Univerzita Mateja Bela v Banskej Bystrici Fakulta prírodných

Univerzita Mateja Bela v Banskej Bystrici Fakulta prírodných vied Katedra techniky a technológií Jednoduché elektrické obvody Elektrické spotrebiče v domácnosti Elektronický učebný text predmet Technika pre 6. ročník základnej školy ŠTART 2009 © Ing. Ján Pavlovkin, Ph. D.

Návod na používanie Práca s týmto elektronickým učebným textom je jednoduchá a prehľadná. Zo snímku OBSAH sa môžete dostať na jednotlivé témy kliknutím na nadpis požadovanej témy. Späť na snímok OBSAH sa môžete vrátiť pomocou tlačidla: Pohybovať sa v jednotlivých kapitolách môžeme pomocou tlačidla akcie, naspäť a dopredu stlačením klávesu medzerník. Ukončenie práce stlačením klávesu Esc. 2

OBSAH Technické zobrazovanie v elektrotechnike Jednoduchý a rozvetvený elektrický obvod Účinky elektrického prúdu a ich využitie v spotrebičoch Elektrické spotrebiče v domácnosti • svetlené, • tepelné elektrické spotrebiče. 3

Technické zobrazovanie v elektrotechnike Pre jednoduchšie kreslenie obvodov sa používajú schematické značky. Často sa nepodobajú na skutočné súčiastky, ktoré znázorňujú a ich rozmiestnenie v schéme nemusí zodpovedať polohe v skutočnom zariadení Pri navrhovaní a zapájaní elektrotechnických obvodov sa používajú elektrické schémy. Súčiastky elektrotechnických obvodov sa v schémach zobrazujú pomocou normalizovaných značiek. Schematické značky sú symboly elektrotechnických súčiastok. 4

Schematické značky 5

Elektrotechnické schémy Obvodová schéma: 1. Riadková schéma. 2. Obvodová schéma so zbernicami hore a dole. Situačná schéma Bloková schéma 6

Jednoduchý a rozvetvený elektrický obvod I kontakt A U R 1 A A R 2 V jednoduchom elektrickom obvode sú spotrebiče zapojené len za sebou. Elektrický prúd je v celom obvode rovnaký a jeho veľkosť sa riadi základnými elektrotechnickými zákonmi. 7

Jednoduchý a rozvetvený elektrický obvod I kontakt U A R 1 I 1 A R 2 I 2 A V rozvetvenom elektrickom obvode sú spotrebiče zapojené aj vedľa seba. Elektrický prúd je v jednotlivých vetvách rozdielny a jeho veľkosť sa riadi základnými elektrotechnickými zákonmi. 8

Princíp elektrických sviečok na stromček Zapojenie žiaroviek do série (za sebou): Ak zapojíme dve rovnaké žiarovky (6 V/0, 05 A alebo 3, 5 V/0, 2 A) do série, po zopnutí spínača sa rozsvietia obidve žiarovky súčasne. Svietia však slabšie. Ak uvoľníme jednu žiarovku v objímke, zhasnú obidve žiarovky. Porucha jednej žiarovky má vplyv na činnosť celého obvodu. Príkladom sériového zapojenia väčšieho počtu žiaroviek sú elektrické sviečky na vianočný stromček. Zapojenie žiaroviek paralelne (vedľa seba): Pri paralelnom zapojení dvoch žiaroviek po stlačení svietia obidve žiarovky dostatočne. Porucha jednej nemá vplyv na druhú. 9

Využitie v praxi 1/6 Bez toho, aby sme si to uvedomovali, stretávame sa v bežnom živote takmer denne s predmetmi, ktorých spoľahlivá funkcia je založená na využití jednosmerného prúdu. V nasledujúcich príkladoch uvidíme, kde sa môžu prakticky uplatniť prvky jednosmerného obvodu, s ktorými sme sa už zoznámili. 10

Využitie v praxi 2/6 17 Jednoduchá vrecková baterka predstavuje základnú formu jednosmerného obvodu. Žiarovka je cez pružné kontakty spínača spojená priamo so suchým článkom. Technologický vývoj však aj tu umožňuje použiť nové obvodové prvky, ktoré sú prínosom pre dizajn, alebo pridávajú ďalšie funkcie pri zachovaní kompaktných rozmerov (výkonné LED, mikrospínače, časovače a pod. ). 11

Využitie v praxi 3/6 18 Srdcom vreckovej kalkulačky je mikroprocesor, ktorý vypočíta za zlomok sekundy množstvo matematických operácií. Nízky odber prúdu umožňuje pre napájanie obvodov použiť solárne články (často v kombinácii s batériami). Vedenie medzi obvodovými prvkami ale aj kontakty tlačidiel sú vo forme plošného spoja, čo umožňuje minimalizovať vonkajšie rozmery. 12

Využitie v praxi 4/6 19 Osvetlenie bicykla výraznou mierou ovplyvňuje bezpečnosť jazdy. Dynamo, ktoré využíva na výrobu elektrickej energie pre svetlo pohybovú energiu otáčajúceho sa kolesa, patrilo dlho medzi jediné a najviac rozšírené zdroje jednosmerného napätia. V súčasnosti sa s obľubou používajú LED svietidlá napájané batériami s ktorými tvoria kompaktný, mobilný celok. 13

Využitie v praxi 5/6 Podľa zákona musí byť každý bicykel vybavený vpredu bielym svetlom a vzadu svetlom červeným tak, aby bolo i v tme dobre viditeľné. Pre bezpečnú jazdu za zníženej viditeľnosti je dôležité mať v poriadku všetky časti osvetlenia. Osvetľovaciu sústavu bicykla tvorí svetlomet, koncové svetlo a zdroj. Ako zdroj elektrického prúdu môže byť dynamo alebo batéria. Prúd generovaný dynamom v pripojenom uzavretom obvode má premenlivú veľkosť, ale stále ten istý smer. Keďže rotor dynama je spojená s kolesom, tak rýchlosť otáčania kolesa má priamy vplyv na rýchlosť otáčania rotora dynama. Preto môžeme pozorovať vyššiu intenzitu svietivosti žiarovky pri rýchlejšej jazde na bicykli (pri rýchlejšom otáčaní kolesa bicykla). 1 – svetlomet 2 – zdroj (dynamo) 3 – zadné svetlo 14

Využitie v praxi 6/6 20 V automobile pracujú sústavy niekoľkých obvodov, ktorých počet a zložitosť stále narastá. Jednotlivé okruhy sú napájané jednosmerným napätím, ktoré dodáva zdrojová súprava auta. Zariadenia pracujú v jednovodičovom zapojení, preto musia umožňovať trvale vodivé spojenie s kostrou vozidla, ktorá je pripojená na záporný pól a tvorí druhý vodič obvodu. 15

Elektrické spotrebiče v domácnosti Základné rozdelenie spotrebičov v domácnosti Tepelné elektrické spotrebiče Chladiace elektrické spotrebiče Mechanické elektrické spotrebiče Elektronické elektrické spotrebiče Svetelné elektrické spotrebiče 16

Tepelné elektrické spotrebiče sú spotrebiče, v ktorých sa premieňa elektrická energia na tepelnú. Tieto spotrebiče majú výhrevné teleso, ktoré je vyrobené z odporového materiálu (tantal, nikelín) a z tepelne odolného izolantu (keramická hmota, teflón). Prechodom elektrického prúdu odporovým drôtom, ktorý je umiestnený vo výhrevnom telese, vznikne teplo, ktoré sa využíva na ohrev. 17

Príklad tepelného elektrického spotrebiča Teplotu žehličky upravujeme regulačným krúžkom. Otáčaním krúžku sa mení poloha bimetalického pásika, ktorý prerušuje prívod elektrického prúdu do výhrevného telesa žehliacej plochy. Cieľom regulácie je udržiavať teplotu žehličky na požadovanej hodnote, zodpovedajúcej žehlenému materiálu. nastavovacia skrutka bimetalový pásik výhrevné teleso 18

Chladiace elektrické spotrebiče sa používajú na umelé chladenie pomocou elektrickej energie. Tieto zariadenia z uzavretého priestoru odoberajú teplo, čím sa daný priestor ochladzuje. Patria sem chladničky, mrazničky a klimatizačné zariadenia. Podľa konštrukcie ich delíme na kompresorové a absorbčné. 19

Mechanické elektrické spotrebiče sú zariadenia, ktoré menia elektrickú energiu prostredníctvom elektromotora na mechanickú prácu. Sú to napr. mixéry, šľahače, roboty, mlynčeky, vysávače. 20

Elektronické elektrické spotrebiče sú spotrebiče, ktorých hlavnou časťou je elektronika. Do tejto skupiny patria automatická pračka, rozhlasové a televízne prijímače, magnetofóny, gramofóny, CD prehrávače, počítače, mikrovlné rúry, kalkulačky, videorekordéry, satelitné prijímače a pod. Hoci automatická pračka má aj elektrický motor a mohla byť zaradená medzi mechanické elektrické spotrebiče, má aj výhrevné teleso a preto mohla byť zaradená aj medzi tepelnými elektrickými spotrebičmi, ale otáčky elektrického motora v pracom cykle aj pri odstreďovaní, ako aj prechod prúdu výhrevným telesom v súčasných automatických pračkách riadi elektronika podľa zvoleného programu prania. 21

Svetelné elektrické spotrebiče Elektrické zdroje svetla premieňajú dodávanú elektrickú energiu na svetlo. Najviac sa využívajú dva princípy tejto premeny: 1. Teplotné žiarenie používajú klasické žiarovky a halogénové žiarovky. Tento spôsob výroby svetla je veľmi málo účinný. 2. Výbojové zdroje svetla. Elektrický výboj produkuje optické žiarenie vo viditeľnej alebo v neviditeľnej (ultrafialovej, infračervenej) oblasti. Ultrafialové žiarenie sa na viditeľné svetlo mení pomocou luminofóru naneseného na vnútornej strane banky svetelného zdroja. 22

Volfrámová žiarovka 23

Zapínanie pouličného osvetlenia Pouličné osvetlenie sa zapína pomocou snímačov osvetlenia. Snímače reagujú na prirodzené svetlo, prípadne na rozdiel v jase svetelného lúča, ktorý dopadá na snímač. Snímače osvetlenia využívajú fotoelektrický jav. Ako náhle klesne prirodzené svetlo, poulične osvetlenie sa zapne automaticky. 24

Základné zásady prevádzky a údržby elektrických spotrebičov spotrebiče nikdy nepreťažujeme, udržujeme ich v suchom prostredí aby nekorodovali a nevzniklo nebezpečenstvo skratu, prívodné káble udržujeme v nepoškodenom stave, spotrebiče umiestňujeme na tepelne a elektricky nevodivú podložku a zapájame ich len na napätie, na ktoré sú konštruované. pred akýmkoľvek použitím elektrického spotrebiča, resp. po akomkoľvek zásahu v zmysle údržby spotrebiča pred uvedením spotrebiča do činnosti prekontrolovať jeho funkčný stav, kompletnosť, umiestnenie spotrebiča, správne upevnenie jeho súčastí a pod. , činnosť spotrebiča najprv odskúšať naprázdno a až následne ho zaťažiť. 25

Životné prostredie Batérie rôznych druhov, ktoré tvoria najrozšírenejšiu skupinu zdrojov jednosmerného napätia, obsahujú okrem cenných druhotných surovín aj množstvo látok a kovov nebezpečných pre životné prostredie. Ni. Cd batérie obsahujú nikel a toxické kadmium, škodlivými zložkami Ni. MH batérií sú zase nikel a zlúčeniny kobaltu, zirkónu, chrómu. . . 21 Pripomeňme si, že použité batérie tvoria nebezpečný odpad a preto je v spoločnom záujme ochrany životného prostredia ich ekologická likvidácia. 26

Úlohy 1 Zopakujte, ktoré častice v kovových vodičoch vedú elektrický prúd. 2 Definujte, aké podmienky musia byť splnené, aby obvodom prechádzal elektrický prúd. 3 Opíšte stručne, akú funkciu plnia jednotlivé prvky jednoduchého jednosmerného elektrického obvodu. 4 Opíšte dynamo bicykla z hľadiska premeny energie. 5 V elektrickom obvode sú zapojené ako spotrebiče dve žiarovky raz za sebou, raz vedľa seba. Porovnajte v obidvoch prípadoch vplyv prerušenia vlákna jednej zo žiaroviek na ďalšiu funkciu obvodu. 6 Uviedli sme niekoľko praktických príkladov napájania jednosmerných elektrických obvodov. Aplikujte uvedené (prípadne iné) jednosmerné zdroje na ďalšie predmety bežnej potreby. 27

ZOZNAM ELEKTRONICKÝCH ZDROJOV 1 http: //www. goodlivingtips. co. uk/site/2008/03/index. html (dostupné 2008 -12 -26, upravené) 2 http: //www. exide. sk/sk/pic/ostatne/gel. jpg (2008 -12 -26, upr. ) 3 http: //www. spacycles. co. uk/products. php? plid=m 2 b 15 s 133 p 105 (2008 -12 -26, upr. ) 4 http: //www. solarenergy. sk/sk/stranka/fotovoltaika/fv-produkty (2008 -12 -26, upr. ) 5 http: //www. obchodnet. cz/inshop/pictures/00151195. jpg (2008 -12 -26, upr. ) 6 http: //img. tomshardware. com/us/2005/12/12/exit_the_sony_vaio_s/sony_led. jpg (upr. ) 7 http: //cnyxqp. win. mofcom. gov. cn/en/plate 01/product. asp? id=50138 (2008 -12 -26, upr. ) 8 http: //www. boschservis. sk/? s=59&lg=1 (2008 -12 -26, upr. ) 9 http: //www. zoul. sk/silove. php (2008 -12 -27, upr. ) 10 http: //www. flickr. com/photos/hinkelstone/2435823037/ (2008 -12 -27, upr. ) 11 http: //www. enika. sk/sk/uvod. html (08 -12 -27, upr. ) 12 http: //www. medeko. sk/sk/odliatky_zliatiny/cinove_spajky. php (09 -01 -05, upr. ) 13 http: //www. sega. sk/picture/prod_sm/prepokrsm. jpg (09 -01 -05, upr. ) 14 http: //www. oichan. org/mods/starter 2. htm (09 -01 -05, upr. ) 15 http: //www. aquavolt. com. au/index. html (09 -01 -05, upr. ) 16 http: //www. tregcentral. com/scripts/prod. View. asp? id. Product=126 (09 -01 -06, upr. ) 17 http: //www. greenhome. com/prodpix/CC-lc-3 -led-flashlight. jpg (09 -01 -06, upr. ) 18 http: //www. pinnacle. co. za/img/products/1598. jpg (09 -01 -08, upr. ) 19 http: //www. pukydirect. co. uk/cms-files/54 -full-crusader. jpg (09 -01 -08, upr. ) 20 http: //img. aktualne. centrum. cz/128/16/1281619 -nova-skoda-superb-green-line. jpg (09 -01 -08, upr. ) 21 http: //www. ekodea. sk/source/nebezp_odpad_otto. htm a http: //www. grinningplanet. com/index. htm (dostupné na internete 2009 -01 -12, koláž)

Koniec prezentácie