Luento 1. 1 SMG-1100 Piirianalyysi I

Samankaltaiset tiedostot
Luento 1 / SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

Sähköiset perussuureet. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Luento 1. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Mittaustuloksen esittäminen Virhetarkastelua. Mittalaitetekniikka NYMTES 13 Jussi Hurri syksy 2014

DEE Sähkötekniikan perusteet

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Yksikkömuunnokset. Pituus, pinta-ala ja tilavuus. Jaana Ohtonen Språkskolan/Kielikoulu Haparanda-Tornio. lördag 8 februari 14

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

1. Fysiikka ja mittaaminen

Luento 2. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Julkaistu Helsingissä 8 päivänä joulukuuta /2014 Valtioneuvoston asetus. mittayksiköistä. Annettu Helsingissä 4 päivänä joulukuuta 2014

Energian varastointi ja uudet energialähteet

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

DEE Sähkötekniikan perusteet 5 op

DEE Sähkötekniikan perusteet

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

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

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

SÄHKÖTEKNIIKKA. NBIELS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2015

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

Luku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto

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

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Tekstiilien tutkiminen ja testaus

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto

SI-järjestelmä uudistuu

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

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

STANDARDIEN LYHIN MAHDOLLINEN OPPIMÄÄRÄ

Sähkön perusteet. Elektroniikka ja sähköoppi. Klas Granqvist Akun Tehdas / Oy Aku s Factory Ltd

Lähteet. SESKOn yhteystiedot: Särkiniementie HELSINKI puhelin sähköposti verkkosivut

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

OPAS. Kansainvälinen suure- ja yksikköjärjestelmä International System of Quantities and Units

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

Muunnokset ja mittayksiköt

DEE Sähkötekniikan perusteet

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1

METROLOGIA osa I Kari Riski, Mittatekniikan keskus, MIKES kari.riski@mikes.fi

Kryogeniikka. 1 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkön perusteet. Elektroniikka ja sähköoppi. Klas Granqvist Akun Tehdas / Oy Aku s Factory Ltd

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

FY6 - Soveltavat tehtävät

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

KE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

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

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

SI-mittayksiköt. Martti Heinonen VTT MIKES. FINAS-päivä National Metrology Institute VTT MIKES

Sähkötekiikka muistiinpanot

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

OHJ-7400 Graafisen käyttöliittymän ohjelmointi 4/6op

Fy06 Koe ratkaisut Kuopion Lyseon lukio (KK) 5/13

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Suprajohtavuus sähköverkossa

Sähköstatiikka ja magnetismi

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

Magneettinen energia

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Magneettikenttä ja sähkökenttä

Internet ja tietoverkot

KURSSIN TÄRKEIMPIÄ AIHEITA

CHEM-A1250 KEMIAN PERUSTEET kevät 2016

Sähkömagneettinen induktio

S Fysiikka III (Est, 6,0 op) Viikko 11

Kryogeniikka. 1 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

järjestelmät Luento 8

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

FYSIIKKA. Perusopinnot

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

766326A Atomifysiikka 1 - Syksy 2013

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

Näytesivut. Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto, opettajan aineisto. Jarkko Haapaniemi, Sirkka Parviainen, Pirjo Wiksten

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

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

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

EUROOPAN YHTEISÖJEN KOMISSIO. Ehdotus EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVIKSI

Mittayksikköjärjestelmän fysikaaliset perusteet, osa II b, sähkösuureet. 1. Jännite ja Josephson-ilmiö 4. Sähkösuureiden yksiköt SI-järjestelmässä

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät. Yleistä

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

SMG KENTTÄ JA LIIKKUVA KOORDINAATISTO

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

Mittayksikköjä koskevan jäsenvaltioiden lainsäädännön lähentäminen ***I

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Transkriptio:

SMG-1100 Piirianalyysi I Luento 1 1

SMG-1100 Piirianalyysi I I + II periodi Luennot Harjoitukset ti 8 10 S4 ma 10 12 TB 110 pe 9 10 S4 ti 12 14 TC 161 Risto Mikkonen, SC 312 ti 12 14 SC 163 ke 14 16 SC 105B to 16 18 SC 105B pe 12 14 TB 222 Kurssimateriaali: Opintomoniste Nilsson & Riedel: Electric Circuits 7ed. 2

SMG-1100 Piirianalyysi I Suoritusvaatimukset: Hyväksytysti suoritettu tentti tai välikokeet Hyväksytyt PC-työt Ennakkotehtävät Laskuharjoitukset / hyvityspisteet 3

Lähdemateriaali Nilsson & Riedel: Electric Circuits 7 th edition, Prentice Hall Alexander, Sadiku: Electric Circuits, 2 nd edition, McGraw Hill Boylestad: Introductory Circuit Analysis, 9 th edition, Prentice Hall Valtonen, Lehtovuori, Piirianalyysi, osa I, Unigrafia Oy 4

Muutamia ennusteita Mooren laki (1965) Transistoreiden määrä integroiduissa piireissä kaksinkertaistuu kerran kahdessa vuodessa. 5

Muita (ei niin hyviä) tunnettuja ennusteita USA:n patenttitoimiston virkailija J.H. Duell (1889): Kaikki, mitä voidaan keksiä, on keksitty. IBM:n toimitusjohtaja Thomas Watson (1943): Luulen, että maailmassa on markkinat ehkä viidelle tietokoneelle. 6

Muita (ei niin hyviä) tunnettuja ennusteita DEC:in toimitusjohtaja Ken Ohlson (1977): Ei ole mitään syytä, miksi kukaan haluaisi tietokonetta kotiinsa. Microsoftin perustaja Bill Gates (1981): 640 kb muistia pitäisi riittää kaikille. 7

Sisältö kompressoituna Piirikomponentit Tasasähköpiirit Laskentamenetelmät Vaihtosähköpiirit Sinimuotoiset suureet 8

Yleinen ratkaisufilosofia Ongelman identifiointi Piirikaavio tai visuaalinen malli Formuloi Ratkaise Kritisoi Ratkaisumenetelmän valinta Ongelman matemaattinen ratkaisu Ratkaisumenetelmän kritisointi Ratkaisun arviointi ja testaus 9

Terminologiaa? Sähkövetureille virtaa syöttävissä johdoissa kulkee 25 000 voltin voima, eli virtaa on sata kertaa enemmän kuin kotoisessa pistorasiassa. Aamulehti 15.10.1997 10

SI -yksiköt Pituus, metri [m] Massa, kilogramma [kg] Aika, sekunti [s] Sähkövirta, ampeeri [A] Lämpötila, kelvin [K] Ainemäärä, mooli [mol] Valovoima, kandela [cd] R 700 600 500 400 300 200 100 0 F 200 100 0-100 -200-300 -400-460 C 100 0-100 -200-273 K 400 300 200 100 Water boils Water freezes (273.15 K) Superconducting region Methane boils Oxygen boils Nitrogen boils CRYOGENIC REGION Hydrogen boils Helium boils 0 Absolute zero 11

Kryogeniikka (Cryogenics) frost to produce Etymologically, cryogenics means the science and art of producing cold. Kamerlingh Onnes, 1894 12

Etuliitteet 10 12, Tera T 10 9, Giga G 10 6, Mega M 10 3, Kilo k 10-3, milli m 10-6, mikro - 10-9, nano n 10-12, piko p 10-15, femto f 10-18, atto - a Levykondensaattorin kapasitanssi on 50 F 13

Olkiluoto 3 P = 1 600 000 000 W = 1 600 000 kw = 1 600 MW = 1.6 GW 14

ITER fuusioreaktori Gadaracheen P = 500 MW Q-luku = 10 Plasman koossapito ja hallinta perustuu magneettiseen koossapitoon. Valmistuu ~ 2019 15

Fuusio on päinvastainen reaktio kuin fissio 16

Aineiden rakenteesta Atomin rakennetta voidaan kuvata alkeishiukkasista kootulla atomimallilla. Vety: yksi protoni + yksi elektroni H 2 : atomi 1.1 x 10-7 mm H 2 : ydin 3 x 10-12 mm 17

Perussuureet Varaus: Q, q(t); [As] = [C] Q e = -1,602 x 10-19 C Virta: I, i(t); [A] Kiinteillä aineilla sähkövirta on pääasiassa elektronien liikettä. dq i( t) [ C / s A] dt 18

Coulomb & Ampere Charles Coulomb 1726 1806 André Ampere 1775-1836 19

Varaus ja sähkökenttä Kiinteän varauksen ympärille syntyvää voimakenttää kutsutaan sähkökentäksi E 20

Perussuureet (Cont.) Potentiaali = potentiaalienergia varausyksikköä kohti V = W/Q, [V] = J/C = V (voltti) Potentiaaliero = jännite, U = V 0A V 0B [U] = V V, v(t); U, u(t) Alessandro Volta 1745-1829 21

Sähköenergia ja -teho Hetkellinen teho p( t) u( t) i( t) Teho = työ aikayksikköä kohti; [p] = J/s =VC/s = VA = W (watti) Energian kulutus aikavälillä [0 T] W T 0 p( t) dt James Watt 1736-1819 22

Review Question 1 Hehkulamppu toimii 120 voltin jännitteellä. Mikä on lampun teho, mikäli tunnin aikana lampun kautta kulkee 28.09 x 10 21 elektronia? A) B) C) 50 W 100 W 150 W D) 200 W 23

Esimerkki Taskulampussa on 1.5 V:n paristo, joka antaa 9 ma:n virran 40 tunnin ajan. Tänä aikana jännite laskee lineaarisesti 1 V:iin. Paljonko paristo luovuttaa energiaa kyseisen 40 tunnin aikana? 24

Luento 1 - yhteenveto Opintojakson rakenne Sähkötekniikan historiaa Sähköiset perussuureet 25