz atmosferu se prostiru elektromagnetski talasi.
Ovakvi talasi su omogućili pojavu radija, televizije,
bežičnih komunikacija, radara, itd.
23
Komunikacije ili telekomunikacije Komunikacije ili telekomunikacije su podoblast elektrotehnike koja se bavi
prenosom informacija sa jednog mesta na drugo.
Informacije se prenose pomoću :
električnih provodnika,
klasičnim kablovima,
optičkim kablovima
elektromagnetskih talasa.
Jedan od važnih problema koji se rešava u komunikacijama je način na koji se
informacije utiskuju u električni signal.
Taj proces se naziva modulacija ili kodovanje i obavlja se na strani predajnika,
dok se na prijemnoj strani obavlja inverzni proces koji se naziva demodulacija ili
dekodovanje.
U procesu prenosa nastaje i degradacija signala zbog dejstva smetnji ili šuma pa se u
komunikacijama velika pažnja posvećuje metodima za izvlačenje korisnih
informacija iz šuma i metodima za zaštitu informacija- kriptovanje.
Većina ovih metoda zahteva upotrebu računara.
24
25
Računarsko inženjerstvo Računarsko inženjerstvo je jedna od podoblasti elektrotehnike koje se
bavi razvojem i projektovanjem računarskog hardvera i softvera koji
kontroliše njegov rad.
Savremeni računarski sistemi mogu biti veoma različiti, počev od
jednostavnih mikrokontrolera koji obavljaju jednostavne nadzorne
funkcije, preko personalnih računara i radnih stanica koji se koriste za
obavljanje raznovrsnih aplikacija, slušanja muzike, gledanje filmova i
igru, pa do moćnih superračunara za izvršavanje kompleksnih
proračuna u fizici, meteorologiji i istraživanju svemira.
26
27
Oblast Sistemskog inženjerstva se bavi modelovanjem kompleksnih
sistema matematičkim modelima u cilju njihovog jednostavnijeg opisa i
predviđanja njihovog ponašanja.
Primeri takvih sistema su, modelovanje saobraćaja ili modelovanje leta
aviona. Takav matematički opis sistema omogućava jednostavniju
analizu ponašanja sistema u raznim uslovima bez izvođenja
eksperimenta.
Upravljanje sistemima - automatika je
takođe jedna od važnih oblasti elektrotehnike
koja se bavi upravljanjem raznim
elektromehaničkim i drugim složenim
sistemima uz pomoć odgovarajućih modela i
algoritama za reagovanje u različitim
situacijama.
28
Elektronika
29
Oblast Elektronike se bavi korišćenjem različitih materijala u specijalnim
konfiguracijama ili strukturama, radi dobijanja elemenata u kojima se može
kontrolisati tok struje i povezivanjem takvih elemenata u sloţena kola.
Osnovni elementi elektronike su poluprovodičke diode i tranzistori koji su
povezani u integrisana kola.
Elektronika se bavi i
projektovanjem elektronskih kola za određene namene,
razvojem algoritama za projektovanje,
implementacijom elektronskih kola
koja realizuju razne metode potrebne u
ostalim oblastima elektrotehnike.
Mada je oblast elektronike stara oko 100 godina,
ona je u toku istorije imala izuzetno dinamičan razvoj a takva je i danas. Pošto se
usled razvoja tehnologije stalno pronalaze novi materijali, stalno se stvaraju nove
komponente, što u velikoj meri utiče na razvoj postupaka projektovanja.
Već 50 godina pratimo integracije velikog broja komponenata u jedno
integrisano kolo. To je omogućilo drastično smanjenje dimenzija
eleketronskih uređaja, smanjenje njihove potrošnje, povećanje brzine rada i
povećanje pouzdanosti uređaja.
Na primer, jedan od prvih elektronskih računara ENIAC iz 1947. godine
koji je imao oko 17000 elektronskih cevi i memoriju od svega nekoliko kB,
bio je smešten u prostoriju veličine sportske sale, a njegova potrošnja se
merila desetinama kW.
Današnji računari imaju sve važne performanse najmanje 1000 do 10000
puta bolje. Drugi karakterističan primer je mobilni telefon koji je pre samo
dvadesetak godina, za neuporedivo lošije performanse, imao veličinu koja
je jedva mogla da stane u automobil.
30
31
ANALOGNI SIGNAL
DIGITALNI SIGNAL
Osnovni pojmovi o elektricitetu
32
Elektrotehnika se prvenstveno bavi
električnim opterećenjem (naelektrisanjem),
njegovim kretanjem i efektima tog kretanja.
Za nepokretno naelektrisanje se koristi termin
statičko naelektrisanje,
a za pokretno naelektrisanje termin električna struja.
Osnovni pojmovi o elektricitetu
Elektrostatika
Kulonov zakon
Električno polje
Gausov zakon
Potencijal elektrostatičkog polja
Provodna tela u elektrostatičkom polju
Električna kapacitivnost
Električno polje u dielektricima
Energija i sile elektrostatičkog polja
Kretanje naelektrisane čestice u vakuumu pod dejstvom
elektrostatičkog polja
33
Vremenski nepromenljive struje
Osnovni pojmovi o električnoj struji
Omov i Džulov zakon u lokalnom obliku
Omov zakon u izvornom obliku, električna otpornost i
otpornici; Džulov zakon u izvornom obliku
Električno kolo vremenski nepromenljive struje i električne
karakteristike generatora
Električne mreže i drugi Kirhofov zakon
Metode rešavanja problema električne mreže
Mreže sa kondenzatorima
Vremenski nepromenljiva struja u tečnim provodnim
supstancama.
34