Top Banner
(sbírka řešených příkladů) Vypracoval: David Michálek
41

Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Jan 21, 2016

Download

Documents

Horvat Zoltán

Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

(sbírka řešených příkladů)

Vypracoval: David Michálek

Page 2: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

2 © 2007 David Michálek

1 STEJNOSMĚRNÝ PROUD

1.1 Základní pojmy

1.1.1 Úloha

Určete hustotu elektrického proudu a intenzitu proudového pole ve vodiči. Vodič je kruhového průřezu,

má průměr 1,6 mm a délku 1,2 mm. Vodič je připojen na napětí 18 V a prochází jím proud 8 A.

2 2 22

Průřez vodiče:

1,6, /

2 4 4

d dS r

22 01 A mm

Proudová hustota:

8, /

2,01

IJ

S 2

3 98 A mm

Intenzita proudového pole:

18/

1,2

UE

l 15 V m

1.1.2 Úloha

Stanovte průměr vodiče, kterým při proudové hustotě 3 A.mm-2

prochází proud 100 mA.

Průřez vodiče:

0,1,

3

IS

J 2

0 03mm 2

Průměr vodiče:

4 4 0,03,

4

d SS d

0 2 mm

1.1.3 Úloha

Jak velký proud bude procházet vodičem obdélníkového průřezu 2 mm x 3 mm při proudové hustotě

2 A.mm-2

?

Plocha obdélníkového průřezu:

2 3S a b 26 mm

Proud protékající vodičem:

2 6I J S 12 A

1.1.4 Úloha

Vodičem kruhového průřezu o průměru 1,25 mm prochází proud 3 A. Stanovte proudovou hustotu ve

vodiči.

2 2

Průřez vodiče:

1,25,

4 4

dS

2

1 23 mm

Proudová hustota:

3, /

1,23

IJ

S 2

2 44 A mm

1.1.5 Úloha

Stanovte délku a průměr kruhového vodiče, kterým prochází při proudové hustotě 4 A.mm-2

proud 0,5 A.

Mezi koncovými průřezy vodiče je napětí 80 V, intenzita elektrického pole je 10 V.m-1

.

Page 3: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 3

Délka vodiče:

80

10

U UE l

l E 8 m

Průřez vodiče:

0,5 4 4 0,13, ,

4

I SS d

J

2

0 13 mm 0 41 mm

1.2 Ohmův zákon, odpor a vodivost

1.2.1 Úloha

Stanovte odpor vodiče, kterým prochází proud 25 mA při napětí 175 V.

3

175

25 10

UR

I

7000 7 k

1.2.2 Úloha

Určete napětí na spotřebiči, jehož odpor je 1,5 k a kterým prochází proud 20 mA.

1500 0,02U R I 30 V

1.2.3 Úloha

Stanovte vodivost vodiče, kterým při napětí 120 V prochází proud 60 mA.

1 0,06,

120

U IG R G

R I U

6500 10 S 0 5 mS 500 S

1.2.4 Úloha

Jak velký proud prochází vodičem s odporem 0,4 M, je-li připojen na napětí 1,2 kV?

1200

400000

UI

R 3 mA

1.2.5 Úloha

Určete velikost napětí na vodiči o průměru 1,6 mm. Vodivost vodiče je 16 mS, proudová hustota je

2 A.mm-2

.

2 2

Průřez vodiče:

1,6S = ,

4 4

d 2

2 01 mm

Proud ve vodiči:

2 2,01 ,I J S 4 02 A

Napětí na vodiči:

4,02

0,016

IU R I

G 251 V

1.2.6 Úloha

Stanovte vodivost hliníkového vodiče obdélníkového průřezu 1,5 mm x 2 mm, je-li mezi konci napětí

90 V při proudové hustotě 3 A.mm-2

.

Průřez vodiče:

1,5 2S a b 23 mm

Proud ve vodiči:

3 3I J S 9 A

Vodivost vodiče:

9,

90

IG

U 0 1 S 100 mS

Page 4: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

4 © 2007 David Michálek

1.2.7 Úloha

Určete proud procházející vodičem délky 30 mm s vodivostí 20 mS. Intenzita elektrického pole je

15 V.mm-1

.

Napětí na vodiči:

30 15U E l 450 V

Proud ve vodiči:

450 0,02U

I U GR

9 A

1.3 Rezistivita a konduktivita

1.3.1 Úloha

Určete proud procházející hliníkovým vodičem o průměru 0,8 mm. Vodič délky 3,5 m je připojen na

napětí 120 mV. 2 -1

Al 0,0285 mm m

2 2

Průřez vodiče:

0,8S = ,

4 4

d 2

0 5 mm

Odpor vodiče:

3,50,0285 , ,

0,5

lR

S

3199 5 10 199 5 m

3

3

Proud procházející vodičem:

120 10,

199,5 10

UI

R

0 6 A

1.3.2 Úloha

Stanovte průřez a průměr nikelinového vodiče délky 50 m. Vodič má odpor 3 .

2 -1

nikelinu 0,4 mm m

Průřez vodiče:

500,4 ,

3

l lR S

S R 2

6 67 mm 2

Průměr vodiče:

4 4 6,67,

4

d SS d

2 91 mm

1.3.3 Úloha

Kolik metru konstantanového vodiče průměru 1,12 mm je třeba k navinutí odporu 5 ?

2 -1

konstantanu 0,5 mm m

2 2

Průřez vodiče:

1,12,

4 4

dS

2

0 985 mm

Délka vodiče:

5 0,985,

0,5

l R SR l

S

9 85 m

1.3.4 Úloha

Určete délku a průměr vodiče z mědi, který má mít odpor 0,4 . Vodičem bude při proudové hustotě

2 A.mm-2

procházet proud 120 mA. 2 -1

Cu 0,0178 mm m

Page 5: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 5

Průřez vodiče:

0,12,

2

I IJ S

S J 2

0 06 mm 2

Průměr vodiče:

4 4 0,06,

4

d SS d

0 276 mm

Délka vodiče:

0,4 0,06,

0,0178

l R SR l

S

1 348 m

1.3.5 Úloha

Z jakého materiálu je vodič, mezi jehož konci je napětí 11,4 V a kterým protéká proud 2 A? Vodič má

délku 500 m a průměr 1,78 mm.

Odpor vodiče:

11,4,

2

UR

I 5 7

2 2

Průřez vodiče:

1,78,

4 4

dS

2

2 49 mm

Rezistivita materiálu (měrný odpor materiálu):

5,7 2,49, z tabulek materiálu odpovídá pro hliník

500

l R SR

S l

2 1

0 0284 mm m

1.3.6 Úloha

Vodič z mědi o průměru 2,25 mm a délce 250 m se má nahradit vodičem z hliníku. Stanovte průměr

hliníkového vodiče tak, aby jeho odpor byl při uvedené délce stejný.

2 -1 2 -1

Cu Al0,0178 mm m , 0,0285 mm m

2 2

Cu

Pro měď:

2,25 250, 0,0178 ,

4 4 3,976

d lS R

S

2

3 976 mm 1 119

Cu Al

Al

Pro hliník:

2500,0285 ,

1,119

l lR R S

S R 2

6 367 mm

2

Průměr vodiče:

4 4 6,367,

4

d SS d

2 85 mm

1.3.7 Úloha

Vypočítejte, v jaké vzdálenosti nastal zkrat dvouvodičového vedení z mědi o průměru 5,64 mm. Odpor

vedení byl naměřen 1,425 . 2 -1

Cu 0,0178 mm m

2 2

Průřez vodiče:

5,64,

4 4

dS

2

24 98 mm

vedenívodiče

Odpor jednodo vodiče dvouvodičového vedení:

1,425,

2 2

RR 0 713

Page 6: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

6 © 2007 David Michálek

vodičevodiče

Délka vodiče:

0,713 24,98,

0,0178

R SlR l

S

1000 6 m

1.3.8 Úloha

Určete rezistivitu a materiál vodiče délky 5 m a s průměrem 0,316 mm. Odpor vodiče je 1,13 .

2 2

Průřez vodiče:

0,316,

4 4

dS

2

0 078 mm

Rezistivita materiálu (měrný odpor materiálu):

1,13 0,078, z tabulek materiálu odpovídá pro měď

5

l R SR

S l

2 1

0 0176 mm m

1.3.9 Úloha

Měděný vodič má délku 2 m. Jaká je proudová hustota při úbytku napětí na vodiči 106 mV?

-2

Cu 56,2 S m mm

Intenzita elektrostatického pole:

0,106, /

2

UE

l 0 053 V m

Proudová hustota:

56,2 0,053 ,J E 22 98 A mm

1.3.10 Úloha

Určete délku a průměr vodiče z konstantanu k výrobě bočníku k ampérmetru. Vodičem bude procházet

proud 570 mA, má mít odpor 4 , proudová hustota je 3 A.mm-2

. 2 -1

konstantanu 0,5 mm m

Průřez vodiče:

0,57,

3

IS

J 2

0 19mm 2

Průměr vodiče:

4 4 0,19,

4

d SS d

0 49 mm

Délka vodiče:

4 0,19,

0,5

l R SR l

S

1 52 m

1.4 Závislost odporu na teplotě

1.4.1 Úloha

Vypočítejte změnu odporu měděného vodiče o průměru 1,2 mm a délce 450 m, ohřeje-li se oproti

normální teplotě o 60 °C. 2 -1 1

Cu Cu0,0178 mm m , 0,0042 K

Page 7: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 7

2 2

Průřez vodiče:

1,2,

4 4

dS

2

1 13 mm

20

Odpor při 20 °C:

4500,0178 ,

1,13

t

lR

S

7 09

t 20

Odpor vodiče pro oteplení 60 C:

1 7,09 1 0,0042 60 ,

t

R R t

8 88

t 20

Změna odporu vodiče:

8,88 7,08 ,R R R 1 8

1.4.2 Úloha

Vypočítejte délku manganinového drátu o průřezu 0,5 mm2, aby měl při teplotě 600 °C odpor 18 .

2 -1 6 1

manganin manganin0,43 mm m , 10 10 K

600

20 6

Odpor vodiče při 20 C:

18,

1 1 10 10 600 20

t

RR

t

17 90

Délka vodiče:

17,9 0,5,

0,43

l R SR l

S

20 81 m

1.4.3 Úloha

Stanovte odpor vlákna žárovky při teplotě 500 °C. Příkon žárovky je 10 W při napětí 12 V. Vlákno

žárovky je z wolframu a teplota při uvedením výkonu je 2 500 °C. 1

wolfram 0,0041K

22 2

25002500

2500

Odpor vláka žárovka při 2500 C:

12,

10

t

UU UP U I U R

R R P

14 4

2500

500

Odpor vodiče při 500 C:

14,4,

1 1 0,0041 2500 500

t

RR

t

1 57

1.4.4 Úloha

Vypočítejte, jak se změní proud procházející vodičem z mědi. Vodič je připojen na napětí 230 V, při

teplotě 20 °C má vodič odpor 8 a ohřeje se na 90 °C. 1

měď 0,0042 K

20

20

Proud při 20 °C:

230,

8

t

UI

R

28 75 A

90 20

Odpor vodiče při 90 C:

1 8 1 0,0042 90 20 ,

t

R R t

10 35

90

90

Proud při 90 °C:

230,

10,35

t

UI

R

22 22 A

20 90

Změna proudu :

28,75 22,22 ,

I

I I I

6 53 A

Page 8: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

8 © 2007 David Michálek

1.4.5 Úloha

Vypočtěte průřez hliníkového vodiče při teplotě 20 °C, který má délku 3 325 m a má při teplotě 23 °C

odpor 65 . 2 -1 1

hliník hliník0,0285 mm m , 0,004 K

23

20

Odpor vodiče při 20 C:

65,

1 1 0,004 23 20

t

RR

t

64 23

20

Průřez vodiče:

33250,0285 ,

64,23

l lR S

S R 2

1 48 mm

1.4.6 Úloha

Hliníkový vodič byl při teplotě 20 °C připojen na napětí 120 V a procházel jím proud 4 A. Po zahřátí

klesl na 2,5 A. Stanovte oteplení a teplotu vodiče. 1

hliník 0,004 K

2020

20

Odpor při 20 °C:

120

4

t

UR

I

30

Odpor při ohřátí na teplotu :

120

2,5

tt

t

t

UR

I 48

t 20t 20 20 20

20

Oteplení vodiče :

48 301

30 0,004

t

R RR R t R R t t

R

150 C

Teplota vodiče po ohřátí:

20 20 150 20t t t t 170 C

1.4.7 Úloha

Vypočítejte oteplení vodiče ze stříbra. Při teplotě 20 °C měl odpor 25 . Po zahřátí byl odpor 30 .

1

stříbro 0,004 K

t 20t 20 20 20

20

Oteplení vodiče :

30 251

25 0,004

t

R RR R t R R t t

R

50 C

Teplota vodiče po ohřátí:

20 20 50 20t t t t 70 C

1.4.8 Úloha

Wolframové vlákno žárovky s příkonem 100 W má při teplotě 20 °C odpor 40 . Stanovte odpor vlákna

žárovky oři svícení, kdy je jeho teplota 2 500 °C. 1

wolfram 0,0041K

Page 9: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 9

2500 20

Odpor vodiče při 2500 C:

1 40 1 0,0041 2500 20 ,

t

R R t

446 72

1.4.9 Úloha

Jakou teplotu má spirála topného tělesa, kterou při teplotě 20 °C prochází proud 2,9 A. Při provozu

prochází proud 0,5 A. Napětí zdroje je 230 V a 10,004 K .

2020

20

Odpor při 20 °C:

230,

2,9

t

UR

I

79 31

Odpor při ohřátí na teplotu :

230

0,5

tt

t

t

UR

I 460

t 20t 20 20 20

20

Oteplení vodiče :

460 79,311

79,31 0,004

t

R RR R t R R t t

R

1200 C

Teplota vodiče po ohřátí:

20 20 1200 20t t t t 1220 C

1.4.10 Úloha

Odpor telegrafního vedení při teplotě 8 °C je 1,5 . Při jaké teplotě má vedení odpor 1,55 ? Vedení je

z mědi. 1

měď 0,0042 K

23

20

Odpor vodiče při 20 C:

65,

1 1 0,004 23 20

t

RR

t

64 23

820

Odpor vodiče při 20 C:

1,5,

1 1 0,0042 8 20

t

RR

t

1 58

t 20t 20 20 20

20

Oteplení vodiče :

1,55 1,581 ,

1,58 0,0042

t

R RR R t R R t t

R

4 52 C

Teplota vodiče po ohřátí:

20 20 4,52 20 ,t t t t 15 48 C

1.4.11 Úloha

Vypočtěte, o kolik procent se zvětší odpor měděného vodiče. Při teplotě 20 °C měl odpor 12 a ohřál se

na teplotu 80 °C. 1

měď 0,0042 K

80 20

80

20

Odpor vodiče při 80 C:

1 12 1 0,0042 80 20

15100 100 100 100 125 100 %

12

t

R R t

Rp

R

15

25

Page 10: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

10 © 2007 David Michálek

1.4.12 Úloha

Vypočtěte rezistivitu mědi při teplotě 80 °C. 2 -1 1

měď měď0,0178 mm m , 0,0042 K

80 20

Rezistivita (měrný odpor) při 80 C:

1 0,0178 1 0,0042 80 20 ,

t

t

2 1

0 0223 mm m

1.4.13 Úloha

Vypočítejte rezistivitu hliníku při 90 °C. 2 -1 1

hliník hliník0,0285 mm m , 0,004 K

90 20

Rezistivita (měrný odpor) při 90 C:

1 0,0285 1 0,004 90 20 ,

t

t

2 1

0 0365 mm m

1.4.14 Úloha

Stanovte teplotu wolframového vlákna žárovky. Při teplotě 20 °C je odpor vlákna 32,9 . Při napětí 30 V

prochází žárovkou proud 0,1 A. 1

wolfram 0,0041K

t

Odpor vlákna při teplotě :

30

0,1t

t

UR

I 300

t 20t 20 20 20

20

Oteplení vodiče :

300 32,91

32,9 0,0041

t

R RR R t R R t t

R

1980 C

1.4.15 Úloha

Vodič z mědi měl při teplotě 20 °C odpor 4,2 . Vypočítejte jeho odpor při teplotě -15 °C.

1

měď 0,0042 K

20

15

Odpor vodiče při 15 C:

4,2,

1 1 0,0042 20 15

t

RR

t

3 66

Page 11: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 11

1.5 Práce a výkon elektrického proudu

1.5.1 Úloha

Stanovte práci a výkon vykonané elektrickém proudem za 2 hodiny. Proud 10 A prochází vodičem o

odporu 8 .

Převod času:

2 h 2 3600 7200 s

Napětí na vodiči:

8 10U R I 80 V

Práce v (J):

80 10 7200 , ,W U I t 5 76 MJ 5 6 MW s

Práce v (A h):

80 10 2 ,W U I t

1600 W h 1 6 kW h

Výkon:

80 10P U I 800 W

1.5.2 Úloha

Topná spirála odporového vařiče má na napětí 230 V odpor 80 . Určete energii spotřebovanou za

2 hodiny.

Proud protékající vodičemi:

230,

80

UI

R 2 875 A

Práce v (A h):

230 2,875 2 ,W U I t

1323 W h 1 323 kW h

1.5.3 Úloha

Elektrická žehlička na napětí 230 V má příkon 600 W. Určete odpor drátu topného tělíska.

2 2 2

Odpor topného tělíska:

230,

600

U U UP U I U R

R R P 88 17

1.5.4 Úloha

Vypočítejte, kolik hodin může svítit žárovka o příkonu 25 W, než spotřebuje energii 1 kW.h.

1000

25

W WP t

t P 40 h

1.5.5 Úloha

Vypočítejte napětí, ke kterému je připojen spotřebič a jeho příkon. Spotřebičem prochází proud 4 A a

jeho odpor 30 .

Napětí na spotřebiči:

30 4U R I 120 V

Příkon spotřebiče:

120 4P U I 480 W

Page 12: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

12 © 2007 David Michálek

1.5.6 Úloha

Elektrická kamna jsou připojena na napětí 230 V a mají příkon 4,4 kW. Určete proud, který odebírají.

Proud odebíraný kamny:

4400,

230

PP U I I

U 19 13 A

1.5.7 Úloha

Stanovte příkon dvou paralelně spojených rezistorů o odporech R1 = 1,5 a R2 = 3 . Rezistory prochází

proud 10 A.

12

1 212

1 2

Celkový odpor :

1,5 3

1,5 3

R

R RR

R R

1

2 2

12 12

Příkon:

1 10P U I R I I R I 100 W

1.5.8 Úloha

Cívka se 400 závity z měděného vodiče má vnitřní průměr 2 cm. Závity jsou vinuty těsně vedle sebe.

Stanovte průměr vodiče při proudové hustotě 4 A.mm-2

a dobu, po kterou může procházet proud 5 A.

Spotřebovaná elektrická energie je 178 W.s. 2 -1

měď 0,0178 mm m

Průřez vodiče:

5,

4

I IJ S

S J 2

1 25 mm

1

Délka jednoho závitu (obvod závitu):

0,02 ,l d 0 0628 m

400

Délka 400 závitů (obvod 400 závitů):

400 400 0,02 ,l d 25 1327 m

Odpor vodiče:

25,13270,0178 ,

1,25

lR

S 0 3579

2

2 2

Doba:

178,

0,3579 5

WW UIt R I I t R I t t

R I

19 89 s 20 s

1.5.9 Úloha

Vypočítejte, co stojí provoz pěti žárovek na napětí 24 V s příkonem 15 W spojených do série a

připojených ke zdroji napětí 120 V. Žárovky svítí 14 hodin. 1 kW.h stojí 3,50 Kč.

1

Práce 1 žárovky:

15 14W P t 210 W h

5

Práce 5 žárovek:

5 5 15 14 ,W P t 1050 W h 1 05 kW h

Cena za provoz žárovek:

cena spotřebovaná práce za 14 hodin cena za 1 kW h 1,05 3,5 , 3 675 Kč

Page 13: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 13

1.5.10 Úloha

Dovolené zatížení drátového rezistoru s odporem 47 je 16 W. Vypočítejte, jak velký proud může

rezistorem procházet a jaké je na něm napětí.

2

Proud procházející vodičem:

16,

47

PP U I R I I R I I

R 0 5835 A

Napětí na rezistoru:

47 0,5835 ,U R I 27 42 V

1.5.11 Úloha

Elektrická kamna s příkonem 5 kW jsou na napětí 230 V. Určete odpor topného článku při teplotě 20 °C.

Teplota topného článku při uvedeném příkonu je 800 °C, 10,004 K .

2 2 2

800

800

Odpor topného článku při 800 C:

230,

5000

t

U U UP U I U R

R R P

10 58

20 20

Odpor topného článku při 20 C:

10,581 ,

1 1 0,004 800 20

tt

t

RR R t R

t

2 568

1.5.12 Úloha

Stanovte počet 40 W žárovek, které můžeme zapojit, je-li ve vedení pojistka 6 A. Napětí zdroje je 230 V.

max

Maximální celkový příkon:

230 6P U I 1380 W

max

ž

Počet žárovek s příkoven 40 W:

1380počet , zapojit lze maximálně

40

P

P 34 5 34žárovek

1.6 Tepelné účinky elektrického proudu

1.6.1 Úloha

Stanovte tepelnou energii, která se vymění za 20 minut v ponorném vařiči. Vařič je připojen na napětí

230 V a má odpor 160 .

2 223020 60 ,

160

UW UIt t

R 396 75 kJ

1.6.2 Úloha

Stanovte množství tepla, které se vyvine v topné spirále s odporem 20 . Topná spirála je připojena na

napětí 230 V po dobu 10 minut.

2 2

Množství tepla:

23010 60 ,

20

U UW UIt U t

R R 1 587 MJ

Page 14: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

14 © 2007 David Michálek

1.6.3 Úloha

Za jak dlouho se vyvine v akumulačních kamnech s příkonem 4 kW teplo 106 J?

6

Doba potřebná k vyvinutí tepla:

10

4000

W WP t

t P 250 s

1.6.4 Úloha

Elektrickým vařičem na napětí 230 V prochází proud 5,45 A. Vypočítejte tepelnou energii vyvinutou za

40 minut.

Tepelná energie:

230 5,45 40 60 ,W UIt 3 008 MJ

1.6.5 Úloha

Určete napětí, při kterém se na rezistoru s odporem 40 vyvine tepelná energie 4 800 J za dobu 8 minut.

2

Napětí:

4800 40

8 60

U U W RW U t t U

R R t

20 V

1.6.6 Úloha

Rezistorem s odporem 7,5 prochází proud po dobu 20 minut a vyvine se tepelná energie 5,76 kJ. Určete

proud procházející rezistorem.

2

Proud procházející rezistorem:

5760

7,5 20 60

WW UIt R I I t RI t I

R t

800 mA

1.6.7 Úloha

Stanovte odpor manganinového vodiče. Vodičem prochází proud 12 A po dobu 5 minut a vyvine se

tepelná energie 864 kJ.

32

2 2

Odpor manganinového vodiče:

864 10

12 5 60

WW UIt R I I t RI t R

I t

20

Page 15: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 15

1.7 Úbytek napětí na vedení

1.7.1 Úloha

Spotřebič o napětí 230 V a příkonu 570 W je spojen se zdrojem dvojvodičovým měděným vedením

průřezu 2,5 mm2 a délky 100 m. Vypočítejte odpor vedení, útek napětí na vedení a napětí zdroje.

2 -1

měď 0,0178 mm m

v

Odpor vedení:

2 2 1000,0178 ,

2,5

lR

S

1 424

Proud procházející spotřebičem:

570,

230

PI

U 2 478 A

v v

Úbytek napětí na vedení:

1,424 2,478 ,U R I 3 529 V

1 v

Napětí zdroje:

230 3,529 ,U U U 233 529 V

1.7.2 Úloha

Určete, v jaké vzdálenosti od zdroje lze umístit spotřebič s příkonem 660 W při napětí 230 V. Průřez

dvojvodičového vedení z mědi je 2,5 mm2. Úbytek napětí na vedení má být 3 V.

2 -1

měď 0,0178 mm m

Proud procházející spotřebičem:

660,

230

PI

U 2 870 A

v

v

Odpor vedení:

3,

I 2,87

UR 1 045

Délka dvojvodičového vedení:

1,045 2,52 ,

2 2 0,0178

l R SR l

S

73 39 m

1.7.3 Úloha

Spotřebič s odporem 24 se má připojit na dvojvodičovým vedením z hliníku délky 600 m a průřezu

4 mm2 ke zdroji o napětí 200 V. Stanovte úbytek napětí na vedení.

2 -1

hliník 0,0285 mm m

v

Odpor vedení:

2 2 6000,0285 ,

4

lR

S

8 55

zz v s v s v s

v s

Proud protékající spotřebičem:

200,

24 8,55

UU U U R I R I I R R I

R R

6 144 A

v v

Úbytek napětí na vedení:

8,55 6,144 ,U R I 52 5 Vˇ

Page 16: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

16 © 2007 David Michálek

1.7.4 Úloha

Ke zdroji o napětí 230 V je dvojvodičovým měděným vedením délky 2 km připojen spotřebič s příkonem

110 W. Proud procházející spotřebičem je 0,5 A. Určete napětí na svorkách spotřebiče, průměr vodiče,

odpor vedení a úbytek napětí na vedení. 2 -1

měď 0,0178 mm m

s

Napětí na spotřebiči:

110

0,5

PU

I 220 V

v z s

Úbytek napětí na vedení:

230 220U U U 10 V

vv

Odpor vedení:

10

0,5

UR

I 20

v

v

Průřez vedení:

20002 2 2 0,0178 ,

20

l lR S

S R 2

3 56 mm

1.7.5 Úloha

Vařič s příkonem 600 W při napětí 120 V je připojen ke zdroji dvojvodičového vedení z mědi průřezu

2 mm2 a délky 100 m. Stanovte napětí zdroje.

2 -1

měď 0,0178 mm m

v

Odpor vedení:

1002 2 0,0178 ,

2

lR

S 1 78

s

Proud protékající spotřebičem:

600

120

PI

U 5 A

s

Odpor spotřebiče:

120

5

UR

I 24

z v s v s v s

Napěti zdroje:

5 1,78 24 ,U U U R I R I I R R 128 9 V

1.7.6 Úloha

Zdroj se svorkovým napětím má dodávat do spotřebiče proud 10 A dvojvodičovým hliníkovým vedením.

Spotřebič je vzdálen 200 m. Úbytek napětí na vedení je 15 V. Stanovte průměr vedení.

2 -1

hliník 0,0285 mm m

vv

Odpor vedení:

15,

10

UR

I 1 5

v

v

Průřez vedení:

2002 2 2 0,0285 ,

1,5

l lR S

S R 2

7 6 mm

2

Průměr vodiče:

4 4 7,6,

4

d SS d

3 11 mm

1.7.7 Úloha

Spotřebič s příkonem 440 W při napětí 220 V je připojen ke zdroji dvojvodičovým vedením z mědi o

délce 60 m a z průřezu 1,2 mm2. Stanovte ztráty ve vedení.

2 -1

měď 0,0178 mm m

Page 17: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 17

s

Proud protékající spotřebičem:

440

220

PI

U 2 A

v

Odpor vedení:

602 2 0,0178 ,

1,2

lR

S 1 78

2 2

v v

Ztráty na vedení:

1,78 2 ,P R I 7 12 W

1.7.8 Úloha

Navrhněte dvojvodičové vedení z mědi, průměr vodiče a délku, kterým se má spotřebič připojit ke zdroji.

Spotřebičem prochází proud 5 A při napětí 100 V. Proudová hustota ve vodiči je 2,5 A.mm-2

. Úbytek

napětí na vedení je 8% z napětí zdroje. 2 -1

měď 0,0178 mm m

Průřez vodiče:

5 4 4 2,

2,5

I SS d

J

2

2 mm 1 596 mm

z v s z z z

Napětí zdroje:

0,08 100 0,92 100 ,U U U U U U 108 7 V

v z

Úbytek napětí na vedení:

0,08 0,08 108,7 ,U U 8 7 V

vv

Odpor vedení:

8,7,

5

UR

I 1 74

v

v

Délka dvojvodičového vedení:

1,74 22 ,

2 2 0,0178

R SlR l

S

97 75 m

1.8 Účinnost elektrického zařízení

1.8.1 Úloha

Stejnosměrný elektromotor s výkonem 10 kW odebírá při napětí 230 V ze zdroje proud 52 A. Určete

příkon motoru, účinnost a ztráty.

p

Příkon elektromotoru:

230 52 ,P U I 11960 W 11 96 kW

ve e

p

Účinnost elektromotoru:

10000, %

11960

P

P 0 84 84

z p v

Ztráty elektromotoru:

11,96 10 ,P P P 1 96 kW

1.8.2 Úloha

Vypočítejte, s jakou účinností pracuje ohřívač vody. Topné tělísko je vyrobeno z kantalového vodiče

délky 20 m a průřezu 1,45 mm2. Ohřívač je připojen dvojvodičovým vedením z hliníku délky 500 m a

průřezu 1,45 mm2 ke zdroji o výkonu 1100 W. Ohřívač ohřeje 2 l vody z 20 °C na 60 °C za 12 minut.

2 -1 2 -1 -1 -1

kantalu hliníku vody1,45 mm m , 0,0285 mm m , 4186 J kg Kc

Page 18: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

18 © 2007 David Michálek

oo k

o

Odpor vodiče ohřívače:

201,45

1,45

lR

S 20

v

v Al

v

Odpor dvojvodičového vedení:

5002 2 0,0285 ,

1,45

lR

S 19 66

o v

Celkový odpor:

20 19,66 ,R R R 39 66

2

Proud ze zdroje:

1100,

39,66

PP UI RI I

R 5 27 A

2 2

po o

Příkon ohřívače:

20 5,27 ,P R I 555 46 W

2 1

Množství tepla potřebné k ohřátí vody:

2 4186 60 20Q m c t m c t t 334880 J

vo

Výkon ohřívače:

334880,

12 60

QP

t

465 11 W

vo

e e

po

Účinnost ohřívače:

465,11, %

555,46

P

P 0 84 84

1.8.3 Úloha

Elektromotor s příkonem 15 kW při napětí 230 V má ztráty 2 kW. Určete výkon elektromotoru, jeho

účinnost a proud při jmenovitém zatížení.

v p z

Výkon elektromotoru:

15 2P P P 13 kW

p

p

Proud při jm. zatížení:

15000,

230

PP U I I

U 65 22 A

e e

p

Účinnost elektromotoru:

13000, %

15000

P

P 0 87 87

1.8.4 Úloha

Stanovte proud elektromotoru odebíraný ze sítě, je-li jeho výkon 20 kW a pracuje-li s účinnosti 82%.

e p

p e

Příkon elektromotoru:

20000

0,82

P PP

P

24390 W

p

p sítě

sítě

Proud ze sítě :

24390

230

PP U I I

U 106 A

1.8.5 Úloha

Elektromotor připojený na napětí 230 V odebírá proud 12 A. Elektromotor pracuje s účinností 88%,

určete jeho výkon a příkon.

p

Příkon elektromotoru :

230 12P U I 2760 W

e p e

p

Výkon elektromotoru:

2760 0,88 ,P

P PP

2428 8 W

Page 19: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 19

1.8.6 Úloha

Dynamo s výkonem 60 kW má účinnost 80%. Stanovte výkon poháněcího motoru.

v dynama

e pdynama v motoru

p e

Příkon dynama:

60000

0,8

PPP P

P

75000 W 75 kW

1.8.7 Úloha

Elektromotor odebírá ze sítě při napětí 230 V proud 5 A. Pracuje s účinností 84%. Stanovte výkon

elektromotoru.

p

Příkon elektromotoru :

230 5P U I 1150 W

e p e

p

Výkon elektromotoru:

1150 0,84P

P PP

966 W

1.8.8 Úloha

Olověný akumulátor má účinnost 80 %. Jaký náboj (A.h) se musí dodat, aby akumulátor dosáhl jmenovité

kapacity 40 A.h?

a p

p a

Příkon náboje akulátoru:

40

0,8

Q QQ

Q

50 A h

1.8.9 Úloha

Stanovte, za jak dlouho se ohřejí 2 litry vody z 20 °C na 100 °C, pracuje-li ohřívač vody s účinností 87%.

Topné tělísko je z kantalu průřezu 1,45 mm2, délky 40 m. Rezistivita kantalu 2 -1

kantalu 1,45 mm m .

Ohřívač je napájen ze zdroje s výkonem 1 100 W pomocí dvouvodičového vedení z mědi, jehož délka je

140 m a průřez 1,25 mm2.

-1 -1

vody 4186 J kg Kc

oo k

o

Odpor vodiče ohřívače:

401,45

1,45

lR

S 40

vv Al

v

Odpor dvouvodičového vedení z mědi:

1402 2 0,0178 ,

1,25

lR

S 3 99

o v

Celkový odpor:

40 3,99 ,R R R 43 99

2

Proud ze zdroje:

1100

43,99

PP UI RI I

R 5 A

2 2

po o

Příkon ohřívače:

40 5P R I 1000 W

2 1

Množství tepla potřebné k ohřátí vody:

2 4186 100 20Q m c t m c t t 669760 J

vo po e

Výkon ohřívače:

1000 0,87P P 870 W

vo

vo

Čas potřebný k ohřátí 2 litrů vody:

669760

870

Q QP t

t P 770 s 13 min

Page 20: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

20 © 2007 David Michálek

2 ŘEŠENÍ OBVODŮ STEJNOSMĚRNÉHO PROUDU

2.1 Vlastnosti zdrojů stejnosměrného proudu

2.1.1 Úloha

Stejnosměrný proud má napětí naprázdno U0 = 12 V. vnitřní odpor zdroje je Ri = 0,24 . Na svorky

připojíme odpor R = 3,76 . Určete proud v obvodu, svorkové napětí zdroje a úbytek napětí na vnitřním

odporu. Vypočtěte proud na krátko za předpokladu, že vnitřní odpor zdroje je konstantní.

0

i

Proud v obvodu:

12

0,24 3,76

UI

R R

3 A

Svorkové napětí:

3,76 3 ,U RI 11 28 V

iR i

Napětí na vnitřním odporu zdroje:

0,24 3 ,U R I 0 72 V

0k

i

Proud nakrátko:

12

0,24

UI

R 50 A

2.1.2 Úloha

Baterie má napětí naprázdno U0 = 4,5 V. Je-li zdroj zatížen proudem I1 = 0,5 A, klesne napětí U1 na

svorkách na 4,3 V. Jak velký je vnitřní odpor zdroje a jaký je proud nakrátko?

11

1

Odpor zátěže:

4,3,

0,5

UR

I 8 6

i 1

0

Celkový odpor + :

4,5

0,5

R R

UR

I 9

i 1

Vnitřní odpor zdroje:

9 8,6 ,R R R 0 4

0k

i

Proud nakrátko:

4,5,

0,4

UI

R 11 25 A

2.1.3 Úloha

Napětí naprázdno baterie je U0 = 24 V, vnitřní odpor Ri = 0,12 . Určete, jak velký proud byl z baterie

odebírán, kleslo-li svorkové napětí U1 na 22,8 V, a jaký je proud nakrátko?

0 10 i 1

i

Odebíraný proud:

24 22,8

0,12

U UU R I U I

R

10 A

0k

i

Proud nakrátko:

24

0,12

UI

R 200 A

2.1.4 Úloha

Elektrický zdroj má napětí naprázdno U0 = 51 V, vnitřní odpor Ri = 0,5 . Určete svorkové napětí, je-li

zatěžovací odpor rezistoru 25 , 16,5 a 2,5 .

Page 21: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 21

1

01

i 1

Proud v obvodu se zátěží :

51

0,5 25

R

UI

R R

2 A

1

1

1 1

Svorkové napětí na :

25 2R

R

U R I 50 V

2

02

i 2

Proud v obvodu se zátěží :

51

0,5 16,5

R

UI

R R

3 A

2

2

2 2

Svorkové napětí na :

16,5 3 ,R

R

U R I 49 5 V

3

03

i 3

Proud v obvodu se zátěží :

51

0,5 2,5

R

UI

R R

17 A

3

3

3 3

Svorkové napětí na :

2,5 17 ,R

R

U R I 42 5 V

2.1.5 Úloha

Baterie s vnitřním odporem 0,05 je zatěžována rezistorem s odporem 1,45 . Svorkové napětí je

23,2 V. Určete napětí naprázdno a proud nakrátko.

Proud v obvodu se zátěží :

23,2

1,45

R

UI

R 16 A

0

0 i

Napětí naprázdno :

16 0,05 1,45

U

U I R R 24 V

0k

i

Proud nakrátko:

24

0,05

UI

R 480 A

2.1.6 Úloha

Zatěžovacím rezistorem o odporu R1 = 11,6 bylo svorkové napětí baterie U1 = 5,8 V. Zatížíme-li baterii

rezistorem s odporem R2 = 3,6 , bude svorkové napětí U2 = 5,4 V. Stanovte vnitřní odpor baterie, napětí

naprázdno a proud nakrátko.

1

11

1

Proud v obvodu s :

5,8,

11,6

R

UI

R 0 5 A

2

22

2

Proud v obvodu s :

5,4,

3,6

R

UI

R 1 5 A

01 1

01 1 i 1

Napětí naprázdno s :U R

U I R R

02 2

02 2 i 2

Napětí naprázdno s :U R

U I R R

1 i 1 2 i 2 i i02

i i

01

i

Vnitřní odpor zdroje:

0,5 11,6 1,5 3,6

0,5 5,8 1,5 5,4 ,

U U I R R I R R R R

R R R

0 4

01 1

01 1 i 1

Napětí naprázdno s :

0,5 0,4 11,6

U R

U I R R 6 V

02 2

02 2 i 2

Napětí naprázdno s :

1,5 0,4 3,6

U R

U I R R 6 V

0k

i

Proud nakrátko:

6

0,4

UI

R 15 A

Page 22: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

22 © 2007 David Michálek

2.1.7 Úloha

Jak velký je vnitřní odpor zdroje, je-li napětí naprázdno U0 = 13 V a je-li při odběru proudu I = 0,1 A

svorkové napětí U = 12,9 V?

Zatěžovací odpor :

12,9

0,1

R

UR

I 129

i

0 i i i i i

Vnitřní odpor zdroje :

13 0,1 129 13 0,1 12,9 0,1 0,1

R

U I R R R R R R 1

2.2 Spojování zdrojů

2.2.1 Úloha

Jak velký je vnitřní odpor, napětí naprázdno, proud a svorkové napětí, jestliže 5 článků s napětím

naprázdno 4,5 V, vnitřním odporem 0,2 spojíme za sebou, vedle sebe a nově vzniklou baterii zatížíme

rezistorem o odporu 3,5 .

1i i

Vnitřní odpor:

5 0,2R n R

Spojení za sebou (sériově)

1

10 0

Napětí naprázdno:

5 4,5 ,U n U 22 5 V

0

i

Proud v obvodu:

22,5

1 3,5

UI

R R

5 A

Svorkové napětí:

3,5 5 ,U RI 17 5 V

i1i

Vnitřní odpor:

0, 2,

5

RR

n

Spojení vedle sebe (paralalně)

0 4

10 0

Napětí naprázdno:

,U U 4 5 V

0

i

Proud v obvodu:

4,5,

0,04 3,5

UI

R R

1 27 A

0 i

Svorkové napětí:

4,5 0,04 1,27 ,U U R I 4 45 V

2.2.2 Úloha

Jak velké je výsledné napětí naprázdno a vnitřní odpor, jestliže 16 článků o napětí naprázdno U0 = 1,5 V a

vnitřním odporu Ri = 0,3 zapojíme a) za sebou, b) vedle sebe.

1i i

Vnitřní odpor:

16 0,3 ,R n R

Spojení za sebou (sériově)

4 8

10 0

Napětí naprázdno:

16 1,5U n U 24 V

Page 23: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 23

i1i

Vnitřní odpor:

0,3,

16

RR

n

Spojení vedle sebe (paralalně)

0 0188

10 0

Napětí naprázdno:

,U U 1 5 V

2.2.3 Úloha

Určete, jak velký proud dodá do zátěže tvořené rezistorem s odporem 9 baterie složená z 20 článků

zapojených za sebou, jestliže napětí naprázdno jednoho článku je U0 = 1,5 V a jeho vnitřní odpor je Ri =

0,05 .

1i i

Vnitřní odpor:

20 0,05R n R

Spojení za sebou (sériově)

1

10 0

Napětí naprázdno:

20 1,5U n U 30 V

0

i

Proud do zátěže:

30

1 9

UI

R R

3 A

2.2.4 Úloha

Ze dvou článků o napětí naprázdno jednoho článku U0 = 6 V a vnitřním odporem Ri = 0,6 se má

napájet přístroj, jehož odpor je R = 1 . Odpor vedení je 0,8 . Navrhněte zapojení článku tak, aby na

svorkách přístroje bylo co největší napětí.

1i i

Vnitřní odpor:

2 2 0,6 ,R R

Spojení za sebou (sériově)

1 2

10 0

Napětí naprázdno:

2 6U n U 12 V 0

i v

Proud v obvodu:

12

1,2 1 0,8

UI

R R R

4 A

Napětí na svorkách (na zátěži):

1 4U RI 4 V

i1i

Vnitřní odpor:

0,6,

2

RR

n

Spojení vedle sebe (paralalně)

0 3

10 0

Napětí naprázdno:

U U 6 V 0

i v

Proud v obvodu:

6,

0,3 1 0,8

UI

R R R

2 86 A

Napětí na svorkách (na zátěži):

1 2,86 ,U RI 2 86 V Největší napětí na svorkách přístroje je v sériovém zapojení.

2.2.5 Úloha

Při zapojení n stejných zdrojů do série s rezistorem, jehož odpor je 4 , prochází odvodem proud

1,375 A. Zdroj má napětí naprázdno 1,1 V a vnitřní odpor 0,6 . Vypočítejte, kolik zdrojů je zapojeno do

série.

Page 24: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

24 © 2007 David Michálek

1

1

0

i i 0

i

Proud v obvodu:

/

1,375 0,6 4 1,1 0,825 5,5 1,1 0,275 5,5 / : 0,275

n UI n R R I n R R n U

n R R

n n n n n n

20

2.3 Kirchhoffovy zákony

2.3.1 Úloha

Rezistory o odporech 1 2 320 , 30 , 60R R R zapojíme vedle sebe a připojíme na zdroj

U = 180 V (viz. obr. 1). Určete proudy I1, I2, I3, které procházejí jednotlivými rezistory a celkový proud I.

1

1

180

20

UI

R 9 A

2

2

180

30

UI

R 6 A 3

3

180

60

UI

R 3 A

1 2 3 9 6 3I I I I 18 A

Obrázek 1

2.3.2 Úloha

Zdroj má napětí naprázdno U0 = 12 V, jeho vnitřní odpor je Ri = 0,4 . Zátěž tvoří čtyři rezistory o

odporech 1 2 3 42,6 , 11 , 4 , 6R R R R zapojené do série (obr. 2). Vypočítejte svorkové

napětí zdroje a napětí na jednotlivých rezistorech.

0

1 2 3 4 i

12,

2,6 11 4 6 0,4

UI

R R R R R

0 5 A

1 1 2,6 0,5 ,U R I 1 3 V 2 2 11 0,5 ,U R I 5 5 V

3 3 4 0,5U R I 2 V 4 4 6 0,5U R I 3 V

1234 1 2 3 4 1,3 5,5 2 3 ,U U U U U 11 8 V

Obrázek 2

Page 25: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 25

2.3.3 Úloha

Určete odpor rezistoru Rx, který je zapojen do série s rezistorem s odporem R1 = 10 (viz. obr. 3), aby

při napětí U = 40 V procházel větví proud I1 = 2 A. Řešte rovnice pomocí 2. Kirchhoffova zákona i bez

jeho použití.

1 1 x 1 2 2

1 1 x 1

2 2

1 1x

1

Podle 2. KZ:

00

40 10 2

2

R I R I R IR I R I U

R I U

U R IR

I

10

Obrázek 3

1 x x 1

1 1

Bez 2. KZ:

4010

2

U UR R R R

I I 10

2.3.4 Úloha

Jak se rozdělí proud I = 54 A do dvou větví s odpory rezistorů R1 = 15 a R2 = 30 a jak velké je napětí

na dvou paralelně spojených rezistorech?

12

1 212

1 2

Celkový odpor :

15 30

15 30

R

R RR

R R

10

1 2

1 2 12

Napětí na rezistorech a :

54 10

R R

U U U I R 540 V

1

1

540

15

UI

R 36 A 2 1 2

2

540pro kontrolu: 36 18

30

UI I I I

R 18 A 54 A

2.3.5 Úloha

Stanovte odpor rezistory R2 tak, aby galvanometrem G neprocházel žádný proud. U1 = 4 V, U2 = 6 V,

R1 = 8 . Schéma zapojení je na obr. 4.

G G

1 21 2 G 1 2 1 2

1 2

22 1

1

Je-li 0 A, pak na galvanometru je 0 V:

0

68

4

I U

U UI I I I I I I

R R

UR R

U

12

Obrázek 4

2.3.6 Úloha

V obvodu zapojeném podle obr. 5 určete proudy I1, I2, I3, které procházejí rezistory s odpory R1 = 20 a

R2 = 50 a R3 = 30 . Napětí zdrojů jsou U1 = 10 V a U2 = 8 V.

Page 26: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

26 © 2007 David Michálek

11

1

10,

20

UI

R 0 5 A 2

2

2

8,

50

UI

R 0 16 A

1 1 1 2 2 2

3 1 2

2 2 3 3

0

2 0

U I R I R UI I I

U I R I R

Obrázek 5

1 1 1 2 2 2 1 2 1 2

2 2 1 2 3 2 1 2 2 1

0 10 20 50 8 0 20 50 2

2 0 8 50 30 30 0 80 30 8

U I R I R U I I I I

U I R I I R I I I I I

221 2 1 2

2 2 2 2 2 2

2 502 5020 50 2 dosadíme do 2. rovnice 80 30 8

20 20

80 1,5 2 50 8 80 3 75 8 155 5 ,

III I I I

I I I I I I

0 032 A

1 1 1 3 1 220 50 0,032 2 20 3,6 , 0,032 0,18 ,I I I I I I 0 18 A 0 212 A

2.3.7 Úloha

Určete proudy I1 a I2 v obvodu zapojeném podle obr. 6. Odpory rezistorů jsou 1 2R , 2 1R ,

3 12R , 4 1R , 5 1R a 6 2R . Napětí zdroje je 48 V.

Obrázek 6

12

12 12 8

16 16

II

6 A

2.3.8 Úloha

Vypočítejte proudy I1 a I2 v obvodu zapojeném podle obr. 7. Hodnoty obvodových prvků jsou tyto:

1 1R , 2 2R , U1 = 10 V a U2 = 1 V. Proud IA = 3 A.

Obrázek 7

1 11 2 2 1 1 1 1

12 1212 16 0 15 12 48 15 9 48

16 16

I II I I I I I I 8 A

1 A 2 2 1

1 A 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 2

2 2 2 2

1 A 2

3 za dosadíme do rovnice pro smyčku

0 3 0

3 10 2 1 0 3 6

3 2

I I I I I

R I I U R I U R I U R I U

I I I I

I I I

2 A

5 A

1 1 3 1 2 2 1 4 2 6 2 5 2 3 1 2

Pro I. smyčku: Pro II. smyčku:

0 0R I R I I R I U R I R I R I R I I

1 1 2 1 1 2

1 22 2 2 1 2

2 12 1 48 0 15 12 48

12 16 01 2 1 12 0

I I I I I I

I II I I I I

Page 27: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 27

2.3.9 Úloha

Rezistory s odpory R1 = 2 k, R2 = 3 k, R3 = 6 k spojíme vedle sebe a připojíme na zdroj o napětí

24 V. Určete proudy v jednotlivých rezistorech a celkový odebíraný proud ze zdroje.

123

123

123 1 2 3

Celkový odpor :

1 1 1 1 1 1 1 1

2 3 6 1

R

RR R R R

1 S 1 k

123

123

24,

1000

UI

R 0 024 A

1

1

24

2000

UI

R 12 mA

2

2

24

3000

UI

R 8 mA

3

3

24

6000

UI

R 4 mA

2.3.10 Úloha

Při paralelně spojených rezistorech s odpory R1 = 20 a R2 = 50 prochází rezistorem R1 proud 2 A.

Určete, jak velký proud prochází rezistorem R2.

R1 R2 1 1 20 2U U R I 40 V R22

2

40,

50

UI

R 0 8 A

2.3.11 Úloha

Dvě baterie zapojené vedle sebe (obr. 8) napájejí společnou zátěž tvořenou rezistorem s odporem 12,56

. Obě baterie však nejsou stejné. Jedna má napětí naprázdno 41,6 V a vnitřní odpor 0,6 , druhá má

napětí naprázdno 40 V a vnitřní odpor 0,4 . Vypočítejte, jak velký proud bude procházet zátěží a jakými

proudy se na tomto napájení podílejí oba zdroje.

1 2 z z 1 2

Podle I. KZ:

0I I I I I I

2 2 i2 1 i1 1

Pro I. smyčku platí:

0U I R I R U

2 z 2 i2

Pro II. smyčku platí:

0zU I R I R

Obrázek 8

2 2 i2 1 i1 1 2 1 2 1

2 1 2 z 2 i2 1 2 2 1 2

0 40 0,4 0,6 40 0 0,4 0,6 1,6

0 40 12,56 12,56 0,4 0 12,56 12,96 40

U I R I R U I I I I

U I I R I R I I I I I

1 12 2 1

1 1 1 1 1

11 2

z 1 2

1,6 0,6 1,6 0,6dosazením za do 2. rovnice: 12,56 12,96 40

0,4 0,4

12,56 32,4 1,6 0,6 40 12,56 51,84 19,44 40 32 91,84

1,6 0,6 2,871,6 0,6, ,

0, 4 0,4

I II I I

I I I I I

II I

I I I

2 87 A 0 305 A

2,87 0,305 , 3 175 A Záporná znaménka u hodnot proudů = opačná orientace !!!

Page 28: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

28 © 2007 David Michálek

2.4 Spojování rezistorů

2.4.1 Úloha

Rezistory s odpory R1 = 2 , R2 = 5 , R3 = 3 , R4 = 4 a R5 = 6 tvoří sériovou kombinaci, která je

připojena na zdroj o napětí 60 V. Určete výsledný odpor zapojení, výslednou vodivost, proud v obvodu a

napětí na jednotlivých rezistorech.

12345

12345 1 2 3 4 5

Celkový odpor :

2 5 3 4 6

R

R R R R R R 20

12345

12345

12345

Celková vodivost :

1 1,

20

G

GR

0 05 S

12345

Pr oud obvodu:

60

20

UI

R 3 A

1

R1 1

Napětí na :

3 2

R

U I R 6 V

2

R2 2

Napětí na :

3 5

R

U I R 15 V

3

R3 3

Napětí na :

3 3

R

U I R 9 V

4

R4 4

Napětí na :

3 4

R

U I R 12 V

5

R5 5

Napětí na :

3 6

R

U I R 18 V

2.4.2 Úloha

Jak velký je výsledný odpor složený z rezistorů s odpory 200 k, 0,3 M a 600 k zapojených v sérii a

paralelně?

s 1 2 3

Odpor v sérii:

200000 300000 600000 ,

sR

R R R R 1 1 M

p

p 6

p 1 2 3

Odpor paralelně:

1 1 1 1 1 1 1 1

200000 300000 600000 10 10

R

RR R R R

10 μS 100 k

2.4.3 Úloha

Stanovte odpor rezistoru, který musíme zapojit paralelně k rezistoru s odporem 12,5 , aby výsledný

odpor byl 10 .

x

3

1 1

Hledaný odpor :

1 1 1 1 1 1 1 1 1

10 12,5 20 10x

x x

R

RR R R R R R

20 mS 50

2.4.4 Úloha

Na napětí 230 V jsou zapojeny do série dvě žárovky s příkonem 60 W a 40 W. Jaké je napětí na každé

žárovce?

12 1 2

Celkový příkon žárovek:

60 40ž ž žp p pP P P 100 W

Page 29: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 29

ž12

ž12

Proud v obvodu:

p

p

PP U I I

U

ž1 ž1

ž12

1

ž1

Napětí na ž :

60

100

230

p p

p

P PU

PI

U

138 V ž2 ž2

ž12

2

ž2

Napětí na ž :

40

100

230

p p

p

P PU

PI

U

92 V

2.4.5 Úloha

Vypočtěte výsledný odpor spojení podle obr. 9, kde R1 = 16 , R2 = 12 , R3 = 30 , R4 = 120 ,

R5 = 4 a R6 = 60 .

3 434

3 3

30 120

30 120

R RR

R R

24

2345 2 34 5 12 24 4R R R R 40

Obrázek 9

2345 623456

2345 6

40 60

40 60

R RR

R R

24 123456 1 23456 16 24R R R 40

2.4.6 Úloha

Při sériovém zapojení rezistorů s odpory R1 a R2 je výsledný odpor spojení 250 . Spojíme-li rezistory

vedle sebe, je výsledný odpor spojení 40 . Určete odpory R1 a R2.

1 2

Pro sériové zapojení:

250R R

1 2

1 2

Pro paralelní zapojení:

40R R

R R

z první rovnice vyjádříme R1 a dosadíme do 2.

22 2 2 2

1 2

2 2

2 2

2 2 2 2

22

12

1 2

250 250250 po dosazení 40 40 / 250

250 250

250 10000 dostaneme kvadratickou rovnici: 250 10000

250 250 4 1 100004 250 22500

2 2 2

250 22500 250 2

2

R R R RR R

R R

R R R R

b b acR

a

R R

200

2500

2 50

2.4.7 Úloha

Určete výsledný odpor zapojen, a to mezi svorkami AD a mezi svorkami AC (obr. 10). Všechny rezistory

mají hodnotu odporu 2 .

12 1 2 45 4 5

12345

12345 12 3 45

Mezi svorkami :

2 2 2 2

1 1 1 1 1 1 1 1

4 2 4 1

R R R R R R

RR R R R

AC

4 4

1 S 1

Obrázek 10

Page 30: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

30 © 2007 David Michálek

12 312 1 2 123

12 3

1235 123 5

1235 412345

1235 4

Mezi svorkami (náhradní schéma ) :

2 42 2

2 4

42

3

10 202

603 3 ,10 16 48

23 3

obr. 11

R RR R R R

R R

R R R

R RR

R R

AD

44

3

10

3

1 25

Obrázek 11

2.4.8 Úloha

Stanovte výsledný odpor zapojení podle obr. 12. Odpory rezistorů jsou R1 = 5 , R2 = 20 , R3 = 10 ,

R4 = 5 a R5 = 5 .

1 212

1 2

5 20

5 20

R RR

R R

4

345

345 3 4 5

1 1 1 1 1 1 1 2

10 5 5 1R

R R R R

1S 2

2

12345 12 345 4 2R R R 6

Obrázek 12

2.5 Transfigurace trojúhelníka ve hvězdu

2.5.1 Úloha

Vypočtěte proudy ve všech prvcích obvodu (obr. 13), kde napětí zdroje je 10 V, odpory rezistorů jsou

R1 = 2 , R2 = 5 , R3 = 3 , R4 = 0,9 a R5 = 1,5 .

1 2a

1 2 3

1 3b

1 2 3

2 3c

1 2 3

Výpočty odporů do hvězdy podle :

2 5

2 5 3

2 3,

2 5 3

5 3,

2 5 3

obr. 14

R RR

R R R

R RR

R R R

R RR

R R R

1

0 6

1 5

Obrázek 13 Obrázek 14

5c 5 c 1,5 1,5R R R 3 4b 4 b 0,6 0,9 ,R R R 1 5

Page 31: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 31

5c 4b45bc

5c 4b

3 1,5

3 1,5

R RR

R R

1 45abc a 45bc 1 1R R R 2

celkem

45abc

10

2

UI

R 5 A

45bc 4b 5c 45bc 5 1U U U I R 5 V 4b4

4b

5,

1,5

UI

R

10A 3 33 A

3

5c5

5c

5,

3

UI

R

5A 1 67 A

3 4 4 4

100,9

3U I R 3 V 5 5 5

51,5 ,

3U I R 2 5 V

3 3 5 5 4 4 3 5 4 3 4 50 0 3 2,5 ,R I R I R I U U U U U U 0 5 V

33

3

0,5,

3

UI

R

1A 0 17 A

6 1 4 10 3U U U 7 V 2 5 10 2,5 ,U U U 7 5 V

11

1

7,

2

UI

R 3 5 A 2

2

2

7,5,

5

UI

R 1 5 A

2.5.2 Úloha

Určete proudy a napětí na všech členech obvodu podle obr. 15. Napětí zdroje je 40 V, odpory rezistorů

jsou R1 = 5 , R2 = 2 , R3 = 3 , R4 = 13 a R5 = 0,2 , R6 = 2 , R7 = 12 a R8 = 6 .

Obrázek 15 Obrázek 16

Obrázek 17

6 7d

6 7 8

6 8e

6 7 8

7 8f

6 7 8

4cd 4 c d

Poté provedeme transformaci ( ) :

2 12,

2 12 6

2 6,

2 12 6

12 6,

2 12 6

13 1,5 1, 2 ,

DEF obr. 17

R RR

R R R

R RR

R R R

R RR

R R R

R R R R

1 2

0 6

3 6

15 7

2 31 2a b

1 2 3 1 2 3

1 3c

1 2 3

Nejprve provedeme transformaci ( ) :

5 2 2 3,

5 2 3 2 5 3

5 3,

2 5 3

ABC obr. 16

R RR RR R

R R R R R R

R RR

R R R

1 0 6

1 5

5be 5 b e 0,2 0,6 0,6 ,R R R R 1 4

Page 32: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

32 © 2007 David Michálek

4cd 5be45bcde celkem 45abcdef a 45bcde f

4cd 5be

15,7 1,4, 1 1,285 3,6 ,

15,7 1,4

1 285 5 885

R RR R R R R R

R R

celkem

celkem

40,

5,885 6 797 A

UI

R 45bcde 4cd 5be celkem 45bcde 6,797 1,285 , 8 734 VU U U I R

4cd 44cd 4 4 4cd 4

4cd 4

8,734 7,228, 13 0,556 , ,

15,7 13 0 556 A 7 228 V 0 556 A

U UI U R I I

R R

5be 55be 5 5 5be 5

5be 5

8,734 1,248, 0,2 6,239 , ,

1,4 0,2 6 239 A 1 248 V 6 24 A

U UI U R I I

R R

c 4 4 4 6 6 5 5 b 5 6

Podle II. KZ v platí:

0 1,5 0,556 13 0,556 2 0,2 6,24 0,6 6,24 0

obr. 16

R I R I R I R I R I I

6 6 60,834 7,228 2 1,248 3,744 0 2 3,07 , 1 535 AI I I

8 5 6 7 4 66,24 1,535 , 0,556 1,535 , 4 705 A 2 091 AI I I I I I

7 7 7 8 8 812 2,091 , 6 4,705 , 25 092 V 28 23 VU R I U R I

4 4 6 6 5 5 3 3 3

Podle II. KZ v platí:

0 13 0,556 2 1,535 0,2 6,24 3 0

obr. 15

R I R I R I R I I

3 3 3 37,228 3,07 1,248 3 0 3 2,91 0 3 2,91 , 0 97 AI I I I

1 3 4 2 5 3

Podle I. KZ v platí:

0,97 0,556 , 6,24 0,97 , 1 526 A 5 27 A

obr. 15

I I I I I I

1 1 1 2 2 25 1,526 , 2 5,27 , 7 63 V 10 54 VU R I U R I

2.5.3 Úloha

Určete proud, který prochází měřidlem při můstkovém zapojení (obr. 18). Napětí zdroje je 10 V. Odpory

rezistorů jsou R1 = 100 , R2 = 100 , R3 = 100 , R4 = 140 . Odpor měřidla je 1000 .

1 3a

1 3 m

1 mb

1 3 m

m 3c

1 3 m

Nejprve transformujeme na hvězdu :

100 100,

100 100 1000

100 1000,

100 100 1000

1000 100,

100 100 1000

8 333

83 33

83 33

ABC obr. 19

R RR

R R R

R RR

R R R

R RR

R R R

ˇ

4c 4 c 140 83,33 , 223 33R R R

2b 2 b 100 83,33 , 183 33R R R

Obrázek 18

Page 33: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 33

4c 2b24bc

4c 2b

223,33 183,33,

223,33 183,33

100 681

R RR

R R

celkem 24abc a 24bc 8,333 100,681 , 109 014R R R R

celkem

celkem

10,

109,014 91 731 mA

UI

R

Obrázek 19

3

24bc 4c 2b celkem 24bc 91,731 10 100,681 , 9 236 VU U U I R

4c 2b4c 2b

4c 2b

9,236 9,236, ,

223,33 183,33 41 356 mA 50 379 mA

U UI I

R R

3 3

4 4c 4 2 2b 241,356 10 140 , 50,379 10 100 , 5 79 V 5 038 VU I R U I R

4 24 2

4 2

5,79 5,038, ,

140 100 41 357 mA 50 38 mA

U UI I

R R

3 3

m m 4 4 2 2 m

m m m m

Podle II. KZ v platí:

0 1000 140 41,357 10 100 50,38 10 0

1000 5,79 5,038 0 1000 0,752 0 1000 0,752

752 A

obr. 18

R I R I R I I

I I I I

2.5.4 Úloha

Přepočtěte pomocí vztahů pro transfiguraci článek tvaru (obr. 20) na T článek. Odpory rezistorů jsou

R1 = 2 k, R2 = 5 k, R3 = 3 k.

1 2a

1 2 3

Transfigurace na článek ( ):

2 5

2 5 3

T

1 k

obr. 21

R RR

R R R

2 3b

1 2 3

5 3,

2 5 3

1 5 k

R RR

R R R

Obrázek 20

1 3c

1 2 3

2 3,

2 5 3

0 6 k

R RR

R R R

Obrázek 21

2.5.5 Úloha

Stanovte výsledný odpor zapojení podle obr. 22. Odpory rezistorů jsou R1 = 100 , R2 = 500 ,

R3 = 250 , R4 = 1000 a R5 = 500 , R6 = 600

Page 34: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

34 © 2007 David Michálek

4 5a

4 5 6

Transfigurujeme na :

1000 500

1000 500 600

238

obr. 23

R RR

R R R

5 6b

4 5 6

500 600

1000 500 600

143

R RR

R R R

Obrázek 22

5 6c

4 5 6

1000 600

1000 500 600

286

R RR

R R R

2a 2 a 500 238 738R R R

3b 3 b 250 143 393R R R

Obrázek 23

2a 3b23ab

2a 3b

738 393

738 393

256

R RR

R R celkem 123abc 1 23ab c 100 256 286 642R R R R R

2.5.6 Úloha

Určete proud procházející rezistorem R3 v zapojení na obr. 24. Napětí zdroje U = 13 V. Odpory rezistorů

jsou R1 = 2 , R2 = 1 , R3 = 5 , R4 = 3 a R5 = 0,5 .

4 1a

4 1 3

Transfigurujeme na :

3 2,

3 2 4

0 6

obr. 25

R RR

R R R

1 3b

4 1 3

2 5

3 2 4

1

R RR

R R R

Obrázek 24

4 3c

4 1 3

3 5,

3 2 4

1 5

R RR

R R R

5c 5 c 0,5 1,5 2R R R

2b 2 b 1 1 2R R R

Obrázek 25

5c 2b25bc

5c 2b

2 2

2 2

1

R RR

R R celkem 25abc a 25bc 0,6 1 , 1 6R R R R

celkem

celkem

13,

1,6 8 1 A

UI

R 25bc 2b 5c celkem 25bc 8,1 1 , 8 1 VU U U I R

5c2b 5c

5c

8,1,

2 4 05 A

UI I

R 3 3 5 5 2 2Podle II. KZ z platí: 0 obr. 24 R I I R I R

3 3 3 35 4,05 0,5 4,05 1 0 5 2,03 0 5 2,03 , 0 41 AI I I I

Page 35: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 35

2.6 Řešení obvodů stejnosměrného proudu s jedním a s několika zdroji

2.6.1 Úloha

Určete proud, který dodává zdroj do obvodu, proudy a napětí na prvcích obvodu (obr 26). Napětí zdroje

je 17,5 V, odpory rezistorů jsou R1 = 10 , R2 = 20 , R3 = 10 , R4 = 15 a R5 = 30 .

4 5a 2

4 5

Postupné zjednodušování odporů :

15 3020

15 30

30

viz obr. 27

R RR R

R R

3 ab

3 a

10 30,

10 30

7 5

R RR

R R

Obrázek 26

Obrázek 27

1 b 10 7,5 , 17 5R R R 17,5

17,5 1 A

UI

R 1 1 10 1 10 VU R I

3 1 17,5 10 , 7 5 VU U U 33

3

7,5,

10 0 75 A

UI

R 3

24 5

2

4 5

7,5,

15 3020

15 30

0 25 AU

IR R

RR R

2 2 2 20 0,25 5 VU R I 4 5 3 2 7,5 5 , 2 5 VU U U U

55

5

2,5,

30 0 083 A

UI

R 4

4

4

2,5,

15 0 167 A

UI

R

2.6.2 Úloha

Vypočtěte proudy I1, I2, I3 v obvodu zapojeném podle obr. 28. Napětí zdrojů U1 = 14 V, U2 = 18 V,

odpory rezistorů R1 = 2 , R2 = 3 , R3 = 4 .

1 2 3

Pr o uzel podle I. KZ platí:

0

A

I I I

Obrázek 28

Page 36: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

36 © 2007 David Michálek

1 1 3 1 2 11 1 3 3 1

3

3 3 2 2 2 3 1 2 2 2 2

Podle II. KZ platí:

00dosadíme za

0 0

R I R I I UR I R I UI

R I R I U R I I R I U

1 1 2 1 1 2 1 2

1 2 2 1 21 2 2

2 4 14 0 2 4 4 14 6 4 14

4 4 3 18 4 7 184 3 18 0

I I I I I I I I

I I I I II I I

2 21 2 1 2

14 4 14 46 4 14 dosadíme do 2. rovnice 4 7 18

6 6

I II I I I

2 22 2 2 2

4 14 4 56 167 18 7 18 / 6 56 16 42 108

6 6

I II I I I

2 2 2 1 3 1 2

14 4 256 26 108 26 52 1 2

6

2 A 1 A 3 AI I I I I I I

2.6.3 Úloha

Vypočítejte proudy I1, I2, I3 a IC v obvodu zapojeném podle obr. 29. Odpory rezistorů jsou R1 = 4 ,

R2 = 3 , R3 = 3 . Napětí zdrojů jsou U1 = 2 V, U2 = 6 V. Proudy IA = 3 A a IB = 2 A. Předpokládané

proudy I1, I2, I3 a IC jsou vyznačeny v zapojení obvodu.

A 1 2

Pro uzel dle I. KZ:

0

A

I I I

B 2 3

Pro uzel dle I. KZ:

0

B

I I I

1 3 C

Pro uzel dle I. KZ:

0

C

I I I

1 1 1 3 3 2 2 2

Rovnice pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I U R I U R I

Obrázek 29

1 3

1 A 2 1 3 B 2 2 2 2

Za proudy a dosadíme dle rovnic podle I. KZ:

0

I I

R I I U R I I U R I

2 2 2 2 2 2 2 24 3 2 3 2 6 3 0 12 4 8 3 6 3 0 10 10 1 AI I I I I I I I

3 B 2 1 A 2 C 1 3 2 1 3 1 2 3 3 A 2 A 5 AI I I I I I I I I

Page 37: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 37

2.6.4 Úloha

Vypočtěte proudy ve všech členech obvodu znázorněném na obr. 30, je-li napětí zdroje 30 V, odpory

rezistorů jsou R1 = 1 , R2 = 1 , R3 = 5 , R4 = 6 , R5 = 3 a R6 = 10 .

4 545

4 5

6 3

6 3

R RR

R R

2 456 45 6 2 10R R R 12

23 2 3 1 5R R R 6 23 45623456

23 456

6 12

6 12

R RR

R R

4

123456 1 23456 1 4R R R R 5

Obrázek 30

30

5

UI

R 6 A 23456 23 456 23456 6 4U U U I R 24 V 23

1

23

24

4

UI

R 4 A

4562

456

24

12

UI

R 2 A 45 4 5 2 45 2 2U U U I R 4 A

43

4

4,

6

UI

R 0 667 A 5

4

5

4,

3

UI

R 1 333 A

2.6.5 Úloha

Na svorkách zdroje jsou do série připojeny rezistory o odporech R1 = 40 , R2 = 70 , R3 = 100 ,

R4 = 90 a R5 = 140 . Napětí na rezistoru o odporu R2 je 35 V. Určete svorkové napětí zdroje, napětí na

rezistorech R1, R3, R4, R5 a výkon na všech rezistorech. Schéma zapojení obr. 31.

22

2

35,

70

UI I

R 0 5 A 2 2 35 0,5 ,P U I 17 5 W

2 2

1 1 1 1 40 0,5P U I R I I R I 10 W

Obrázek 31

2 2

3 3 3 3 100 0,5P U I R I I R I 25 W 2 2

4 4 4 4 90 0,5 ,P U I R I I R I 22 5 W

2 2

5 5 5 5 140 0,5P U I R I I R I 35 W

1 2 3 4 5 10 17,5 25 22,5 35P P P P P P 110 W 110

0,5

PP U I U

I 220 V

11

10

0,5

PU

I 20 V 3

3

25

0,5

PU

I 50 V 4

4

22,5

0,5

PU

I 45 V

55

35

0,5

PU

I 70 V

Page 38: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

38 © 2007 David Michálek

2.6.6 Úloha

Rezistory o odporech R1 = 2 k, R2 = 3 k, R3 = 6 k tvoří paralelní kombinaci a jsou připojeny na

svorky zdroje. Rezistorem s odporem R2 prochází proud 5 mA. Určete svorkové napětí zdroje a proudy

v rezistorech R1 a R3. Schéma zapojení viz. obr. 32.

1 2 3 2 2 3000 0,005U U U U R I 15 V

11

1

15,

2000

UI

R 7 5 mA 3

3

3

15,

6000

UI

R 2 5 mA

Obrázek 32

2.6.7 Úloha

Určete proud, který dodává zdroj do obvodu (obr. 33) a napětí na rezistoru s odporem R2, je-li vypínač

a) vypnut, b) zapnut. U = 50 V, R1 = 20 , R2 = 30 , R3 = 10 .

1 2

a) vypínač vypnut:

20 30R R R 50

50

50

UI

R 1 A

2 2 1 30U I R 30 V

Obrázek 33

1 32

1 3

b) vypínač zapnut:

20 1030 ,

20 10

R RR R

R R

36 667

50

,36,667

UI

R 1 364 A

2 2 1,364 30 ,U I R 40 92 V

2.6.8 Úloha

V obvodu zapojeném podle obr. 34 vypočítejte:

a) proud I1, který prochází rezistorem R1, je-li zadáno:

IA = 2 A, IB = 1 A, R1 = 2 , R2 = 1 , R3 = 5 , U1 = 5 V a U2 = 10 V

b) napětí zdroje U1, je-li zadáno:

I1 = 4 A, I3 = 5 A, IB = 3 A, U2 = 24 V, R1 = 6 , R2 = 6 , R3 = 6

c) odpor rezistoru R3, je-li zadáno:

IA = 3 A, I2 = 0,5 A, I3 = 5 A,

Obrázek 34

Page 39: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 39

a)

A 1 2 1 A 2

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I I I I

A

B 2 3 3 B 2

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I I I I

B

1 3 C

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I

C

1 1 1 3 3 2 2 2 1 3 1 A 2 1 3 B 2 2 2 2

Rovnice pro smyčku podle II. KZ platí:

0 dosadíme za a 0R I U R I U R I I I R I I U R I I U R I

2 2 2 2 2 2 2 22 2 5 5 1 10 0 4 2 10 5 10 0 4 8 0 ,I I I I I I I I 0 5 A

1 A 2 2 0,5 ,I I I 1 5 A

b)

A 1 2

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I

A

B 2 3 2 B 3

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I I I I

B

1 3 C

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I

C

1 1 1 3 3 2 2 2 2 1 1 1 3 3 2 2 B 3

Rovnice pro smyčku podle II. KZ platí:

0 dosadíme za 0R I U R I U R I I R I U R I U R I I

1 1 16 4 6 5 24 6 5 3 0 6 0U U U 6 V

c)

A 1 2 1 A 2

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I I I I

A

B 2 3

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I

B

1 3 C

Pro uzel podle I. KZ platí:

0I I I

C

1 1 1 3 3 2 2 2 1 1 A 2 1 3 3 2 2 2

Rovnice pro smyčku podle II. KZ platí:

0 dosadíme za 0R I U R I U R I I R I I U R I U R I

3 3 3 32 3 0,5 12 5 24 4 0,5 0 5 15 0 5 15R R R R 3

2.6.9 Úloha

V zapojení podle obr. 35 je R1 = 1 , R2 = 1 , R3 = 6 , R4 = 3 a R5 = 6 . Rezistorem R4 prochází

proud 4 A. Stanovte napětí zdroje.

5 4 4 4 3 4U U R I 12 V 55

5

12

6

UI

R 2 A

45 2 4 5 4 2I I I I 6 A 4 545

4 5

3 6

3 6

R RR

R R

2

245 2 45 1 2R R R 3 245 3 245 2 3 6U U R I 18 V

Obrázek 35

33

3

18

6

UI

R 3 A 3 245

2345

3 245

6 3

6 3

R RR

R R

2 245

2345 1 celkem

2345

18

2

UI I I

R 9 A

1 1 1 1 9U R I 9 V 1 3 9 18U U U 27 V

Page 40: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

40 © 2007 David Michálek

2.7 Metoda smyčkových proudů

2.7.1 Úloha

Určete proudy ve všech členech obvodu. Napětí zdrojů jsou U1 = 130 V, U2 = 40 V a U3 = 100 V. Odpory

rezistorů jsou R1 = 1 , R2 = 5 , R3 = 2 , R4 = 4 , R5 = 10 a R6 = 5 . Schéma zapojení a zvolené

smyčkové proudy jsou na obr. 36.

Obrázek 36

1 a 4 a c 6 a b 1

Pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I R I I R I I U

A

6 b a 5 b c 2 b 2

Pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I I R I I R I U

B

3 c 5 c b 4 c a 3

Pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I R I I R I I U

C

a 1 4 6 4 c 6 b 11 a 4 a 4 c 6 a 6 b 1

6 b 6 a 5 b 5 c 2 b 2 b 6 5 2 6 a 5 c 2

3 c 5 c 5 b 4 c 4 a 3 c 3 5 4 5 b 4 a 3

00

0 0

0 0

I R R R R I R I UR I R I R I R I R I U

R I R I R I R I R I U I R R R R I R I U

R I R I R I R I R I U I R R R R I R I U

a c b a b c

b a c a b c

a b cc b a

1 4 5 4 5 130 0 10 5 4 130

5 10 5 5 10 40 0 5 20 10 40

4 10 16 1002 10 4 10 4 100 0

I I I I I I

I I I I I I

I I II I I

b ca b c

130 5 4z 1. rovnice vyjádříme 13 0,5 0,4 dosadíme do zbylých 2. rovnic

10

I II I I

b c b c b c b c

b c b cb c b c

5 13 0,5 0,4 20 10 40 65 2,5 2 20 10 40

52 2 1,6 10 16 1004 13 0,5 0,4 10 16 100

I I I I I I I I

I I I II I I I

b c cb

b c

17,5 12 25 25 12vyjádříme z 1. rovnice dosadíme do 2. rovnice

12 14,4 48 17,5

I I II

I I

c

c c c

12 25 1214,4 48 / 17,5 12 25 12 252 840

17,5

II I I

c c c c300 144 252 840 108 540I I I I 5 A

Page 41: Elektrotechnika Sbirka Resenych Prikladu

Elektrotechnika – sbírka řešených příkladů

© 2007 David Michálek 41

b

25 12 5

17,5I

2 A

a

130 5 2 4 5

10I

10 A

Smyčkovým proudům Ia, Ib a Ic podle obr. 36 odpovídají skutečné proudy:

1 a 2 b 3 c 4 a c 10 5I I I I I I I I I 10A 2 A 5 A 15 A

5 c b 6 a b5 2 10 2I I I I I I 3 A 12 A

Záporné znaménko u proudu I3 znamená, že proud teče opačným směrem, než jsme předpokládali.

2.7.2 Úloha

V obvodu zapojeném podle obr. 37 stanovte proudy procházející všemi prvky obvodu. Hodnoty

obvodových prvků jsou: R1 = 2 , R2 = 6 , R3 = 2 , R4 = 3 , R5 = 2 a R6 = 6 , U1 = 120 V,

U2 = 6 V a U3 = 80 V.

1 a 2 a b 1

Pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I R I I U

A

3 b 5 b c 4 b 2

Pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I R I I R I U

B

6 c 5 c b 3

Pro smyčku podle II. KZ platí:

0R I R I I U

C

Obrázek 37