Elektrické obvody 1 (X31EO1)
Otázky k písemné části zkoušky
Otázky jsou k dispozici jako soubor .pdf,
.doc, nebo následují jako "klasická" html stránka.
Přehled otázek:
- Definujte elektrický proud procházející průřezem vodiče a uveďte jeho jednotku.
- Definujte elektrické napětí mezi dvěma body v elektrickém poli a uveďte jeho jednotku.
- Vysvětlete rozdíl mezi elektrickým zařízením a jeho modelem, tj. elektrickým obvodem, uveďte základní
klasifikaci obvodů z hlediska velikosti signálu a rychlosti časových změn.
- Popište první Kirchhoffův zákon pro elektrické obvody a uveďte příklad jeho použití.
- Popište druhý Kirchhoffův zákon pro elektrické obvody a uveďte příklad jeho použití.
- Vyjádřete Ohmův zákon pro odporový dvojpól a uveďte vztah pro výpočet odporu vodiče s konstantním průřezem.
Definujte jednotku odporu.
- Definujte okamžitou hodnotu výkonu libovolného dvojpólu a uveďte její vyjádření pomocí napětí a proudu.
Pro lineární odporové obvody uveďte vyjádření výkonu pomocí odporu a pouze napětí nebo pouze proudu.
- Definujte periodický průběh napětí a proudu a uveďte vztah pro jejich střední hodnotu za celou periodu.
- Uveďte vztahy pro střední hodnoty střídavých napětí a proudů.
- Definujte efektivní hodnotu periodického průběhu napětí a proudu a uveďte vztah pro její výpočet.
- Vypočítejte střední a efektivní hodnotu harmonického proudu s amplitudou Im.
- Vypočítejte střední a efektivní hodnotu střídavého obdélníkového proudu s amplitudou Im.
- Vypočítejte střední hodnotu střídavého proudu se symetrickým trojúhelníkovým průběhem s amplitudou Im.
- Popište základní aktivní prvky elektrických obvodů.
- Popište základní pasivní prvky elektrických obvodů.
- Nakreslete obvodové modely skutečných lineárních zdrojů elektrické energie a uveďte jejich voltampérové
charakteristiky.
- Vypočtěte časový průběh napětí na lineárním induktoru s indukčností L, protéká-li jím proud
i(t) = Im sin(ωt + φ).
- Vypočtěte a nakreslete časový průběh napětí na lineárním induktoru s
indukčností L, protéká-li jím proud trojúhelníkového průběhu podle obrázku.
- Vypočtěte časový průběh napětí na lineárním kapacitoru s kapacitou C, protéká-li jím proud
i(t) = Im sin(ωt + φ) a bylo-li jeho počáteční napětí uC(0).
- Vypočtěte a nakreslete časový průběh napětí na lineárním kapacitoru s kapacitou C, protéká-li jím proud
obdélníkového průběhu podle obrázku, bylo-li jeho počáteční napětí uC(0).
- Vypočtěte a nakreslete časový průběh proudu lineárním induktorem s
indukčností L, je-li připojen na napětí trojúhelníkového průběhu podle obrázku, byla-li jeho počáteční hodnota iL(0).
- Uveďte vztahy pro výpočet odporu sériového a paralelního spojení n rezistorů. Určete odpor sériového
a paralelního spojení dvou rezistorů o odporech R1 a R2.
- Uveďte vztahy pro výpočet kapacity sériového a paralelního spojení n kapacitorů. Určete kapacitu sériového
a paralelního spojení dvou kapacitorů o kapacitách C1 a C2.
- Uveďte vztahy pro výpočet indukčnosti sériového a paralelního spojení n induktorů bez vzájemné magnetické vazby.
Určete indukčnost dvou induktorů o indukčnostech L1 a L2 spojených sériově a paralelně.
- Nakreslete zapojení děliče napětí tvořeného dvěma rezistory R1 a R2 a odvoďte vztahy
pro jeho výstupní napětí naprázdno.
- Nakreslete zapojení děliče proudu tvořeného dvěma rezistory R1 a R2 a odvoďte vztahy
pro jeho proudy.
- Nakreslete zapojení tří rezistorů do hvězdy a ekvivalentní zapojení do trojúhelníka. Odvoďte vztahy pro
parametry ekvivalentního trojúhelníka.
- Nakreslete zapojení tří rezistorů do trojúhelníka a ekvivalentní zapojení do hvězdy. Odvoďte vztahy pro
parametry ekvivalentní hvězdy.
- Nakreslete Théveninovo a Nortonovo náhradní zapojení lineárního aktivního odporového dvojpólu a uveďte způsob
výpočtu jejich parametrů.
- Vysvětlete na příkladu metodu postupného zjednodušování pro analýzu jednoduchých lineárních odporových obvodů.
- Vyslovte princip superpozice v elektrických obvodech a uveďte na příkladu jeho použití pro analýzu lineárních
odporových obvodů.
- Jakým odporem Rs je nutno zatížit zdroj napětí Ui s vnitřním odporem Ri,
aby výkon v zátěži Rs byl maximální? Vypočítejte maximální výkon, který lze z daného zdroje získat
a účinnost pro tento případ.
- Pro harmonický průběh napětí u(t) = Um sin(ωt + φ) definujte fázory v měřítku maximálních
i efektivních hodnot. Uveďte vztahy pro zpětnou transformaci fázorů Um a U
do prostoru časových průběhů.
- Uveďte větu o linearitě fázorové transformace a dále vztahy pro fázory derivovaných a integrovaných časových průběhů.
- Popište vztahy mezi časovými průběhy napětí a proudů pro základní pasivní prvky elektrických obvodů v harmonickém
ustáleném stavu. Uvedené časové průběhy napětí a proudu znázorněte graficky.
- Popište vztahy mezi mezi fázory napětí a proudů pro základní pasivní prvky elektrických obvodů v harmonickém
ustáleném stavu. Uvedené fázory napětí a proudu znázorněte graficky.
- Definujte pojem impedance a admitance obecného lineárního pasivního dvojpólu a uveďte jejich vyjádření ve
složkovém i v exponenciálním tvaru.
- Vyjádřete ve složkovém i v exponenciálním tvaru admitanci dvojpólu, jehož impedance je Z = R + j X.
- Vyjádřete ve složkovém i v exponenciálním tvaru impedanci dvojpólu, jehož admitance je Y = G + j B.
- Odvoďte vztahy pro výpočet impedance sériového spojení n lineárních pasivních dvojpólů o impedancích
Zk = Rk + j Xk.
- Odvoďte vztahy pro výpočet admitance paralelního spojení n lineárních pasivních dvojpólů o admitancích
Yk = Gk + j Bk.
- Určete impedanci sériového spojení dvou impedancí
Z1 = Z1 ejφ1 a
Z2 = Z2 ejφ2 (výsledek uveďte v exponenciálním tvaru).
- Určete impedanci paralelního spojení dvou impedancí
Z1 = Z1 ejφ1 a
Z2 = Z2 ejφ2 (výsledek uveďte v exponenciálním tvaru).
- Určete admitanci sériového spojení dvou admitancí
Y1 = Y1 ejφ1 a
Y2 = Y2 ejφ2 (výsledek uveďte v exponenciálním tvaru).
- Určete admitanci paralelního spojení dvou admitancí
Y1 = Y1 ejφ1 a
Y2 = Y2 ejφ2 (výsledek uveďte v exponenciálním tvaru).
- Definujte pojem přenosu napětí pro lineární obvod, jehož vstupní napětí je
u1(t) = U1m sin(ωt + φ1)
a výstupní napětí u2(t) = U2m sin(ωt + φ2).
- Uveďte Théveninův a Nortonův teorém pro lineární aktivní dvojpóly v harmonickém ustáleném stavu.
- Popište princip a zásady kreslení fázorových digramů lineárních obvodů v harmonickém ustáleném stavu.
- Definujte činný výkon dvojpólu v harmonickém ustáleném stavu a odvoďte vzorec pro jeho výpočet.
- Definujte jalový výkon dvojpólu v harmonickém ustáleném stavu a uveďte vzorec pro jeho výpočet.
- Definujte zdánlivý výkon dvojpólu v harmonickém ustáleném stavu a uveďte vzorec vyjadřující jeho souvislost
s činným a jalovým výkonem.
- Definujte účiník střídavého proudu a uveďte vztah pro jeho výpočet v harmonickém ustáleném stavu. Jak lze určit
účiník z naměřeného činného a jalového výkonu?
- Uveďte vztahy pro výpočet činného, jalového a zdánlivého výkonu dvojpólu, jehož napětí a proud jsou vyjádřeny
pomocí fázorů.
- Definujte souměrnou trojfázovou soustavu napětí uR, uS, uT a popište ji
v časové oblasti i v prostoru fázorů.
- Vysvětlete pojem sled fází. Uveďte jak se změní chování některých elektrických zařízení při změně sledu fází
a popište, jak lze sled fází zjistit měřením.
- Nakreslete spojení tří zdrojů tvořících souměrnou trojfázovou soustavu do hvězdy. Nakreslete odpovídající
topografický fázorový diagram a vyznačte v něm fázová i sdružená napětí. Uveďte vztahy mezi všemi fázovými
i sdruženými napětími.
- Souměrný trojfázový zdroj spojený do hvězdy je zatížen nesouměrnou zátěží tvořenou třemi různými impedancemi
spojenými rovněž do hvězdy. Střední uzly obou hvězd jsou propojeny. Nakreslete uvedené zapojení a vypočtěte
obecně fázor proudu I0 protékajícího nulovým vodičem.
- Souměrný trojfázový zdroj spojený do hvězdy je zatížen nesouměrnou zátěží tvořenou třemi různými impedancemi
spojenými rovněž do hvězdy. Střední uzly obou hvězd nejsou propojeny. Nakreslete uvedené zapojení a vypočtěte
obecně fázor napětí U0 mezi středním uzlem zátěže a středním uzlem zdroje.
- Souměrný trojfázový zdroj spojený do trojúhelníka je zatížen nesouměrnou zátěží tvořenou třemi různými
impedancemi spojenými rovněž do trojúhelníka. Nakreslete uvedené zapojení a vypočtěte obecně fázory síťových
proudů IR, IS, IT jako funkci
sdružených napětí a impedancí zátěže.
- Uveďte vztahy pro výpočet činného, jalového a zdánlivého výkonu v souměrných trojfázových soustavách.
- Souměrný trojfázový zdroj spojený do hvězdy je zatížen nesouměrnou zátěží tvořenou třemi různými impedancemi
spojenými rovněž do hvězdy. Střední uzly obou hvězd nejsou propojeny. Nakreslete uvedené zapojení a uveďte
obecné vztahy pro výpočet činného, jalového a zdánlivého výkonu.
- Souměrný trojfázový zdroj spojený do trojúhelníka je zatížen nesouměrnou zátěží tvořenou třemi různými
impedancemi spojenými rovněž do trojúhelníka. Nakreslete uvedené zapojení a uveďte obecné vztahy pro výpočet
činného, jalového a zdánlivého výkonu.
- Dva induktory vázané společným magnetickým tokem jsou v harmonickém ustáleném stavu. Uveďte vztahy pro výpočet
fázorů napětí na obou induktorech jako funkce fázorů proudů obou induktorů.
- Dva induktory vázané společným magnetickým tokem jsou v harmonickém ustáleném stavu. Uveďte vztahy pro výpočet
fázorů proudů obou induktorů jako funkce fázorů napětí na obou induktorech.
- Nakreslete a popište základní typy ideálních lineárních řízených zdrojů. Uveďte náhradní zapojení
skutečného lineárního řízeného zdroje.