Elektrotehnika (0)

Vool
Laengute suunatud liikumine
Et elektrivool saaks tekkida, peab meil olema vooluring ja vabade laetud osakeste olemasolu. Elektrivooluks nimetataksegi laengute suunatud liikumist. Vooluringis liikuvateks laenguteks on elektronid. Vooluring on suletud kontuur , millesse kuulub vooluallikas . Autoelektroonikas on selleks vooluallikaks auto aku ja võimsamate (tavaliselt ka kallimate) süsteemide puhul ka lisaakud. Muidugi peame siin arvestama, et auto aku on vooluallikana kasutusel vaid siis kui auto mootor ei tööta, sest auto käivitamiselt hakkab ringi käima ka generaator ning viimane võtab sellisel juhul kogu elektrisüsteemi energiaga varustamise enda kanda. Sellest tingituna kustub reeglina ka armatuuris aku pildiga signaallamp.
Väga lihtne on voolu iseloomustada hüdrodünaamilist analoogiat kasutades. Oletame, et juhtmed on torud ning pump on vooluallikas. Mööda torusid liigub vesi ning jõuab pumbani. Pump liigutab vee endast läbi, et vesi saaks mööda toru jälle ringiga pumbani tagasi jõuda. Analoogiliselt liiguvad laengud mööda juhtmeid.
Enne juhtseadme sisselülitamist on vooluring avatud ning laengute liikumist ei toimu. Juhtseadmesse sisseehitatud lüliti sulgeb vooluringi ning laengud hakkavad energiat transportima tarbijasse ning juhtseade läheb tööle.
Voolutugevus
Voolutugevus on juhi ristlõiget ajaühikus läbinud elektrilaeng . Kuna elektronide arv võib olla väga suur, siis on võetud aluseks ühe kuloni suurune laeng ühes sekundis.
Lühidalt on voolutugevus laengute hulk mis läbib juhti. Toome näite jälle veekraaniga. Kui meil on veesurve kogu aeg sama (konstantne), siis on ka vee voolamine konstantne. Kui me nüüd toru küljes oleva kraani osaliselt sulgeme, jääb vee voolamine väiksemaks, sest kraan töötab takistava elemendina. Analoogia seisneb selles, et konstantse pinge korral takistuse muutmine toob kaasa voolutugevuse pöördvõrdelise muutumise. Seda viimast näitab otseselt ka Ohmi seadus.
Voolutugevuse ühik
Voolutugevuse ühikuks on amper (A).
Üks amper on selline voolutugevus, mis liikudes mööda kaht lõpmatult pikka väikese ristlõikega paralleelset sirgjuhti, mis asuvad teineteisest 1m kaugusel vaakumis, kutsub nende vahel esile tõmbejõu 2 x 10-7N/m.
Amper on oma nime saanud kuulsa füüsiku Andre Marie Ampere (1775-1836) järgi, kes füüsikasse tõi väga suure suur panuse just elektromagnetismi ja sellega seotud nähtuste avastamise ja uurimisega.
Takistus
Takistus kui materjali omadus
Juhi takistus on füüsikaline suurus, mis on võrdeline pingega ning pöördvõrdeline voolutugevusega.
Kuna takistus on materjali omadus, siis on otstarbekas kasutada materjali elektrijuhtivust iseloomustavat suurust eritakistus.
R-takistus (Ω)
ρ-eritakistus (Ωm)
l-juhipikkus (m)
S-juhiristlõikepindala (m2)
Eritakistus on temperatuurist sõltuv suurus. Tihti kasutatakse ka eritakistuse pöördväärtust, mida nimetatakse erijuhtivuseks.
Takistust võime vaadelda kui veetorule paigutatud ventiili . Kui ventiili sulgeda, siis vool torus väheneb kui surve jääb samaks. Kui me aga jätame ventiili mingisse kindlasse asendisse, siis voolule suuremat survet avaldades, hakkab ka vool ventiilist läbi tulema suuremal hulgal.
Takistuse ühik
Takistuse ühikuks on oom (Ω).
Takistus üks oom on selline takistus, mille korral voolutugevusel üks amper (1A) tekib pingelang üks volt (1V).
Takituse ühik on oma nime saanud Georg Simon Ohmi (1789-1854) järgi, kes oli üks silmapaistvamaid teadlasi elektrofüüsikas.
Paralleelne või jadaühendus?
Autoaudios on takistavateks elementideks kõlarid ning tavaliselt on need ehitatud mingi kindla takitusega. Kõige levinumad on 4Ω-sed kõlarid. Suuremalt jaolt on ka võimendid ehitatud taluma takistusi mingist piirist alates ning ühendades võimendisse väiksema takistusega tarbija, võib heal juhul selle tõttu võimendi end välja lülitada, halvemal juhul võib aga võimendi rikutud saada. Seega on enne ühendamist vaja teada, et mis on kogutakitus kõlaritel, mis võimendi järgi on ühendatud. Takistuse arvutamine aga sellisel juhul käib erinevalt sõltuvalt sellest, kas kõlarid on ühendatud paralleelselt või jadamisi ehk järjestikku.
Jadamisi ühenduse korral tuleb kogutakistuse saamiseks lihtsalt kõik üksikute elementide takistused liita:
Paralleelsel ühendamisel aga saadakse kogutakistus järgneva valemiga:
R - kogutakistus
R1, R2, Rn - kõikide järgi ühendatud kõlarite takistused.

Võimsus

Võimsust on vaja, et tööd teha

Võimsus on füüsikaline suurus, mis on võrdeline tehtud tööga ning pöördvõrdeline selle töö tegemiseks kulunud ajaga .
Mingi asja liigutamiseks on vaja tööd teha. Võimsus on aga töö hulk mingil ajahetkel. Kui tööd on vaja teha kiiremini, peab olema rohkem võimsust. Kuna töö on võrdeline rakendatava jõuga, siis suurema jõu rakendamisel tehakse rohkem tööd ning ajaühiku kohta saadav võimsus on suurem.

Võimsuse ühik

Võimsuse ühik on watt (W).
Üks watt on selline võimsus, kus ühe sekundi (1s) jooksul tehakse tööd üks džaul (1J).
Nimetuse on watt saanud James Watti (1736-1819) järgi.

Joule-Lenzi seadus

Joule leiutatud kalorimeetri abil saadi katseliselt (empiiriliselt) seos mida nimetatakse Joule-Lenzi seaduseks:
Q - eralduv soojuhulk (J)
I - voolutugevus (A)
R - juhi takitus (Ω)
t - aeg (s)
Joule-Lenzi seadus näitab juhti läbiva voolu tõttu juhi soojenemisel eralduvat soojushulka. Kuna selle soojuse eraldamiseks on vaja teha tööd, siis on see töö võrdne eralduva soojushulgaga. Seda arvesse võttes ning kasutades Joule-Lenzi seadust ja võimsuse definitsiooni, saame tulemuseks juba varem toodud valemi:
Valem näitab võimsuse, pinge ja voolutugevuse omavahelist sõlutvust.
KIRCHOFHI 2 SEADUS Kinnises ahelas elektromotoor jõudude summa on võrdne pinge langude summaga