DEE Sähkötekniikan perusteet Tasasähköpiirien lisätehtäviä

Samankaltaiset tiedostot
Harjoitus 5 / viikko 7

Jännitteenjaolla, sekä sarjaan- ja rinnankytkennällä saadaan laskettua:

( ) ( ) ( ) ( ) SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

2.2 Energia W saadaan, kun tehoa p(t) integroidaan ajan t suhteen. Täten akun kokonaisenergia W tot saadaan lausekkeesta ( )

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkövirran määrittelylausekkeesta

Luento 4 / 12. SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä

Silmukkavirta- ja solmupistemenetelmä. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 2(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

SATE.1040 Piirianalyysi IB syksy /8 Laskuharjoitus 1: Ohjatut lähteet

RATKAISUT: Kertaustehtäviä

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

Physica 6 Opettajan OPAS (1/18)

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

Omnia AMMATTIOPISTO Pynnönen

y=-3x+2 y=2x-3 y=3x+2 x = = 6

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

järjestelmät Jatkuva-aikaiset järjestelmät muunnostason ratkaisu Lineaariset järjestelmät Risto Mikkonen

DEE Sähkötekniikan perusteet

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

Öljysäiliö maan alla

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Théveninin teoreema. Vesa Linja-aho (versio 1.0) R 1 + R 2

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

SÄHKÖTEKNIIKKA. NBIELS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2015

TA00AB71 Tasasähköpiirit (3 op) Syksy 2011 / Luokka AS11

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /9 Laskuharjoitus 4: Kerrostamis- ja silmukkamenetelmä

14.1 Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait R 1. I 1 I 3 liitos + - R 2. silmukka. Kuva 14.1: Liitoksen, haaran ja silmukan määrittely virtapiirissä.

DEE Sähkötekniikan perusteet

järjestelmät Luento 8

DEE Sähkötekniikan perusteet

3D-kuva A B C D E Kuvanto edestä Kuvanto sivulta Kuvanto päältä. Nimi Sotun loppuosa - Monimuotokoulutuksen soveltavat tehtävät 20 p. Tehtävä 1 3p.

R 2. E tot. Lasketaan energialähde kerrallaan 10 Ω:n vastuksen läpi oleva virta.

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

Kirchhoffin jännitelain perusteella. U ac = U ab +U bc U ac = U ad +U dc. U ac = R 1 I 12 +R 2 I 12 U ac = R 3 I 34 +R 4 I 34, ja I 34 = U ac

RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit

URN: NBN:fi-fe

FysE301/A Peruskomponentit: vastus, diodi ja kanavatransistori

Sähkökentät ja niiden laskeminen I

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Kun järjestelmää kuvataan operaattorilla T, sisäänmenoa muuttujalla u ja ulostuloa muuttujalla y, voidaan kirjoittaa. y T u.

7. Resistanssi ja Ohmin laki

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIa, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

Aluksi. Ympyrästä. Ympyrän osat. MAB2: Ympyrä 4

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

FYSP104 / K2 RESISTANSSIN MITTAAMINEN

2 Pistejoukko koordinaatistossa

TEHTÄVÄT KYTKENTÄKAAVIO

LAHDEN AMMATTIKORKEAKOULU TEKNIIKAN ALA MATEMATIIKAN PREPPAUSTEHTÄVIÄ Kesä 2015

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Kahden lausekkeen merkittyä yhtäsuuruutta sanotaan yhtälöksi.

s = 11 7 t = = 2 7 Sijoittamalla keskimmäiseen yhtälöön saadaan: k ( 2) = 0 2k = 8 k = 4

2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio

1. Työn tavoitteet. 2. Teoria ELEKTRONIN OMINAISVARAUS

RESISTANSSIMITTAUKSIA

2.1 b) Muunnokset ja vaakamalli

2 Jannitelähde 24 V 28 V 7,5 A

0 kun x < 0, 1/3 kun 0 x < 1/4, 7/11 kun 1/4 x < 6/7, 1 kun x 1, 1 kun x 6/7,

Vinkkejä Gaussin lain käyttöön laskettaessa sähkökenttiä

Taitaja2010, Iisalmi Suunnittelutehtävä, teoria osa

ELEC-C3230 Elektroniikka 1. Luento 1: Piirianalyysin kertaus (Lineaariset vahvistinmallit)

Diplomi-insino o rien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2015 Insino o rivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Matematiikan tukikurssi

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 4 / vko 47

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s.

9 A I N. Alkuperäinen piiri. Nortonin ekvivalentti R T = R N + - U T = I N R N. Théveninin ekvivalentti DEE SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

Tietoa sähkökentästä tarvitaan useissa fysikaalisissa tilanteissa, esimerkiksi jos halutaan

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A. Diskreetit jakaumat Jatkuvat jakaumat. Avainsanat:

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Van der Polin yhtälö. virtap6.nb 1

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

Sähkötekniikka ja elektroniikka

2.2 Muunnosten käyttöön tutustumista

Van der Polin yhtälö

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Transkriptio:

DEE-0 Sähkötekniikan peusteet Tasasähköpiiien lisätehtäviä Laske oheisen piiin vita E = V, R = 05, R =, R 3 = 05, R 4 = 05, R 5 = 05 Ykköstehtävän atkaisuehdotus: Kun kytkentä on oheisen kuvan mukainen, Kichhoffin jännitelain peusteella voidaan kijoittaa: R E, 0 E jossa R on kytkennän kokonaisesistanssi Kun tästä atkaistaan vita, saadaan R E R Kysytty vita saadaan siis selville, jos pystytään muodostamaan kytkennän kokonaisesistanssi Määitetään R vastuksia yhdistelemällä Vastukset R 3 ja R 5 ovat sajassa, koska niiden läpi kulkee sama vita Näiden yhdistetyksi esistanssiksi R 35 saadaan R35 R3 R5 05 05 = Vastukset R ja R 35 ovat innakkain, koska niiden yli on sama jännite Näiden yhdistetyksi esistanssiksi R 35 saadaan R R R R R RR 35 35 35 35 35 35 R R35 R RR Vastukset R, R 35 ja R 4 ovat sajassa, koska niiden läpi kulkee sama vita Näiden yhdistetyksi esistanssiksi R saadaan R R R35 R4 4 4 Kysytyksi vita on siis E A A R

Laske oheisen piiin jännite V ja vita i Kakkostehtävän atkaisuehdotus: Ratkaistaan tehtävä solmupistemenetelmällä Solmupistemenetelmää käytettäessä takasteltavan kytkennän jännitelähteet kannattaa muuntaa vitalähteiksi, koska solmupistemenetelmä peustuu Kichhoffin vitalakiin Muunnos ei ole välttämätön, mutta helpottaa usein kytkennän takastelua Tässä tehtävässä enegialähteet ovat jo valmiiksi vitalähteitä, joten muunnosta ei tavita Aloitetaan tehtävän atkaiseminen yhdistämällä innankytketyt 0000 ja 000 Kun yhdistettyä esistanssia mekitään R :llä, saadaan: 5000 R R 0000 000 3 Ennen solmupisteyhtälöiden kijoittamista on selvitettävä kytkennästä löytyvien potentiaalien lukumäää Takasteltavasta kytkennästä näitä löytyy kolme kappaletta Kytkennän alaeuna on yhdessä potentiaalissa, ja kaksi muuta löytyvät kytkennän vasemmasta ja oikeasta yläeunasta Tämän jälkeen valitaan yksi näistä potentiaaleista ns efeenssipotentiaaliksi, jonka avoksi valitaan 0 V Jäljelle jää siis kaksi tuntematonta potentiaalia, eli solmupisteyhtälöitä tulee kaksi kappaletta Olkoon efeenssipotentiaali kytkennän alaeunassa Valitaan kytkennän vasemman yläkulman potentiaaliksi V ja oikean yläkulman potentiaaliksi V ja kijoitetaan solmupisteyhtälöt eli Kichhoffin vitalait molemmille solmupisteille: V0 VV 3 3 00 000 R V V 00 000 5000 5000 V 0 V V 3 3 005 V V 005 000 R 5000 000 5000 8 3 V V 0 5 5 V 357 V 3 V V V 5857 V 50 5 0 000 000 Nyt kannattaa palauttaa mieleen, että kytkennän alaeunaan valittiin efeenssipotentiaali 0 V Saatu tulos takoittaa siis sitä, että kytkennän vasemmassa yläkulmassa on noin 357 V alhaisempi potentiaali kuin kytkennän alaeunassa Edelleen kytkennän oikeassa yläkulmassa on noin 5857 V alhaisempi potentiaali kuin kytkennän alaeunassa

Lasketaan kysytty jännite V ja vita i Koska kysytyn jännitteen plusnapa on k:n vastuksen vasemmassa eunassa, jännitteeksi V saadaan: V = V V 357 ( 5857) V 393 V Vian i positiivinen suunta on mekitty alhaalta ylös, joten kystyksi viaksi saadaan 0 V 357 i A 36 ma 000 000 3 Ratkaise oheisesta kytkennästä jännitteet v ja v Kolmostehtävän atkaisuehdotus: Käytetään tässäkin solmupistemenetelmää, joten aloitetaan tehtävä muuntamalla kytkennän vasemman eunan jännitelähde vitalähteeksi Jännitelähteen kanssa sajassa oleva vastus tulee vitalähteen innalle, ja vitalähteen lähdevita saadaan Ohmin laista: = U/R, jossa U on jännitelähteen lähdejännite ja R jännitelähteen kanssa sajassa oleva vastus Täten vitalähteen lähdeviaksi saadaan 75 A Lähdemuunnoksen jälkeen kytkentä näyttää seuaavalta 40 75 A 0 80 5 A 4 Ennen solmupisteyhtälöiden kijoittamista on selvitettävä kytkennästä löytyvien potentiaalien lukumäää Takasteltavasta kytkennästä näitä löytyy kolme kappaletta Kytkennän alaeuna on yhdessä potentiaalissa, ja kaksi muuta löytyvät kytkennän vasemmasta ja oikeasta yläeunasta Tämän jälkeen valitaan yksi näistä potentiaaleista ns efeenssipotentiaaliksi, jonka avoksi valitaan 0 V Jäljelle jää siis kaksi tuntematonta potentiaalia, eli solmupisteyhtälöitä tulee kaksi kappaletta Olkoon efeenssipotentiaali kytkennän alaeunassa Valitaan kytkennän vasemman yläkulman potentiaaliksi V a ja oikean yläkulman potentiaaliksi V b ja kijoitetaan solmupisteyhtälöt eli Kichhoffin vitalait molemmille solmupisteille: Va 0 Va 0 Va Vb 75 0 80 40 Vb 0 Vb Va 5 4 40 Va Vb 75 0 80 40 40 Va Vb 5 40 4 40 7 Va Vb 75 80 40 Va Vb 5 40 40 3

V a 00 V Vb 50 V Täten tehtävänantoon mekityiksi jännitteiksi v ja v saadaan: v Va 0 00 V v Vb 0 50 V 4 Laske oheisen piiin vita i Nelostehtävän atkaisuehdotus: Ratkaistaan tehtävä silmukkavitamenetelmällä Silmukkavitamenetelmää käytettäessä takasteltavan kytkennän vitalähteet kannattaa muuntaa jännitelähteiksi, koska silmukkavitamenetelmä peustuu Kichhoffin jännitelakiin Muunnos ei ole välttämätön, mutta helpottaa usein kytkennän takastelua Aloitetaan siis tehtävän atkaiseminen muuntamalla kytkennän vasemmassa eunassa oleva vitalähde jännitelähteeksi Vitalähteen innalla oleva vastus tulee jännitelähteen kanssa sajaan, ja jännitelähteen lähdejännite U saadaan Ohmin laista: U = R, jossa on vitalähteen lähdevita ja R vitalähteen innalla oleva esistanssi Tässä tapauksessa vitalähteen tilalle tulee siis 4 V:n jännitelähde Muunnoksen jälkeen kytkentä näyttää seuaavalta 8 0 V 6 4 V 4 6 V Kytkennässä on kaksi silmukkaa, joten silmukkavitayhtälöitä tulee kaksi kappaletta Valitaan ylempään silmukkaan silmukkavita ja alempaan silmukkaan silmukkavita Molempien suunta on valittu myötäpäivään Kichhoffin jännitelain nojalla voidaan tällöin kijoittaa: 66 4 80 0 4 6 4 0 84 36 4 8 8 08 A 0935 A Kysyttiin keskimmäisen haaan vitaa i, joka saadaan nyt silmukkavitojen ja eotuksena: 4

i = 08 0935 A 3 A 5 Määitä oheisen kytkennän lähdejännite U siten, ettei R :ssa synny jännitehäviötä R 5, R, R3 3, U 0 V Viitostehtävän atkaisuehdotus: Käytetään tässäkin silmukkavitamenetelmää Kytkennässä on kaksi silmukkaa, joten silmukkavitayhtälöitä tulee kaksi kappaletta Valitaan vasempaan silmukkaan silmukkavita ja oikeaan silmukkaan silmukkavita Olkoon molempien suunta myötäpäivään Kichhoffin jännitelain nojalla voidaan tällöin kijoittaa: R UR 0 R R3 U 0 RR R U R R R U 3 7 0 5 U Yhtälöpai sisältää kolme tuntematonta, joten tehtävää ei saada vielä näillä tiedoilla atkaistua Kolmas yhtälö saadaan aikaan tehtävänannon tiedosta, että R :n yli olevan jännitteen on oltava nolla Koska vastuksen yli oleva jännite on esistanssin ja vian tulo, jännite menee nollaksi, kun vita on nolla (R 0) Koska R :n vita on silmukkavitojen avulla kijoitettuna, saadaan: 0 sijoitetaan tämä yhtälöpaiin 7 0 5 U 5 0 3 U A U 6 V Negatiivinen jännite takoittaa sitä, että jännitelähteen napaisuus on päinvastainen kuvaan veattuna 5