Osnovi elektronike

18.03.2015 Views

Dakle, ako se napon na kondenzatoru menja, opterećenje na kondenzatoru se takođe menja, što znači da postoji struja kroz kondenzator. Iz poslednje jednačine se takođe vidi da nije moguće naglo promeniti napon na kondenzatoru jer bi to zahtevalo beskonačno veliku struju kroz njega. Integracijom jednačine (4.3) se dobija: t 0 1 1 t t t 1 1 0 C C C C −∞ −∞ t0 t0 ∫ ∫ ∫ ∫ (4.4) vt ( ) = ixdx ( ) = ixdx ( ) + ixdx ( ) = vt ( ) + ixdx ( ) gde se v t ) naziva početni napon na kondenzatoru. ( 0 Energija akumulirana u električnom polju kondenzatora se može odrediti iz snage koja se predaje kondenzatoru: t t dv( x) 1 2 c( ) = c( ) = ( ) = ( ) dx 2 −∞ −∞ ∫ ∫ (4.5) w t p x dx v x C dx Cv t Kapacitet kondenzatora u praksi kreće se od pikofarada (1 pF = 10 -12 F) do farada. Realni kondenzatori nemaju idealni dielektrik, tako da postoji slaba provodnost između dve ploče. Neidealni dielektrik se modeluje vezivanjem otpornika velike otpornosti paralelno kondenzatoru. Slično otpornicima, i kondenzatori se mogu vezivati paralelno ili serijski. Koristeći I Kirhofov zakon, lako se može pokazati da ekvivalentna kapacitivnost paralelne veze kondenzatora predstavlja zbir kapacitivnosti paralelno vezanih kondenzatora: C = C + C + + C (4.6) p 1 2 N Korišćenjem II Kirhofovog zakona, lako se dobija da recipročna vrednost ekvivalentne kapacitivnosti serijske veze kondenzatora predstavlja zbir recipročnih vrednosti kapacitivnosti serijski vezanih kondenzatora: 1 1 1 1 = + + + (4.7) C C C C p 1 2 N 4.2 Kalem Kalem se sastoji od provodne žice koja je namotana oko jezgra od nemagnetnog ili magnetnog materijala. Simbol kalema, zajedno sa referentnim smerovima za napon i struju prikazan je na slici 4.2. Relacija između napona i struje kalema data je diferencijalnom jednačinom: di() t vt () = L (4.8) dt Konstanta L u prethodnom izrazu naziva se induktivnost kalema. Ako je struja kroz kalem konstantna, njen prvi izvod je nula, pa je napon na kalemu takođe nula. Dakle, u stalnom jednosmernom režimu kalem se ponaša kao kratak spoj. 22

+ i(t) v(t) L - Slika 4.2: Simbol kalema i referentni smerovi za struju i napon. Postupajući na sličan način kao kod kondenzatora, integracijom jednačine (4.8) se dobija: t t ∫ 0 L∫ (4.9) −∞ t0 1 1 it ( ) = vxdx ( ) = it ( ) + vxdx ( ) L gde je i ( t 0 ) početna struja kroz kalem. Energija akumulirana u magnetskom polju kalema može se odrediti iz snage koja se predaje kalemu: t t di( x) 1 2 L( ) = L( ) = ( ) = ( ) dx 2 −∞ −∞ ∫ ∫ (4.10) w t p x dx L i x dx Li t Induktivnost kalemova u praksi se kreće od μH do nekoliko H. Realni kalemovi imaju malu, ali konačnu otpornost žice, tako da disipiraju energiju. Neidealni kalem se modeluje vezivanjem otpornika male otpornosti na red sa kalemom. Kalemovi se mogu povezivati paralelno ili serijski. U slučaju paralelne veza kalemova, iz I Kirhofovog zakona sledi da recipročna vrednost ekvivalentne induktivnosti paralelne veze kalemova predstavlja zbir recipročnih vrednosti induktivnosti paralelno vezanih kalemova: 1 1 1 1 = + + + (4.11) L L L L p 1 2 N Korišćenjem II Kirhofovog zakona, dobija se da ekvivalentna induktivnost serijske veze kalemova predstavlja zbir vrednosti induktivnosti serijski vezanih kalemova: L = L + L + + L (4.12) s 1 2 N 4.3 Kola prvog reda sa kondenzatorima i kalemovima Kola prvog reda sadrže izvore, otpornike i jedan kondenzator (RC kola) ili jedan kalem (RL kola) i prikazana su na slici 4.3. Da bi posmatrali prelazni režim kod kola prvog reda, smatraćemo da se prekidač, koji je bio otvoren, zatvara u trenutku t = 0 , čime se pobudni izvor vezuje u kolo. Ponašanje RC kola za t > 0 određeno je drugim Kirhofovim zakonom, koji za kolo sa slike 4.3a glasi: t 1 ixdx ( ) + Rit ( ) = V s C −∞ ∫ (4.13) 23

+<br />

i(t)<br />

v(t)<br />

L<br />

-<br />

Slika 4.2: Simbol kalema i referentni smerovi za struju i napon.<br />

Postupajući na sličan način kao kod kondenzatora, integracijom jednačine (4.8) se dobija:<br />

t<br />

t<br />

∫ 0<br />

L∫ (4.9)<br />

−∞<br />

t0<br />

1 1<br />

it ( ) = vxdx ( ) = it ( ) + vxdx ( )<br />

L<br />

gde je i ( t 0<br />

) početna struja kroz kalem.<br />

Energija akumulirana u magnetskom polju kalema može se odrediti iz snage koja se<br />

predaje kalemu:<br />

t<br />

t<br />

di( x) 1 2<br />

L( ) =<br />

L( ) = ( ) = ( )<br />

dx 2<br />

−∞<br />

−∞<br />

∫ ∫ (4.10)<br />

w t p x dx L i x dx Li t<br />

Induktivnost kalemova u praksi se kreće od μH do nekoliko H. Realni kalemovi imaju<br />

malu, ali konačnu otpornost žice, tako da disipiraju energiju. Neidealni kalem se modeluje<br />

vezivanjem otpornika male otpornosti na red sa kalemom.<br />

Kalemovi se mogu povezivati paralelno ili serijski. U slučaju paralelne veza kalemova, iz<br />

I Kirhofovog zakona sledi da recipročna vrednost ekvivalentne induktivnosti paralelne veze<br />

kalemova predstavlja zbir recipročnih vrednosti induktivnosti paralelno vezanih kalemova:<br />

1 1 1 1<br />

= + + +<br />

(4.11)<br />

L L L L<br />

p<br />

1 2<br />

N<br />

Korišćenjem II Kirhofovog zakona, dobija se da ekvivalentna induktivnost serijske veze<br />

kalemova predstavlja zbir vrednosti induktivnosti serijski vezanih kalemova:<br />

L = L + L + + L<br />

(4.12)<br />

s<br />

1 2<br />

N<br />

4.3 Kola prvog reda sa kondenzatorima i kalemovima<br />

Kola prvog reda sadrže izvore, otpornike i jedan kondenzator (RC kola) ili jedan kalem<br />

(RL kola) i prikazana su na slici 4.3.<br />

Da bi posmatrali prelazni režim kod kola prvog reda, smatraćemo da se prekidač, koji je<br />

bio otvoren, zatvara u trenutku t = 0 , čime se pobudni izvor vezuje u kolo. Ponašanje RC kola za<br />

t > 0 određeno je drugim Kirhofovim zakonom, koji za kolo sa slike 4.3a glasi:<br />

t<br />

1<br />

ixdx ( ) + Rit ( ) = V s<br />

C −∞<br />

∫ (4.13)<br />

23

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!