Podstawy elektrotechniki i elektroniki Konin

Bogato ilustrowany podręcznik poświęcony podstawom elektrotechniki i elektroniki, których znajomość jest niezbędna do dalszego kształcenia w zawodzie. Przedstawiono w nim zagadnienia dotyczące: istoty prądu elektrycznego, prądu stałego, prądu przemiennego jednofazowego i trójfazowego, teorii obwodów elektrycznych, obwodów elektrycznych prądu stałego i przemiennego, elektrochemicznego wytwarzania napięcia, pola elektrycznego i magnetycznego oraz elektromagnetyzmu. Opisano budowę i zasadę działania kondensatorów, transformatorów, maszyn elektrycznych prądu stałego i przemiennego oraz elektronicznych elementów półprzewodnikowych. Przedstawiono podstawowe analogowe układy elektroniczne, podstawy techniki cyfrowej, a także urządzenia pomiarowe i zasady dokonywania pomiarów wielkości elektrycznych. Materiał nauczania zilustrowano licznymi rysunkami i zdjęciami. Na końcu każdego rozdziału zamieszczono pytania kontrolne i zadania do samodzielnego rozwiązania mające pomóc w ugruntowaniu nabytej wiedzy. Podręcznik przystosowano do wykorzystania przez kolejne roczniki uczniów (tzw. podręcznik wieloletni). Książka jest przeznaczona dla uczniów techników oraz zasadniczych szkół zawodowych kształcących się w zawodach technika pojazdów samochodowych, mechanika pojazdów samochodowych oraz elektromechanika pojazdów samochodowych, jak również dla uczestników kursów zawodowych w zakresie kwalifikacji M.18. Diagnozowanie i naprawa podzespołów i zespołów pojazdów samochodowych oraz M.12. Diagnozowanie oraz naprawa elektrycznych i elektronicznych układów pojazdów samochodowych. Od autora 8 1. Prąd elektryczny 9 1.1 Budowa materii 9 1.2 Przewodnictwo elektryczne materii 12 1.3 Prąd elektryczny i jego parametry 13 1.3.1 Pojęcie prądu elektrycznego 13 1.3.2 Parametry prądu 15 1.4 Podstawowe wiadomości o obwodzie elektrycznym 17 1.4.1 Obwód elektryczny i jego budowa 17 1.4.2 Oznaczenie kierunku przepływu prądu i spadków napięcia na schematach obwodów elektrycznych 19 1.4.3 Symbole graficzne elementów obwodu 20 1.5 Sprawdzenie wiadomości 22 2. Wprowadzenie do teorii obwodów elektrycznych 23 2.1 Rezystancja 23 2.2 Konduktancja i konduktywność 26 2.3 Wpływ temperatury na rezystancję 27 2.4 Podstawowe prawa elektrotechniki 28 2.4.1 Prawo Ohma 28 2.4.2 Prawa Kirchhoffa 29 2.5 Klasyczna metoda rozwiązywania obwodów elektrycznych 31 2.6 Cieplne działanie prądu. Prawo Joule’a-Lenza 36 2.7 Praca i moc prądu elektrycznego 37 2.8 Zjawiska towarzyszące przepływowi prądu elektrycznego w obwodzie 38 2.9 Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem 38 2.10 Sprawdzenie wiadomości 39 3. Elektrochemiczne wytwarzanie napięcia 41 3.1 Podstawy elektrochemii 41 3.1.1 Dysocjacja elektrolityczna 41 3.1.2 Elektroliza 43 3.1.3 Prawa elektrolizy Faradaya 44 3.2 Elektrochemiczne źródła napięcia stałego 46 3.3 Elementarne ogniwo galwaniczne 47 3.3.1 Budowa ogniwa galwanicznego 47 3.3.2 Stan obciążenia ogniwa 49 3.3.3 Ogniwo Volty 49 3.3.4 Ogniwo Leclanchégo 50 3.3.5 Współczesne ogniwa galwaniczne 51 3.3.6 Zalecenia eksploatacyjne ogniw 53 3.4 Oznaczenia baterii wg IEC 53 3.5 Zastosowanie elektrolizy do ochrony przed korozją 54 3.6 Akumulatory 55 3.6.1 Zasada działania ogniwa akumulatora kwasowo-ołowiowego 56 3.6.2 Akumulatory kwasowe 58 3.6.3 Akumulatory zasadowe 62 3.6.4 Akumulatory nowej generacji 63 3.7 Sprawdzenie wiadomości 69 4. Obwody elektryczne prądu stałego 70 4.1 Źródło napięcia 70 4.2 Łączenie źródeł napięcia 71 4.3 Stany pracy źródła napięcia 73 4.4 Dzielnik napięcia 75 4.5 Połączenia rezystorów 76 4.5.1 Szeregowe połączenie rezystorów 76 4.5.2 Równoległe połączenie rezystorów 77 4.5.3 Mieszane połączenie rezystorów 78 4.6 Sprawdzenie wiadomości 80 5. Pole elektryczne i kondensatory 82 5.1 Pojęcie ładunku elektrycznego 82 5.2 Elektryzowanie ciał 83 5.3 Prawo Coulomba 84 5.4 Pole elektryczne 85 5.5 Parametry pola elektrycznego 87 5.6 Zjawisko indukcji elektrostatycznej w praktyce 88 5.7 Budowa i zasada działania kondensatora 89 5.8 Pojęcie pojemności elektrycznej 90 5.9 Pojemność kondensatora 91 5.10 Ładowanie i rozładowanie kondensatora 92 5.11 Połączenia kondensatorów 95 5.11.1 Połączenie szeregowe kondensatorów 95 5.11.2 Połączenie równoległe kondensatorów 98 5.11.3 Połączenie mieszane kondensatorów 99 5.12 Rodzaje kondensatorów 100 5.13 Wybrane zastosowania kondensatorów 103 5.14 Parametry kondensatorów 103 5.15 Sprawdzenie wiadomości 105 6. Pole magnetyczne 107 6.1 Istota pola magnetycznego 107 6.2 Graficzny obraz pola magnetycznego 110 6.3 Porównanie pola magnetycznego z elektrycznym 112 6.4 Podstawowe parametry pola magnetycznego 112 6.5 Obwody magnetyczne 115 6.6 Przenikalność magnetyczna i właściwości magnetyczne ciał 118 6.7 Sprawdzenie wiadomości 121 7. Elektromagnetyzm 122 7.1 Indukcja elektromagnetyczna 122 7.2 Zasada działania prądnic 125 7.3 Zasada działania silników elektrycznych 126 7.4 Reguła Lenza 129 7.5 Indukcja własna (samoindukcja) 130 7.6 Indukcja wzajemna 133 7.7 Elektromagnes 135 7.8. Kontaktron 136 7.9 Sprawdzenie wiadomości 138 8. Podstawowe wiadomości o prądzie przemiennym 140 8.1 Podstawowe określenia prądu przemiennego 140 8.2 Przesunięcie fazowe przebiegów elektrycznych 145 8.3 Wskazy wielkości sinusoidalnych 147 8.4 Wartość skuteczna prądu przemiennego 149 8.5 Wytwarzanie sinusoidalnie zmiennej siły elektromotorycznej 151 8.6 Sprawdzenie wiadomości 153 9. Obwody elektryczne prądu przemiennego 154 9.1 Wiadomości wstępne 154 9.2 Rezystancja w obwodzie prądu przemiennego 155 9.3 Cewka indukcyjna w obwodzie prądu przemiennego 156 9.3.1 Właściwości cewki indukcyjnej 156 9.3.2 Reaktancja indukcyjna cewki 161 9.4 Kondensator w obwodzie prądu przemiennego 163 9.4.1 Pojemność kondensatora 163 9.4.2 Reaktancja pojemnościowa kondensatora 166 9.5 Szeregowe połączenie elementów R, L i C w obwodzie prądu przemiennego 168 9.6 Równoległe połączenie elementów R, L i C w obwodzie prądu przemiennego 172 9.6.1 Wprowadzenie 172 9.6.2 Równoległe połączenie elementów R i L 173 9.6.3 Równoległe połączenie elementów R i C 176 9.6.4 Równoległe połączenie elementów R, L i C 178 9.7 Zjawisko rezonansu elektrycznego 181 9.8 Sprawdzenie wiadomości 184 10. Transformatory 187 10.1 Wprowadzenie 187 10.2 Budowa transformatora 188 10.3 Zasada działania transformatora 190 10.4 Parametry transformatora 191 10.5 Straty mocy w rdzeniu stalowym odbiorników 195 10.6 Sprawdzenie wiadomości 199 11. Moc prądu przemiennego 200 11.1 Pojęcie mocy prądu przemiennego 200 11.2 Moc pozorna 202 11.3 Moc czynna 202 11.4 Moc bierna 204 11.5 Współczynnik mocy czynnej 206 11.6 Sprawdzenie wiadomości 209 12. Prąd trójfazowy 210 12.1 Wytwarzanie prądu trójfazowego 210 12.2 Połączenie w gwiazdę twornika prądnicy 213 12.3 Ochrona przeciwporażeniowa 214 12.4 Połączenie w trójkąt twornika prądnicy 218 12.5 Eksploatacja urządzeń trójfazowych 219 12.6 Moc w obwodzie prądu trójfazowego 222 12.7 Sprawdzenie wiadomości 225 13. Maszyny elektryczne 226 13.1 Maszyny prądu stałego 227 13.1.1 Budowa maszyn prądu stałego 227 13.1.2 Prądnice prądu stałego 228 13.1.3 Silniki prądu stałego, ich parametry i rodzaje 230 13.2 Maszyny prądu przemiennego 236 13.2.1 Rodzaje maszyn 236 13.2.2 Prądnice prądu przemiennego 236 13.2.3 Silniki prądu przemiennego 240 13.3 Silniki krokowe 242 13.4 Sprawdzenie wiadomości 248 14. Elektroniczne elementy półprzewodnikowe 249 14.1 Materiały półprzewodnikowe 249 14.2 Złącze p-n 252 14.3 Jednorodne elementy półprzewodnikowe 254 14.3.1 Termistor 254 14.3.2 Warystor 255 14.3.3 Hallotron 256 14.4 Elementy elektroniczne wykorzystujące złącze p-n 258 14.4.1 Dioda prostownicza 259 14.4.2 Dioda Zenera 261 14.4.3 Dioda pojemnościowa 263 14.4.4 Tranzystor 265 14.4.5 Tyrystor i triak 282 14.5 Podzespoły fotoelektryczne 286 14.5.1 Dioda elektroluminescencyjna 286 14.5.2 Laser półprzewodnikowy 290 14.5.3 Fotodioda i fototranzystor 295 14.5.4 Transoptor 297 14.6 Sprawdzenie wiadomości 300 15. Analogowe układy elektroniczne 302 15.1 Układy zasilające 302 15.2 Układy stabilizacji napięcia i prądu 305 15.3 Układy wzmacniające 309 15.3.1 Wiadomości podstawowe 309 15.3.2 Sprzężenie zwrotne 315 15.3.3 Wzmacniacz operacyjny 316 15.4 Układy generacyjne 319 15.5 Sprawdzenie wiadomości 322 16. Technika cyfrowa 324 16.1 Zamiana sygnału analogowego na cyfrowy 324 16.2 Pojęcie bitu 327 16.3 Wykorzystanie bitów do przekazywania informacji 329 16.4 Sposoby kodowania informacji 332 16.5 Tranzystor jako klucz elektroniczny 335 16.6 Podstawowe operacje logiczne 336 16.7 Bramki logiczne 340 16.8 Układy cyfrowe 343 16.9 Podstawy budowy systemów komputerowych 352 16.9.1 Wiadomości wstępne 352 16.9.2 Procesor 352 16.9.3 Pamięci 355 16.9.4 Komputer jednoukładowy – mikrokontroler 365 16.10 Sprawdzenie wiadomości 366 17. Urządzenia pomiarowe wielkości elektrycznych 368 17.1 Multimetr 368 17.2 Woltomierz cyfrowy 368 17.3 Pomiar napięcia, natężenia prądu i rezystancji 369 17.3.1 Wiadomości wstępne 369 17.3.2 Pomiary miernikiem analogowym 371 17.3.3 Pomiary miernikiem cyfrowym 373 17.4 Oscyloskop 374 17.4.1 Budowa oscyloskopu 374 17.4.2 Pomiary oscyloskopem 380 17.4.3 Niestandardowe wyposażenie oscyloskopu 384 17.4.4 Oscyloskop z przetwarzaniem cyfrowym 386 17.5 Sprawdzenie wiadomości 387 Literatura 388 Ważniejsze oznaczenia literami greckimi użyte w podręczniku . . . . . . III str.