|
Šta je to električna struja ?
1. Električna struja
Protok elektrona kroz provodnik kao; žica, lampa, metar,
zvučnik, itd. Ova struja teče tek onda ako imamo
električni napon. U potpunosti je neprekidna ovisnost
između napona (V), struje (Amper) i otpora (Ohm). Struja
teče od + prema -, i za vrijeme ove aktivnosti daje
energiju, kao: toplota, svjetlo ili snaga (el. motor) itd.
Kod izvora napona kao što je baterija i auto-akumulator
ne mijenja se polaritet. Struja teče kontuirano u istom
smijeru i zato ovdje govorimo o jednosmjernoj struji.
Destilirani napon iz naponske mreže, tj. ispravljeno
naponsko napajanje od audio- i video-uređaja također je
jednosmjerna struja.
Postoje i naponski izvori sa stalno promjenljivim
polaritetom, ovdje govorimo o naizmjeničnoj struji i
naizmjeničnom naponu. Uzmimo slučaj osvjetljenje.
Polaritet istog mijenja se 100 puta u sekundi: 50xplus i
50x minus. Vrijeme trajanja jedne potpune periode iznosi
1/50 u sekundi. To su 50 impulsa u sekundi, ili
frekvencija iznosi 50 Hz (bos; herca). Ovo se uvijek
veoma konstantno odražava. Analogni signali u HiFi- uređajima,
koji su istovjetni izvornoj zvučnoj vibraciji oni su
faktički električni impulsi i također naizmjenični
napon, sada ne sa konstantnom frekvencijom, ali zato sa
jednom frekvencijom čija visina tona varira između (16-20.000Hz).
Slika 1.1. Baterija kao izvor jednosmjerne struje
Jednosmjerna struja
2. Električno kolo i elementi kola
Elektronika je mlada nauka za
proučavanje protoka elektrona i pronalaska tehničke primjene kroz
uticaj protoka u sklopovima. Elektronika se dokazala veoma brzim
intenzitetom razvoja i nadasve upečatljivim rezultatima. Razvoj
elektronike zasniva se na istim principima kao i elektrotehnike.
Znači da elektronika isto kao i elektrotehnika svoj razvoj u osnovi zasniva na
eksperimentalnim istraživanjima. Eksperimentalno su utvrđeni
osnovni zakoni i kvantitativni odnosi električnog
strujanja. Da bi se ostvario detaljniji uvid u fizikalni
proces električnog strujanja, može poslužiti
eksperiment sa električnom baterijom i lampom (
slika 2. 1 ).
Slika 2.1.
Sa primjera na sliki 1.1. i 2.1. vidimo da električna baterija predstavlja izvor električne
energije, u kome se, u procesu transformacije kemijske
energije u električnu, na njegovim krajevima stvara
električna sila - elektromotorna sila (EMS), koja je u
stanju da pokreće i usmjerava slobodne nosioce
elektriciteta. Vrijednost EMS izvora kvantitativno se može
definisati količnikom kemijske energije koja se pretvori
u električnu i količine elektriciteta koja protekne
kroz neki poprečni presjek u izvoru:
(2.1.a.)
Jedinica za EMS u MKSA sistemu je;
(2.1.b.)
S obzirom na gore navedeno, EMS ima istu jedinicu kao i električni
potencijal. Međutim, treba upozoriti, da i pored toga što
EMS i potencijal imaju istu jedinicu, oni predstavljaju
različite fizičke veličine. Pod uticajem EMS slobodni
nosioci elektriciteta imaju različitu gustinu i znak na
izvodima baterije. Na jednom izvodu su zgusnuti elektroni,
pa se naziva negativnim polom baterije i označava sa
"-". Na drugom izvodu, koji se naziva
pozitivnim polom i označava sa "+", elektroni
su razrijeđeni. Zgusnuti elektroni na negativnom polu,
zbog istog znaka opterećenja, međusobno se odbijaju, težeći
da se pomjere sa mjesta sa većom prema mjestima sa
manjom gustinom. Na taj način, oni stvaraju stanje
napetosti, odnosno napon između polova. Kada se između
polova baterije priključi lampa (L) i ostvari
njihova kvalitetna povezanost pomoću provodnika,
lampa će zasvijetliti.
Ova vizuelna manifestacija ukazuje da je uspostavljena
električna struja. Eksperimentalno se može utvrditi i
manifestacija da prekid konduktivne povezanosti u izvoru lampe ili provodnicima predstavlja prekid električne
struje. Izvedeni eksperiment pokazuje bitnu osobinu
električne struje da se može uspostaviti u električki
zatvorenoj konturi, koja se naziva električnim kolom.
Ostvareno električno kolo (slika 2. 1), zbog
pojednostavljene konfiguracije, naziva se prostim električnim
kolom. Proces uspostavljanja električne struje, sa
energetskog stanovišta, predstavlja proces prenosa
električne energije od izvora do prijemnika. U kolu sa
slike lampa predstavlja prijemnik u kome se električna
energija pretvara u svjetlosnu. Električno kolo, u opštem
slučaju, predstavlja skup izvora i prijemnika koji su
pomoću provodnika povezani u zatvorenu strujnu konturu u
kojoj se uspostavlja električna struja, odnosno u kojoj
je ostvarena mogućnost prenosa električne energije od
izvora do prijemnika.
Prema tome, da bi se uspostavila električna struja,
moraju se ostvariti neophodne pretpostavke, koje se
sastoje u:
1. Postojanju slobodnih nosioca elektriciteta, odnosno
odgovarajuće provodne sredine.
2. Postojanju izvora električne energije, koji je u
stanju da u svojoj unutrašnjosti u kontinuitetu
potiskuje elektrone, obrazujući EMS, odnosno stalnu
potencijalnu razliku na svojim krajevima.
3. Skup izvora. prijemnika i provodnika mora obrazovati
zatvorenu strujnu konturu tj. električno kolo. Električna
kola, u kojima se proizvodnja električne energije u
izvorima i njen prenos i transformacija u električnim
prijemnicima ostvaruje sa strujama i naponima čije
vrijednosti nisu funkcije vremena, nazivaju se električna
kola stalne jednosmjerne struje. Ako su raspodjele napona
i struje stalne, u tom slučaju su stalne i raspodjele
električnog i magnetnog polja. Prema tome, u kolima
jednosmjerne struje nema pojave indukovane EMS i struje
pomjeraju u dielektriku.
U izvore električne energije spadaju: generatori,
akumulatorske baterije, galvanski elementi, itd. U njima
se kemijska, mehanička, hidraulička, termička ili neki
drugi vid energije transformiše u električnu. U električnim
kolima izvori električne energije prikazuju se grafičkim
simbolima.
Uobičajeno je da se kemijski izvori električne energije,
kao izvori jednosmjerne struje, simbolički prikazuju sa
dvije paralelne crte, i to jednom dužom i tanjom, koja
predstavlja pozitivni pol izvora i drugom debljom i kraćom
koja prikazuje negativni pol (slika 2.2a). Generatori se
uglavnom prikazuju simbolom sa slike 2.2b. Ukoliko
konstrukciju generatora ne treba posebno isticati. Onda
se može iskoristiti i simbolika sa slike 2.2c i slike 2.2d.
Slika 2. 2.
U prijemnike električne energije spadaju: rasvjetna
tijela, električni grijači - termogeni otpornici,
električni motori itd. U njima se električna energija
transformiše u neki drugi vid energije: toplotnu,
svjetlosnu, mehaničku itd. Zbog ove osobine uobičajeno
je da se električni prijemnici nazivaju električnim
potrošačima.
U električnim kolima jednosmjerne struje najčešće se
susreću termogeni otpornici, koji se označavaju sa R.
Njihova grafička simbolika zavisi od konstrukcije (slika
2.3).
Slika 2.3.
Provodnici, tj. spojni vodovi koji povezuju izvore i
prijemnike električnog kola izrađuju se od dobrih
provodnih materijala: bakar, aluminijum, itd. U električnim
kolima se prikazuju punim linijama. Ako se želi
prekinuti električna struja, onda strujno kolo na jednom
mjestu treba prekinuti. Funkcija prekida električnog
kola ostvaruje se pomoću prekidača ili kontakta S (slika
2.4).
Slika 2.4.
Električno kolo (slika 2.1) pomoću ove simbolike može
se šematski prikazati na jednostavniji način (slika 2.5).
Slika 2.5.
Prikazano električno kolo (slika 2.5), R predstavlja
električno kolo proste konfiguracije, a sastoji se od
jedne strujne konture, koju čini redna veza S izvora i
potrošača električne energije. Međutim, u
elektronici se susreću električna kola složenije
konfiguracije. Ovakva kola sastoje se od više strujnih
kontura koje obrazuju jedinstveno električno kolo (slika
2.6).
Slika 2-6.
Za električno kolo značajni su sljedeći pojmovi :
ČVOR predstavlja mjesto u kolu u kome se stiču tri i više
grana, naprimjer, za kolo sa slike tačke 1, 2, 3 i 4.
GRANA je dio električnog kola koji povezuje dva čvora i
u kojoj se nalazi jedan ili više elemenata.
KONTURA je zatvorena električna linija u kojoj se
uspostavlja struja, a u složenom kolu obuhvata dvije i
više grana.
|
