Lidt om elektronik og hvorfor det virker.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

DC (Jævnspænding) og AC (Vekselspænding)
Godt så, da regner jeg med alle som følger denne tråd har helt styr på
standart modstande, Ohms lov og effekt beregninger (ellers så spørg)

DC (Jævnspænding)
Når vi taler om jævnspænding, som også kaldes for DC (direct current), så taler vi om at spændingen er konstant – altså uændret – hen over tid.

Hvis du kigger på dette simple kredsløb (fig.1) så ser du et batteri, en kontakt(switch) og en modstand(R)

Hvis kontakten tændes (sluttes) så vil der komme en spænding over modstanden – modstanden-R bliver påtrykt en spænding på 1,5volt i dette eksempel.

Med Fig.2 har jeg forsøgt at vise spændingen og strømmen i kredsløbet målt i “Målepunkt-1”

Strømmen i kredsløbet kan i jo nemt regne ud med ohms lov I=U/R (U = 1.5volt og i bestemmer selv modstanden R denne gang)

Denne her er nem, der bliver påtrykt en spænding over modstanden når kontakten sluttes, og derfor løber der en strøm i gennem modstanden.

AC (Vekselspænding)

Men hvad nu hvis vi udskifter batteriet i vores kredsløb med en lille transformator, så vil kredsløbet se sådan ud:

Og nu kan vi på fig.4 se at spændingen skifter, over tid.

Men hvad sker der med strømmen?
Jo.. den skifter også, og ohms lov gælder stadig, nu kan vi så bare begynde at regne strømmen ud efter tid 0millisekunder, efter 10mS, efter…………….. så god fornøjelse

Det vigtige her er at forslå at strømmen ligesom for DC forholder sig til spændingen og modstanden, og efter som spændingen skifter hele tiden (først er den 0volt, efter lidt tid er den +5volt, og så igen 0volt og så -5volt osv. osv.) så ændre strømmen i kredsløbet sig også.
Spænding og strøm følges simpelt ad i et kredsløb som vores (en’ modstand)

Frekvens
Frekvensen betyder INTET i vores kredsløb, En modstand på 100ohm er og bliver 100ohm, uanset om frekvensen er DC – 0Hz (svingninger pr. sekund) eller 50Hz vores lysnetsfrekvens.

Står dette klart for alle ?
Ser og forstår i forskellen på DC og AC og ikke mindst at Ohms lov fortsat er gyldig også ved AC?

henrik.schneider2016-08-30 12:48:51

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Jamen så tror jeg på alle er med på også.

Og nu til KONDENSATOREN som egentlig bare er 2 metalplader placeret meget tæt på hinanden.

En kondensator kan opmagasinerer en lille ladning energi, som et batteri, bare i meget mindre målestok.

Kondensatorens kapacitet måles i Farad, og er normalt i størrelsen picro-Farad – pF (10E-12), op til milli-Farad mF(10E-3), så de bruges i stort set alle størrelser.

Mekanisk forholder det sig sådan at jo større de 2 metalplader er jo større kapacitet, jo tættere på hinanden de er jo større kapacitet. Og hvis man så placerer en isolator mellem pladerne stiger der kapacitet også.

I behøver ikke at kunne alt dette, bare i husker på at en kondensator kan holde på en lille mængde energi.

Og hvad bruger vi så en kondensator til, hvilken gavn kan den havde i vores kredsløb?

Lad os kigge lidt på hvordan en kondensator opfører sig når der ligges spænding over den.

Dette lille kredsløb består af en switch en kondensator (C) og en strømforsyning på +10volt.

Jeg har på Fig.6 tegnet hvordan strømmen til kondensatoren og spændingen over den vil være når switchen sluttes.

Som i ser stiger spændingen øjeblikkelig til +10V og strømmen går over-ud loftet.

DETTE ER REN TEORI, og vil kun være sådan hvis 10Volt forsyningen kunne leverer uendeligt meget strøm, og der absolut ingen modstand var i ledninger, i switchen eller i kondensatoren selv.

Men eksemplet er nu meget godt alligevel, kondensatoren vil faktisk kortslutte kredsløbet indtil den er fyldt med elektroner, derefter vil den ikke længerer trække strøm til sig.

Lig forøvrigt mærke til at spændingen forbliver på 10V selv efter switchen er afbrudt igen, kondensatoren holder fast på sin ladning elektroner.

SÅ ohms lov igen, lige når switchen sluttes er strømme HØJ, dvs. modstanden må være lav (R=U/I) og efter nogen tid er strømmen lav, faktisk nul dvs. modstanden er nu høj.

Kan kan lidt forsigtigt godt udlede at kondensatoren kæmper mod forandring og vil forsøge at holde samme spændings nivue over sig.

henrik.schneider2016-09-02 12:58:58

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Jeg bygge lige lidt på kredsløbet. Jeg tilføjer en modstand i serie med kondensatoren, på den måde kan jeg bedre styre strømmen til kondensatoren (mængden af elektroner pr. sekund) og dermed bedre bestemme opladetiden for denne.

Lige når switchen sluttes vil strømmen nå maksimum, nemlig U/R.

Skal vi beregne strømmen, skal vi altså kende R og så bare måle spændingen over den.

På Fig.8 ser i hvordan spændingen nu langsomt bygger sig op over kondensatoren.

Det er faktisk nemt, at beregne hvor hurtigt en sådan opladning går:

R x C = tidskonstanten som kaldes for tau.

Efter 1 tau er spændingen i vores kredsløb oppe på ca. 63% af de 10volt, efter 2 tau er den steget til 87% osv….

Tænk lidt over hvorfor stigningen ikke er liniær – hvorfor flader opladningen ud jo tætterer vi kommer på forsynings spændingen (10V)?

henrik.schneider2016-08-30 22:16:40

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Godt så, jeg lader spørgsmålet hænge lidt i luften.

“Tænk lidt over hvorfor stigningen ikke er liniær – hvorfor flader opladningen ud jo tætterer vi kommer på forsynings spændingen (10V)?”

Giv mig svaret når i har det, opgaven kan løses ved hjælp af ohms lov og lidt tankevirksomhed.

henrik.schneider2016-08-31 07:20:15

[henrik.schneiderDeltager Nova]

KONDENSATOR UDSAT FOR VEKSELSPÆNDING

Når vi i vores kredsløb udskifter strømforsyningen med en vekselspændings forsyning (som kunne være en simple transformer), fjerner switchen og måler spændingen over kondensatoren, samt strømmen til den, så vil vi opleve at strøm og spænding ikke følger hinanden.

En periode af en vekselspænding er 360grader (lige som en cirkel) og beskriver hele sinuskurvens forløb.

Vi ved at lige når man påtrykker en spænding over en kondensator så trækker den strøm, den skal jo fyldes op så spændingen i kondensatoren er lig med spændingen på strømforsyningen.

Måler vi på spænding og strøm vil vi opdage at strømmen i vores lille kredsløb er ude af fase, strømmen kommer først og derefter spændingen, nærmere bestemt 90grader forskudt. (dette vil man ikke se ved helt lave frekvenser)

Dette matcher jo faktisk meget godt hvad vi så i fig.8.

Når spændingen ændre sig hurtigt er strømmen størst, og når spænding ikke ændre sig (som i top og bund af kurven) er strømmen “0”.
BEMÆRK forøvrigt at den maksimale strøm ene og alene bestemmes af modstanden og så selvfølgelig strømforsyningen. (Ohms lov igen)

henrik.schneider2016-09-01 07:56:34

[henrik.schneiderDeltager Nova]

SPØRGSMÅL: er der stadig nogen med på denne tråd?
Jeg har haft enetale siden den 19aug, så jeg skal lige høre om nogen følger tråden.
Og giv gerne en melding om det går for hurtigt, for langsomt, er det for let eller for svært?

[nightskyDeltager Neutron star]

Jeg læser den Henrik.

[Jannick PeterssonDeltager Main Sequence]

Jeg læser også ivrigt med

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Jamen, det er fint – bare der er nogen med så er jeg happy.
Så kører jeg på og forsøger at holde en rød tråd – igennem tråden.

[mogensDeltager Super Nova]

Også her.Iøvrigt TrueTek filterhjulet kører helt perfekt igen!!

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Der findes mange forskellige typer kondensatorer, og de har hver deres helt egne egenskaber.

Nogle tåler højspænding, nogle har uhyggelig stor kapacitet, nogle tåler kun korrekt + og – vendt korrekt, mens andre har det helt fint med AC og endda ultra højre frekvenser.

Og lige som for modstanden findes der også mere eksotiske udgaver som f.eks kondensator-mikrofoner og variable kondensatorer, og ligesom for modstandene venter vi lidt med disse, sorry.

Som afslutning på kondensatoren får i denne engelske animation af alt det jeg har prøvet at sige, jeg håber ikke der forvirre billedet alt for meget.

[TUBE]f_MZNsEqyQw&feature=player_detailpage[/TUBE]

henrik.schneider2016-09-01 21:02:13

[niveDeltager Super Nova]

Jeg følger også tråden med glæde

[henrik.schneiderDeltager Nova]

henrik.schneider wrote: Godt så, jeg lader spørgsmålet hænge lidt i luften.

“Tænk lidt over hvorfor stigningen ikke er liniær – hvorfor flader opladningen ud jo tætterer vi kommer på forsynings spændingen (10V)?”

 

Giv mig svaret når i har det, opgaven kan løses ved hjælp af ohms lov og lidt tankevirksomhed.

 

Er der slet ingen forslag???

[Frank LarsenModerator Super Nova]

Hej Henrik,

Fin tråd – Jeg vil ikke ødelægge noget ved at svare.

[henrik.schneiderDeltager Nova]

Frank, jeg ville
blive slemt skuffet hvis lige netop du ikke kendte svare på mit spørgsmål

Anyway – så vil
jeg forsøge mig med en forklaring på mit eget spørgsmål:

“Hvorfor er
stigningen ikke er lineær – hvorfor flader opladningen ud jo tættere vi kommer
på forsynings spændingen (10V)” ?

Jeg elsker
ohms-lov så den vil jeg læne mig lidt op af her.

Øverst på denne
tegning har vi vores lille kredsløb igen.

Nedenunder er
oplade kurven, med angivelser om spændingen over kondensatoren (C) efter 0T,
0,7T, 1T, 2T og 4T.

Jeg har tegnet
kredsløbet på en lidt anden måde.

Disse 2 kredsløb i er ens (og det regner jeg
med i ikke er i tvivl om)

Jeg har dog
tilføjet 3 måle instrumenter, et Amperer-meter som måler strømmen igennem kredsløbet,
og 2 voltmetre som henholdsvist måler spændingen over C og over R.

Totalt set har vi
10volt til rådighed, de 10volt SKAL, og vil, fordele sig over R og C.

dvs. hvis
spændingen over C er 6volt så er spændingen over R,
10 – 6V altså 4volt.

Hverken R eller C
ændre sig på nogen måde fysisk, så R er altså konstant.

Vi ved at en
kondensator kan opmagasinerer elektroner, og at vi ved at en kondensatoren vil
modtage elektroner hvis man forsøger at øge spændingen over den.

Vi ved også at
strømmen gennem et kredsløb (vores kredsløb) altid vil være den samme gennem R
og C.

Og så ved vi at
strømmen gennem R, er bestemt af spændingen over den.

Og nu ohms lov
igen. I=U/R

Tid – 0T (0 Tau)

Lige når vi
sætter strøm til kredsløbet (tilslutter 10volt) så er spændingen 0volt over C,
(kondensatoren kortslutter stort set), derfor bliver spændingen over R, 10V-0V
=> 10volt og der vil løbe maksimalt strøm i gennem modstanden og dermed også
maksimalt strøm ind til kondensatoren C.

Tid – 1T (1 Tau)

Efter 1 Tau viser
kursen at spændingen over C er oppe på 63% (6,3V), det betyder at spændingen
over R nu nede på 10-6,3V => 3,7volt.

R er uændret så strømmen er faldet
betragteligt gennem R og dermed ind i C.

Eftersom strømmen
ind i C falder, reduceres hastigheden hvormed spændingen stiger over C.

I kan selv regne ud hvad der sker efter 2,3,4,5T

[Forfatter]

Indlæg