V LEDNU 2024 Půjde do Archivu
Vítejte u druhé kešky ze série Elektro.
Tentokrát Vás ušetřím elektrotechnických výpočtů (mimo nápovědy). Souřadnice kešky jsou zakódovány v následujících schématech obsahujících ideální stejnosměrný zdroj napětí a několik elektrolytických kondenzátorů. Z každého schématu Vám vyjde 7 ciferné číslo odpovídající souřadnicím, například pro výchozí souřadnice (N 50° 06.515 E 014° 30.844) by vyšlo 5006515 a 1430844. Pokud si spočítáte příklad s nápovědou, dozvíte se, jakým způsobem byly souřadnice zakódovány. Na obrázku jsou kondenzátory připojené ke zdroji napětí. Vašim úkolem je zjistit, které kondenzátory jsou zapojeny správně, a které vybouchnou po připojení ke zdroji napětí. Ze schématu dále lze vyčíst hodnotu kapacity u každého kondenzátoru. Jen tyto dvě věci jsou důležité pro získání souřadnic.
Upozorňuji, že toto zapojení nemá žádný elektrotechnický smysl, a zapojit takové zařízení na baterii by nejspíš bylo i zdraví nebezpečné!
Kondenzátory jsou pasivní elektronické součástky, jejichž charakteristickou vlastností je kapacita [F]. Dalším důležitým parametrem je jmenovité napětí [V ], které udává maximální napětí, na kterém je možné kondenzátor trvale provozovat.
Kondenzátor se skládá ze dvou vodivých elektrod oddělených od sebe navzájem elektricky nevodivou látkou - izolantem - tzv. dielektrikem. Izolantem může být vzduch, papír, metalizovaný papír, plastová fólie, slída nebo keramika.
Kondenzátor je schopen akumulovat energii ukládáním elektrického náboje na svých elektrodách. Vzhledem k elektrostatické indukci je velikost náboje na obou deskách stejná.
Elektrotechnická značka kondenzátoru:
Základní dělení kondenzátorů podle technologie:
- Keramické
- Svitkové
- Foliové
- Elektrolytické
U prvních třech typů kondenzátorů není nutné dodržet polaritu připojeného napětí. Zato u elektrolytických kondenzátorů dodržena být musí! Pokud se přepóluje (na mínusovou elektrodu se připojí plusový pól zdroje), dochází k proražení dielektrika (tvořeného vrstvou oxidu na kladné elektrodě). Obecně je elektrolytický kondenzátor nespolehlivá součástka a má omezenou životnost. Postupně dochází k vysychání elektrolytu a ke ztrátě kapacity. Výrobci obvykle udávají garantovanou životnost jen asi 2000 provozních hodin (při nejhorších podmínkách ve kterých se dá provozovat - vysoká teplota, střídavá složka apod.).
Pro všechny kondenzátory platí, že je nutné dodržet jmenovité napětí, jinak dojde ke zničení kondenzátoru!
Značení kondenzátorů
Kondezátory se (podobně jako rezistory) vyrábí v normalizovaných řadách. U miniaturních kondenzátorů výrobci používají barevné značení (uvedeno v katalogu výrobce), na větších kondenzátorech je kapacita zapsána kódem, vycházejícím ze základní jednotky 1 F. Násobky jsou m (mili) 10-3, µ (mikro) 10-6, n (nano) 10-9, p (piko) 10-12
V elektronice se kapacita kondenzátorů někdy udává v pikofaradech, proto je možné se setkat s hodnotami např. 3k3 = 3300 pF = 3,3 nF nebo 10M = 10 μF. Stejně jako u rezistoru jsou hodnoty součástek v řadách E3,E6,E12,E24 , E48 atd... (číslo určuje počet hodnot v řadě)
Příklady zápisu kapacity na kondenzátoru:
4p7/16V = 4,7pF a jmenovité napětí 16V
33p/50V = 33 pF a jmenovité napětí 50V
3n3 = 3,3 nF
100n = 100 nF
20µ = 20 µF
20M = 20 µF (u starších typů)
2,2m = 2,2 mF
2,2G = 2,2 mF (u starších typů)
Kondenzátory lze, stejně jako rezistory, řadit sériově, paralelně a nebo sériovo-paralelně. Výpočet je ale zcela opačný oproti rezistorům.
Pro orientaci ve schématech se Vám budou hodit následující obrázky:
Značka ideálního stejnosměrného zdroje napětí
Zdrojem stejnosměrného napětí je například baterie.
Ideální zdroj napětí znamená, že zdroj má stále stejné parametry, ať k němu připojíme cokoliv. Baterie, stejně jako jakýkoliv jiný reálný zdroj, má parazitní parametry - např. odpor - a není proto ideálním zdrojem napětí.
Nápověda:
A nebyla by to nakonec nuda, kdybychom si nevypočítali alespoň jeden obvod s kondenzátory? Není to nutné počítat k získání souřadnic. Výsledek příkladu v celých Kč je nápověda (která může i nemusí pomoci k získání souřadnic) k soustavě řešení. V checkeru se dozvíte ještě další informace o tom, co s tím. Pokud Vám nevyjde celé číslo v Kč (menší než 1500), nebo číslo blížící se celému číslu, tak to máte špatně.
Zadání: Kolik stojí energie uložená v kondenzátorech na schématu níže? Cena 1kWh = 3,623111 Kč
Nejdřív je potřeba spočítat celkovou kapacitu obvodu. Potom spočítáte energii uloženou v kondenzátorech. Pak už jen převod jednotek na kWh a potom spočítat cenu. Výsledek zaokrouhlete na celé koruny!
Ověřovátko nápovědy - souřadnice v checkeru nejsou finální souřadnice kešky (do checkeru musely být zadány nějaké souřadnice)
Můžeš ověřit své řešení s certitude.
Ověřovátko souřadnic
Keška je malá krabička na rušném místě. Tak se prosím chovejte nenápadně, ať tam chvilku vydrží.
Zdroje:
Kondenzátor - wikipedie
Zdroj napětí - wikipedie
Kondenzátory - SPŠE Mohelnice
Slezská univerzita v Opavě - dohodnutý směr proudu - Dobré vědět
Kešky ze série:
Elektro rezistor