Opis
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 szkół branżowych I i II stopnia 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.
Nr ewidencyjny w wykazie podręczników MEN: 24/2016.
Podręcznik może być wykorzystywany do kształcenia w zawodach szkolnictwa branżowego zgodnie z podstawą programową 2017 w zakresie kalifikacji MG.12 i MG.18 oraz zgodnie z podstawą programową 2019 w zakresie kwalifikacji MOT.02, MOT.04, MOT.05 i MOT.06.
Książka ani w całości, ani we fragmentach nie może być skanowana, kserowana, powielana bądź rozpowszechniana za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczana ani rozpowszechniana w postaci cyfrowej zarówno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich.
Spis treści
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.
