Elektrotechnika (konspektas)
1. Kas yra elektrotechnika ir pagrindiniai jos atradimai. Elektrotechnika – tai mokslas, tiriantis elektromagnetinius procesus ir jų praktinį panaudojimą. Elektrotechnika išsirutuliojo iš fizikos dalies, kurioje nagrinėjami elektros ir magnetizmo reiškiniai. Šis mokslas pradėjo formuotis maždaug prieš 100 metų. Pagrindiniai atradimai: 1736-1806 metais buvo paskelbtas taškinių elektros krūvių sąveikos dėsnis. 1802 m. buvo išrastas elektros lankas, 1827 m. paskelbtas Omo dėsnis, 1845 m. suformuoti Kirchhofo dėsniai ir daug kitų.
2. Omo dėsnis. I=U/R . Tai priklausomybė tarp laidininko srovės I, varžos R, įtampos U Jis taikomas kai grandinė yra su elektrovaros ir be elektrovaros
R
šaltinio. Be elektr. Šaltinio: I=U/R= UG G – tai laidis kuris atvirkščiai proporcingas varžai G=1/R (s)
Uab
Uab
R
Schemose žymimos srovių bei įtampų atskaitos kryptys.Apie įtampos kryptį galima spręsti iš indeksų.Jei įtampa nukreipta iš a į b tai bus Uab , jeigu iš b į a tai tada Uab= – Uba.Su elektrovaros šaltiniu:
Omo dėsnis šiai grandinės daliai atrodo taip: I=Uab+E/R . Jeigu grandinės dalį sudaro keli elektrovaros šaltiniai ir kelios varžos tuomet Omo dėsnis bendruoju pavidalu atrodys taip: I=Uab+ ∑E / Rab . Čia Uab – tos grandinės dalies įtampa atskaityta srovės kryptimi. ∑E – grandinės dalies elektrovaros šaltinių tarp taškų a ir b algebrinė suma. Rab tos dalies varžų suma. Sumuojant elektrovaros šaltinius su „+“ ženklu rašomos tos kurios kryptis sutampa su srovės kryptimi, o su „-“ tos kurių kryptys nesutampa.
3. Kirchhofo dėsniai: Jie yra du ir taikomi mazgams: 1 dėsnis:bet kokio elektros grandinės mazgo n srovių algebrinė suma lygi 0.
I2
∑I=0.
Įtekančių rašome su pliusais: I1-I2-I3+I4-I5=0 , I1+I4=I2+I3+I5 gauname antra pirmo dėsnio formuluotę : Į mazgą įtekančių srovių suma lygi iš mazgo ištekančių srovių sumai. 2.dėsnis: jis taikomas uždaram kontūrui; bet kuriame uždarame grandinės kontūre K įtampų kritimų algebrinė suma yra lygi to paties kontūro elektrovarų algebriniai sumai. ∑IR=∑E Įtampos kritimą rašome su „+“, kai srovės kryptis sutampa su kontūro apėjimo kryptimi, su „-“ kai srovės kryp. Nesutampa su kontūro apėjimo krypt. Rašant E į lygtį su „+“ rašome kai jos kryptis sutampa su kontūro apėjimo kryptimi, „-‘ rašome kaip nesutampa. Antro Kirchhofo dėsnio antra formuluotė : uždarame kontūre įtampų (ne įtampų kritimų) suma lygi 0.
4. Elektrovaros šaltinio darbo rėžimai. Kalbant apie elektrovaros šaltinio darbo rėžimus, tai juos galima išskirti du : 1. Tuščioji veika, 2. Trumpas jungimas. Esant tuščios veikos rėžimui R didelė ir ji artėja į begalybę, tai reiškia grandinė nutraukta.Tuščiosios veikos dydžiai žymimi su indexsu „0“.Trumpojo jungimo rėžimas gaunamas kai R=0.Trumpojo rėžimo dydžiai žymimi su indexsu „k“ mažoji. I=Ik=E/R+Ri=E/Ri . Šaltinio srovę šiuo atveju riboja tik jo vidaus varža.Jei elektrovaros šaltinio vidaus varža maža, tai Ik gali daug kartų viršyti leistiną šaltinio srovę.
5. Įtampos šaltinis: Įtampos šaltinis yra EVJ šaltinis.Realus šaltinis schemoje gali būti pavaizduotas kaip EVJ šaltinis turinti vidinė varžą Ri . Šio šaltinio įtampa Uab randama iš lygties IRi+Uab=E, iš jos Uab=E-IRi, ši lygtis atitinka tiesę ir tai yra šaltinio voltamperinė charakteristika:
I
U
Šaltinio vidaus varža kartu su apkrovos varža riboja grandinės srovę. Todėl vidaus varžą galima iškelti už šaltinio ribų, tai atlikę gautume idealų elektrovaros šaltinį be vidaus varžos Ri .Tokio šaltinio įtampa nepriklauso nuo tekančios srovės stiprio ir visada lygi šaltinio įtampai.Idealaus šaltinio voltamperinė charakt. Bus tiese lygiagreti srovės ašiai: 
6.Elektros srovės šaltinis: Elektros grandinių schemose elektros energijos šaltinis gali būti vaizduojamas ne tik EV bet ir srovės šaltiniu. 
; čia E/Ri, yra šaltinio trumpojo jungimo srovė Ik. Todėl galime užrašyti: 
; Srovė I teka varža R, o srovė Ii – varža R, Tokiu atveju lygtį atitinka grandinės dalis, susidedanti iš lygiagrečiai sujungtų varžų R ir R. Šiai grandinės daliai tiekiama srovė Ik, nepriklausanti nuo varžos R didumo. Vadinasi, galima laikyti, kad tarp tos grandinės dalies gnybtų prijungtas srovės šaltinis J, kuris tiekia srovę Ik. Srovės šaltinis J laikomas idealiu srovės šaltiniu. Jo vidinė varža yra be galo didelė, o srovė nepriklauso nuo prijungtos grandinės parametrų, t. y. jo voltamperinė charakteristika Uef(Ik) yra tiesė, lygiagreti įtampos ašiai. Bendruoju atveju srovės šaltinis susideda iš idealaus srovės šaltinio J ir vidinio laidžio Gi=I/Ri. Jo voltamperinė charakteristika Uab(I).
7.EV ir srovės Šaltinių ekvivalentiškumas. Elektros grandinėje EV šaltinį galima pakeisti jam ekvivalenčių srovės Šaltiniu, ir atvirkščiai – srovės Šaltinį galima pakeisti jam ekvivalenčių EV Šaltiniu. Bet kokioje grandinėje EV šaltinio pakeitimas srovės Šaltiniu arba srovės Šaltinio pakeitimas EV šaltiniu yra ekvivalentinis, kai nepakinta likusios grandinės dalies (kurios nekeičiame) režimas.
8.Mazgų potencialų metodas Pagal Kirchhofo dėsnius grandinei galima užrašyti lygčių sistemą, kurios lygčių skaičius lygus grandinės Sakų be srovės šaltinių skaičiui s. Vadinasi, analizuojant grandinę Kirchhofo lygčių metodu, tenka spręsti s lygčių sistemą. Sudėtingesnėse grandinėse gauname daugelio lygčių sistemą. Lygčių, kartu ir nežinomųjų skaičių, galima sumažinti iki m-1 (čia m – grandinės mazgų skaičius) naudojant mazgų potencialų metodą. Toliau, laisvai pasirinkę vieno grandinės mazgo potencialą, iš Omo dėsnio užrašykime šakų srovių išraiškas. To mazgo potencialą patogu parinkti lygų nuliui. Ši prielaida nepakeičia grandinės režimo, nes šakoje tekanti srovė priklauso ne nuo mazgų, prie kurių ji prijungta, potencialų didumo, bet nuo jų skirtumo. Lygtį mazgų potencialų metodu galime užrašyti bet kuriam mazgui. Tarkime, kad turime grandinės mazgą n, per kurio prijungta q šakų. Šio mazgo srovių lygtis yra šitokia: -I1+I2+…-Ih-Jh+1+Jh+2+…-Jq=0; h – šakų be srovių skaičius. Šakų sroves galima išreikšti iš Omo dėsnio. Tai atlikę, lygtį užrašome šitaip: -(V1-Vn+E1)G1+(Vn-V2+E2)G2+… -(Vh-Vn+Eh)Gh+Jh+1+…+Jh+2+…-Jq =0 arba Gn1V1+Gn2V2+…+GnnVn+…+Gnm-1Vm-1=
m – grandinės mazgų skaičius; Gnm – n – tojo mazgo laidis; Gn1, Gn2… – mazgų abipusiai laidžiai
9.Kontūrų srovių metodas. Jau minėjome, kad bet kuriai grandinei galime užrašyti Kirchhofo lygčių sistemą, kurios lygčių skaičius lygus jos Sakų be srovės šaltinių skaičiui s. Sistemą su mažesniu lygčių skaičiumi gauname naudodamiesi kontūrų srovių metodu. Čia tenka spręsti s-(m-l) lygčių sistemą su tiek pat nežinomųjų. Analizuojant elektrinę grandinę kontūrų srovių metodu, galima laikytis šitokios darbo tvarkos. 1.Parenkami nepriklausomi kontūrai ir pažymimos laisvai parinktos jų kontūrų srovių kryptys. Jei grandinėje yra s šakų be srovės šaltinių ir Q šakų su srovės šaltiniais, tai grandinė turi s-{m-1)+Q kontūrų srovių. 2.Užrašoma lygčių sistema. 3.Apskaičiuojamos kontūrų EV. K-tojo kontūro EV EKK lygi šio kontūro EV algebrinei sumai. Sumuojant EV užrašoma su pliusu, jei jos kryptis sutampa su kontūro srovės kryptimi. Priešingu atveju užrašoma su minusu. 4.Apskaičiuojamos kontūrų varžos. Varža RKK – K-tojo kontūro varža, lygi visų šiame kontūre esančių varžų sumai. 5.Apskaičiuojamos kontūrų bendros varžos. Varža RNK=RKN. N-tojo ir K-to}o kontūrų bendroji varža yra lygi šiems kontūrams bendros grandinės dalies varžai, užrašytai su pliusu arba minusu. Pliuso ženklas rašomas tuomet, kai kontūrams bendroje grandinės dalyje kontūrų srovės INN ir IKK yra tokios pat krypties. Kai jos priešingų krypčių, — rašomas minusas. 6.Apskaičiuotos kontūrų EV, kontūrų varžų ir kontūrų bendrųjų varžų reikšmės įrašomos į lygčių sistemą. Ją išsprendus, randamos kontūrų srovės I11 I22 …, INN. 7.Kontūrų sroves algebriškai sumuojant, apskaičiuojamos grandinės šakų srovės.