Škola

PrílohaVeľkosť
mm.png10.47 KB

Elektrotechnika

1. Materiály

Vodiče vedú elektrický prúd. Obsahujú voľné nosiče náboja. Patria sem:

  1. kovy - obsahujú voľné elektróny,
  2. elektrolyty = vodivé roztoky - obsahujú ióny.

Kovy na vodiče:

  1. Meď (elektrotechnicá obsahuje 99 % Cu) - na elektrické vedenia v automobiloch alebo budovách.
  2. Hliník (elektrotechnický) - na kryty a fólie. Hliník sa láme pri ohýbaní, deformuje pri tlaku. Nie je vhodný na často namáhané vedenia.
  3. Oceľ - rámy, karoséria, vysokonapäťové vedenia

Špeciálne kovy:

Elektrolyty:

  • Kyselina sírová, 10 % roztok - štartovacie autobatérie
  • LiBF4 - lítiové batérie
  • soľ NaCl - spôsobuje elektrolytickú koróziu kovových častí

Izolanty nevedú elektrický prúd, pretože neobsaujú voľné nosiče náboja. Prímesy sú látky zvyšujúce vodivosť izolantov, napríklad uhlík, voda.

Prírodné materiály:

  • sklo - žiarovky, obrazovky, sklá
  • guma - priechodky, tlmiče otrasov
  • tkaniny - izolačná páska
  • papier - tesnenia, kondenzátory
  • elektroizolačné laky - izolácia vodičov v cievkach

Umelé hmoty:

  • polyvynilchlorid PVC - izolácia vodičov, podlahy
  • bakelit - kryty
  • polyetylén PE - zátky do Pb batérie
  • keramika - izolátory vysokého napätia
  • polypropylén - nádoba Pb batérie
  • polyamidy - silón, nylón, dedrón - vlákna, rúčky
  • polystyrén PS - tepelná izolácia, kondenzátory
  • silikón - olej, vazelína, guma, plasty - sú veľmi odolné
  • plexisklo - farebné kryty
  • akrylát
  • epoxidové živice - lepenie a zalievanie častí

Vrstvené materiály = lamináty

  • sklolaminát - sklenená textília a epoxid - kryty, dosky
  • kuprexit - sklolaminát s naplátovanou medenou vrstvou - dosky plošných spojov
  • preglejka - zlepené drevené dýhy s vláknami otočenými o 90 stupňov. - krabice

Nebezpečné materiály

  • Azbest - obsahuje mikrovlákna, ktoré vo väčšom množstve spôsobujú opuchy až smrť, predovšetkým pri ich rezaní a vdychovaní, ochrana pri rezaní: dýchací prístroj, prípadne okuliare, rukavice a odsávanie do filtra.
  • Kamenná a sklenená vata - obsahuje vlákna, ktoré sa zapichujú do kože, pri vírení a vdýchnutí prachovej vaty môže sa vlákna zapichojú do dýchacích ciest. Ochrana pri manipulácii s prachovou vatou: dýchací prístroj, rukavice, ochranný umelohmotný plášť
  • Ťažké kovy, napríklad ortuť, olovo arzán, kadmium... - sú jedovaté ako prvky aj ich zlúčeniny, spôsobuju otravu a usadzujú sa v tele. Ortuť sa vyparuje pri teplote nad 20 C, je nebezpečné vdychovať jej výpary.
  • PVC = polivinychlorid - pri horení vzniká jedovatý dioxin. Ochrana: Pri požiari urýchlene opustiť budovu, v prípade zadymenia sa prikrčiť k podlahe kde je menej jedovatého dymu.
  • Kyseliny a zásady - leptajú kožu, materiály, sliznice. Pri požití rozvrátia vnútorné prostredie. Ochrana: Dostatočne vetrať, mať ochranné rukavice, okuliare alebo plášť, po požití vypiť vodu, vyzvracať a zbytky kyseliny zneutralizovať napríklad sódou bikarbónou.

Zariadenia obsahujúce nebezpečné materiály treba odviesť na zberné dvory.

PrílohaVeľkosť
grecka_abeceda.gif7.91 KB
ELK01opakovanie.odt30.55 KB
ELK01opakovanie.pdf74.73 KB

2. Jednosmerný prúd

Obsah

  1. Elektrónová teória
  2. Elektrický obvod
  3. Schematické značky
  4. Základné veličiny
  5. Ohmov zákon
  6. Odpor kovového vodiča
  7. Tepelné účinky prúdu
  8. Zdroje napätia
  9. Kirchhoffove zákony
  10. Spájanie rezistorov
  11. Elektrolýza
  12. Linky

1. Elektrónová teória

Stavba atómu: Atómové jadro obsahuje protóny s kladným elektrickým nábojom p+ a neutróny bez elektrického náboja n0. Obal atómu obsahuje elektróny so záporným nábojom e-. V kovoch sú elektróny vo vrchných vrstách obalu slabo viazané, a dajú sa uvoľniť malou energiou, napríklad zohriatím kovu.

Elektrický stav telesa je daný pomerom kladne a záporne nabitých častíc. Elektricky neutrálna častica (atóm, molekula) má rovnaký počet kladne a záporne nabitých častíc. Ión je častica s rôznym počtom protónov a elektrónov. Katión je kladne nabitý ión, má menej elektrónov. Anión je záporný ión, má viac elektrónov.

Elektrický náboj vyjadruje množstvo elementárnych nábojov v telese. Elementárny náboj je najmenší, ďalej nedeliteľný náboj, a to náboj elektrónu alebo protónu. Náboj Q je súčet nábojov telesa:

Q = n.e-

Silové vzájomné pôsobenie nabitých častíc je sprostredkované elektrickým poľom. Rovnako nabité častice sa odpudzujú, rôzne priťahujú.

2. Elektrický obvod

Časti elektrického obvodu:

  1. zdroje elektrickej energie - napríklad batérie, elektrická sieť, alternátor
  2. vodiče - napríklad elektrické káble, kovová konštrukcia, plošný spoj, elektrolyt
  3. spotrebiče - napríklad žiarovka, motor, prístroj

Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nosičov náboja, elektrónov alebo iónov, od (-) ku (+) pólu zdroja. Dohodnutý smer je opačný, od (+) ku (-).

Podmienky vzniku prúdu:

  1. elektrické napätie a
  2. neprerušované vodivé spojenie medzi pólmi zdroja

3. Schematické značky:

Kreslenie náučných schém:

  • Vodiče sa kreslia rovnobežne s okrajmi papiera rovnako hrubými čiarami. Výnimočne, ak to schéma vyžaduje, možno kresliť šikmé čiary, alebo zvýrazniť dôležité vodiče inou hrúbkou alebo farbou.
  • Smer napätia a prúdu sa kreslí šípkou od (+) do (-) pólu zdroja. Napätie s otvorenou a a prúd s dutou šípkou.
  • Označenie súčiastok a ich hodnoty sa píšu nad a pod vodorovnú značku, a vľavo a vpravo ku zvislej značke.

a) obvod so žiarovkou b) označovanie súčiasok c) schodiskový vypínač

4. Základné veličiny

  • Napätie U vzniká medzi telesami v rôznom elektrickom stave, napríklad medzi kladne a záporne nabitým telesom. Jednotkou napätia je Volt, V.
  • Prúd I je pohyb nabitých častíc. Jednotkou je Ampér, A. 1 Ampér je náboj 1 Coulumb prenesný za 1 sekundu.
  • Prúdová hustota J = I / S, jednotka A/m2, I - prúd vo vodiči, S - prierez vodiča

Príklad 1: Vypočítajte prúdovú hustotu vo vodiči s prierezom 1 mm2, ktorým tečie prúd 10 A
J = I / S = 10 A : 10-6 m2 = 105 A/m2 = 100 000 A/m2

5. Ohmov zákon

Závislosť prúdu od napätia na rezistore je lieárna. Môžeme ju vyjadriť vzťahom, ktorý sa nazýva Ohmov zákon:

I = U / R

kde je R - odpor rezistora (Ω)

Príklad 2: Rezistor má odpor 120 Ω a je pripojený na napätie 12 V. Aký prúd ním tečie?
I = U / R = 12 V / 120 Ω = 0,1 A

Úpravou Ohmovho zákona dostaneme ďalšie vzorce:

U = R . I

R = U / I

Príklad 3: Vodič má odpor 10 Ω a tečie ním prúd 2 A. Aké napätie je na kococh vodiča?
U = R . I = 10 Ω . 2 A = 20 V

Príklad 4: Aký je odpor rezistora, ak pri napätí 4 V ním tečie prúd 2 mA?
R = U / I = 4 V / 0,002 A = 400 Ω

6. Odpor kovového vodiča

Odpor R vodiča je prekážka ktorú kladie prechádzajúcemu prúdu. Môžeme ho vypočítať:

R = ρ . l / S

kde je
l - dĺžka vodiča [m]
S - prierez vodiča [m2]
ρ - merný odpor materiálu [Ω.m], napríklad meď ρ = 0,0178.10-8 Ω.m, hliník: ρ = 0,0285.10-8 Ω.m.

Príklad 5: Vypočítajte odpor medeného vodiča predlžovačky, ktorý má dĺžku 100 m a prierez 2,5 mm2.
R = ρ . l / S = 0,0178.10-8 . 102 m / 2 5.10-6 m2 = 0,445 Ω

Vodivosť G je schopnosť viesť prúd. Jedntkou je Siemens, S. Je to prevrátená hodnota odporu R:

G = 1 / R

Príklad 6: Vypočítajte vodivosť vodiča s odporom 0,5 Ω.
G = 1 / R = 1 : 0,5 Ω = 2 S

7. Tepelné účinky prúdu

Príkon P je množstvo energie spotrebovanej za jednotku času pri vykonávaní práce. Jednotkou je Watt, W. W = J/s (Joule za sekundu). Pre elektrické zariadenia:

P = W / t

kde je
W - elektrická práca (J)
t - čas (s)

Príklad 7: Elektrický ohrievač odobral 8 000 J za 10 s. Aký bol jeho elektrický príkon?
P = W / t
P = 8 000 J : 10 s
P = 800 W

Výkon je energia v spotrebiči premenená na užitočnú energiu, napríklad elektromotor vyrobí mechanickú energiu, žiarovka vyrobí svetlo, ohrivač vyrobí teplo. Jednotkou je Watt, W.

P = U . I

kde je
U - napätie (V)
I - prúd (A)

Príklad 8: Aký príkon má žiarovka 12 V, 2 A ?
P = U . I = 12 V . 2 A = 24 W

Účinnosť ε je pomer medzi získanou (výkon) a dodanou (príkon) prácou.

ε = Pz / Pd

kde je
Pz - výkon (W)
Pd - príkon (W)

Príklad 9: Akú účinnosť má LED žiarovka, ak má príkon 5 W a svetelný výkon 1 W?
ε = Pz / Pd = 1 W : 5 W = 0,2 = 20 %

Elektrická práca W je energia odobraná zariadením zo zdroja energie. Jednotka je Wh (watthodina) alebo J = Ws (Wattsekunda). V energetike sa bežne používa kilowatthodina, kWh.

W = P . t

Príklad 10: Akú prácu vykonal 2 kW ohrievač za 10 hodín?
W = P . t = 2 kW . 10 hod = 20 kWh

Vzťah medzi Wh a J je:
1 Wh = 1 W . 1 hod = 1 W . 3 600 s = 3 600 Ws = 3 600 J = 3,6 kJ

1 Wh = 3,6 kJ
1 kWh = 3,6 MJ
1 MWh = 3,6 GJ
alebo
1 kJ = 1/3,6 Wh
1 MJ = 1/3,6 kWh
1 GJ = 1/3,6 MWh

Príklad 11: Údaj 10 kWh vyjadrite v Joule.
10 kWh = 10 . 3,6 MJ = 36 MJ

Príklad 12: Údaj 360 GJ vyjadrite vo Wh.
360 GJ = 360/3,6 MWh = 100 MWh

8. Zdroje napätia

  1. Elektrochemické zdroje
    • Galvanické články - vyrábajú el. energiu chemickými reakciami
      • Voltov článok - dva rôzne kovy a elektrolyt
      • suchý salmiakový článok = alkalický článok - uhlíková elektróda (+), zinková nádoba (-), elektrolyt salmiak
    • Akumulátory - ukladajú elektrikú energiu (nabíjajú sa)
      • olovený - elektródy Pb, PbO, elektrolyt 10 % H2SO4
      • zinkový - Zn, NaOH
      • NiCd a NiMH - nabíjanie cca 12 hod, životnosť 100-ky nabíjaní, pamäťový efekt - nutnosť formátovať
      • Li-ion - nabíjanie cca 1 hod, ivotnosť 1000 nabíjaní, bez pamäťového eketu, nebezpečenstvo požiaru pri skrate a výbuchu pri nabíjaní
      • Li-pol - podobne ako Li-ion, vyššia kapacita, starnú aj bez používania po 2 rokoch
      • Li-nanofosfát
    • Palivové články - priame zlučovanie paliva (napríklad H2 a O2) na katalyzátore elektródy.
    • Mechanické - alternátor a dynamo
    • Fotoelektrické - na kalkulačkách a družiciach
    • Tepelné - ako detektory teploty

Rozmery batérií (suché, NiCd a NiMH): AA - tužkové, AAA - mikrotužky

Vlastnosti zdrojov:

Kapacita C vyjadruje množstvo náboja, ktoré možno z akumulátora odobrať. Jednotka je ampárhodina, Ah. Táto hodnota je orientačná, závisí od odberaného prúdu, teploty a opotrebenia akumulátora.

C = I . t

kde je:
I - odoberný prúd (A),
t - čas odoberania prúdu (hod)

Príklad 13: Akumulátor má kapacitu 60 Ah. Ako dlho z neho môžeme odoberať prúd žiarovkami s odberom 5 A?
C = I . t
t = C / I = 60 Ah / 5 A = 12 hod

Vnútroný odpor Ri obmedzuje maximálny odoberaný prúd z akumulátora a znižuje výstupné napätie pri veľkom zaťažení.

Príklad 14: Li-Ion článok má vnútorný odpor 10 mΩ, napätie na prázdno 3,3 V. Aké má svorkové napätie pri odoberanom prúde 120 A?
pokles napätia: ΔU = I . Ri = 120 A . 0,01 Ω = 1,2 V
svorkové napätie: Us = U - ΔUi = 3,3 V - 1,2 V = 2,1 V

9. Kirchoffove zákony

Uzol je miesto vodiveho spojenia viacerých vodičov. Vetva je časť obvodu medzi dvoma uzlami. Slučka je uzatvorená časť obvodu bez ďalších vetiev.

1. Kirchoffov zákon: Súčet prúdov ktoré vstupujú do uzla sa rovná súčtu prúdov, ktoré vystupujú z uzla.

2. Kirchoffov zákon: V slučke sa súčet napätí zdrojov rovná súčtu úbytku napätí na rezistoroch.

Príklad 15: Jednou poistkou chceme istiť 3 paralelne zaradené žiarovky odoberajúce prúd 1 A, 2 A a 3 A. Akú minimálnu hodnotu má mať poistka?
I = I1 + I2 + I3 = 1 A + 2 A + 3 A = 6 A (1. Kirchhoffov zákon)

Príklad 16: Na 12 V batériu pripojíme LED diódu 3 V 10 mA, a sériovo zaradený rezistor. Vypočítajte odpor rezistora:
úbytok napätia: ΔU = 12 V - 3 V = 9 V (2. Kirchoffov zákon)
odpor: R = U / I = 9 V / 0,01 A = 900 Ω

Rozvetvené elektrické obvody sa rátajú metódami:

Metóda uzlov

  • V obvode sa nájdu a označia všetky uzly.
  • Ľubovoľne zvolenému uzlu sa priradí nulový elektrický potenciál.
  • Všetkým zostávajúcim sa priradí neznáme napätie oproti referenčnému uzlu.
  • Pre každý z uzlov okrem referenčného sa zostaví rovnica podľa 1. Kirchhoffovho zákona.
  • Táto sústava rovníc sa potom vyrieši.

Metóda slučiek

  • Na diagrame sa nájdu elementárne slučky, tzn. slučky, ktoré neobsahujú menšie vnorené slučky.
  • Každej takejto slučke sa priradí prúd, ktorý v nej obieha.
  • Pre každú slučku sa zapíše rovnica podľa 2. Kirchhoffovho zákona, v ktorej sa ako neznáma použije prúd pretekajúci slučkou.
  • Táto sústava rovníc sa potom vyrieši.

Voľba metódy

Obe metódy poskytujú rovnaké výsledky, pre daný obvod však môže byť jedna alebo druhá metóda jednoduchšia. Metódy vyžadujú riešenie sústavy n rovníc o n neznámych. U metódy uzlov je n počet uzlov mínus počet všetkých zdrojov napätia mínus jedna (za referenčný uzol). U metódy slučiek je n rovné počtu elementárnych slučiek mínus počet zdrojov prúdu. Zvyčajne sa preto používa tá metóda, ktorá si vyžaduje riešenia menšieho počtu rovníc.

Je však potrebné poznamenať, že metódu slučiek možno použiť len pre planárne obvody, teda obvody, na ktorých schéme sa nekrižujú vodiče. Taká je ale väčšina obvodov, ktoré sa v praxi vyskytujú.

Príklad 17
=

Príklad 18
=

10. Spájanie rezistorov:

  • sériové: sčítava sa odpor R = R1 + R2
  • paralelné: sčítava sa vodivosť: G = G1 + G2 = 1/R1 + 1/R2
  • zmiešané (sériové a paralelné): postupne sa zapojenie zjednodušuje, najprv sa riešia čisto paralelné alebo sériové zapojenia. Na obrázku najprv riešime paralelné zapojnie: 1/R12 = 1/R1 + 1/R2 , a potom sériové: R + R12 + R3
  • trasfigurácia trojuholník -> hviezda:
    R12 = R1.R2 / (R1 + R2 + R3)
    R13 = R1.R3 / (R1 + R2 + R3)
    R23 = R2.R3 / (R1 + R2 + R3)

Príklad 19: Vypočítajte celkový odpor 2 sériovo spojených rezistorov: 10 Ω a 20 Ω.
R = R1 + R2 = 10 Ω + 20 Ω = 30 Ω

Príklad 20: Vypočítajte celkový odpor 2 paralelne spojených rezistorov: 10 Ω a 20 Ω.
G = 1 / R1 + 1 / R2 = 1 / 10 Ω + 1 / 20 Ω = 0,1 S + 0,05 S = 0,15 S
R = 1 / G = 1 / 0,15 S = 6,7 Ω

Príklad 21: Vypočítajte celkový odpor R 3 rezistorov zapojených podľa obrázku c) vyššie, ak R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 30 Ω.
paralelné spojenie
G12 = 1 / R1 + 1 / R2 = 1 / 10 Ω + 1 / 20 Ω = 0,1 S + 0,05 S = 0,15 S
R12 = 1 / G12 = 1 / 0,15 S = 6,7 Ω
sériové spojenie
R = R12 + R3 = 6,7 Ω + 30 Ω = 36,7 Ω

Príklad 22: Transfigurujte trojuholník na hviezdu, ak R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 30 Ω.
R12 = R1.R2 / (R1 + R2 + R3) = 10 Ω . 20 Ω / (10 Ω + 20 Ω + 30 Ω) = 200/60 Ω = 3,3 Ω
R13 = R1.R3 / (R1 + R2 + R3) = 10 Ω . 30 Ω / (10 Ω + 20 Ω + 30 Ω) = 300/60 Ω = 5 Ω
R23 = R2.R3 / (R1 + R2 + R3) = 20 Ω . 30 Ω / (10 Ω + 20 Ω + 30 Ω) = 600/60 Ω = 10 Ω

11. Elektrolýza

Elektrolyt je elektricky vodivý roztok. Obvykle je tvorený vodou v ktorej sú rozpustené látky tvoriace po rozpustení ióny, napríklad kuchynská soľ, kyseliny, zásady. Katóda je pripojená na (-) pól zdroja, prichádzajú na ňu katióny, napríklad kovy. Využíva sa na galvanické pokovovanie kovov. Elektrolytickým rozkladom vody sa na nej uvoľnuje plynný vodík. Anóda sa pripája na (+) pól zdroja, prichádzajú na nej anióny. Elektrolytickým rozkladom vody sa na nej uvoľnuje plynný kyslík.

12. Linky

PrílohaVeľkosť
kirchoffov1.png964 bajtov
kirchoffov2.png802 bajtov
schematicke_znacky.png4.15 KB
ELK02JednosmernyPrud.odt44.84 KB
ELK02JednosmernyPrud.pdf85.07 KB
2kirchzakon.png1.4 KB
LEDaR.png1.37 KB
schemy.png17.65 KB
transfiguracia.png12.79 KB

3. Elektrostatické pole

Obsah

  1. Veličiny elektrostatického poľa
  2. Kondenzátory
  3. Linky

1. Veličiny elektrostatického poľa

Telesá s rovnakým nábojom sa odpudzujú, s opačným nábojom sa priťahujú.

Sila F, ktorou na seba pôsobia nabité telesá s nábojmi Q1 a Q2 možno vypočítať:

F = Q1 . Q2 / r2

kde r - je vzdialenosť medzi telesami

Príklad 1: Dva ploché telesá s nábojmi 100 μC a 100 μC sú vzdialené 0,1 mm. Akou silou sa priťahujú?
F = Q1 . Q2 / r2 = 10-4 C . 10-4 C / (10-4 m)2 = 1 N

Intenzita elektrického poľa E je definovaná ako sila pôsobiaca na náboj:

E = F / Q

kde je
E - intenzita el. poľa (V/m)
F - sila púsobiaca na náboj (N)
Q - náboj telesa (C)

Príklad 2: Teleso s nábojom 10 μC je umiestnené do elektrického poľa s intenzitou 100 000 V/m. Aká sila naňho pôsobí?
F = E . Q
F = 105 V/m . 10-5 C = 1 N

V okolí bodového náboja je veľkosť intenzity:

E = (1 / 4πε) . (Q / r2)

kde je
ε - permitivita prostredia
Q - elektrický náboj (C)
r - vzdialenosť od nabitého telesa (m)

Príklad 3: Teleso má náboj 1 μC. Aká je intenzita elektrického poľa vo vzdialenosti 10 cm vo vzduchu?
E = (1 / 4πε) . (Q / r2)
1 / 4πε = 1 : (4 . 3,14 . 8,854187.10-12 F.m-1) = 8,99 . 109 m/F
E = 8,99 . 109 m/F . (10-6 C / (0,1 m)2)
E = 90 V/m

Intenzita medzi dvoma doskovými elektródami:

E = U / d

kde je
U - napätie medzi doskami (V)
r - vzdialenosť dosiek (m)

Príklad 4: Aká je intenzita poľa medzi dvoma elektróda zapaľovacej sviečky vzdialenými 1 mm, ak je na ne privedené napätie 30 000 V?
F = U / d
F = 30 000 V : 0,001 m = 3 000 000 V/m

Elektrický potenciál φ vyjadruje elektrostatickú potenciálnu energiu na jednotku náboja. Jednotka je Volt, V. Je možné ho vyjadriť ako:

φ = Ep / Q

2. Kondenzátory

Kondenzátor je súčiastka ktorá dokáže uložiť elektrický náboj. Doskový kondenzátor sa skladá s dvoch plochých vodivých elektród, medzi ktorými je elektrický izolant.

Kapacita kondenzátora C je daná množstvom náboja Q ktoré dokáže uložiť pri určitom napätí U. Jednotkou kapacity je Farad, F. Menšie jednotky sú pikofarad pF, nanofarad nF, mikrofarad μF, milifarad mF.

C = Q / U

Príklad 5: Kondenzátor s kapacitou 100 nF je nabitý na 1 000 V. Aký náboj je v ňom uložený?

Q = C . U
Q = 10-7 F . 103 V = 10-4 C = 100 μC

Typy kondenzátorov:

  1. podľa dielektrika
    • vzduchové
    • elektrolytické - hliníková nádobka (-) v ktorej je tekutý elektrolyt, AlO elektróda (+)
    • pevné (papier, polystyrén, keramika)
  2. podľa nastaviteľnosti
    • pevné
    • nastaviteľné (trimre)
    • meniteľné (ladiace)

Parametre kondenzátorov: Najdôležitejšie sú kapacita a najvyššie dovolené napätie. Ďalšie dôležité údaje sú: izolačný odpor, stratový činiteľ, teplotný súčiniteľ, indukčnosť. U elektrolytických kondenzátorov je dôležitý zvyškový prúd, u meniteľných priebeh a súbeh. Vývody sú buď axiálne, alebo radiálne. Pre plošné spoje je dôležitý u radiálnych vývodov rozostup.

 

Označovanie pevných kondenzátorov:<

Označovanie kondenzátorov číselným kódom:

Výpočet kapacity doskového kondenzátora

C = ε . S / d

kde je
C - kapacita kondenzátora (F)
ε - permitivita dielektrika (F/m)
S - plocha platní (m2)
d - vzdialenosť platní (m)

ε = εr . ε0

kde je
εr - relatívna permitivita dielektrika,
ε0 - permitivita vákua, ε0 = 8,854 . 10-12 F/m

Príklad 6: Zvitkový kondenzátor má dielektrikum s εr = 2, plochu platní 1000 cm2 a hrúbku izolátora 0,2 mm. Vypočítajte jeho kapacitu.

C = ε . S / d
C = 2 . 8,854 . 10-12 F/m . 10-1 m2 / 2.10-4 m
C = 8,854 . 10-9 F = 9 nF

Spájanie kondenzátorov zvýši ich kapacitu pri paralelnom zapojení, alebo zvíši ich prevádzkové napätie pri sériovom zapojení.

a) Paralelné spojenie je veďla seba: Pretekajúci prúd zanechá na kondenzátoroch náboje. Pri paralelnom spojení sa tieto náboje sčítavajú. Výsledná kapacita je súčtom kapacít spájaných kondenzátorov. Maximálne napätie spojenia je dané najmenším maximálnym napätím spájaných kondenzátorov.

Q = Q1 + Q2 + Q3
C = Q / U = (Q1 + Q2 + Q3) / U
C = C1 + C2 + C3

b) Sériové spojenie je za sebou. Prúd zanechá rovnako veľké náboje na kondenzátoroch, pretože Q = I . t. Napätie sa na kondenzátoroch rozloží v opačnom pomere ako sú ich kapacity, pretože U = Q / C. Súčet napätí na kondenzátoroch sa rovná napätiu zdroja. Prevrátená hodnota výslednej kapacity je súčtom prevrátených hodnôt spájaných kondenzátorov.

U = U1 + U2 + U3 = Q / C1 + Q / C2 + Q / C3
U/Q =  1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3
1 / C =  1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3

Príklad 7: Vypočítajte výslednú kapacitu 3 kondenzátorov 10 nF, 20 nF, 30 nF spojených a) paralelne, b) sériovo

a) C = C1 + C2 + C3 = 10 nF + 20 nF + 30 nF = 60 nF

b) 1 / C =  1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3
1 / C = 1/10 + 1/20 + 1/30 = (6 + 3 + 2)/60 = 11/60
C = 60/11 = 5,5 nF

c) Zmiešané spojenie riešime postupne len paralelne alebo len sériovo spojené časti.

Príklad 8 Vypočítajte výslednú kapacitu zapojení kondenzátorov C1 = 10 μF, C2 = 20 μF, C3 = 20 μF podľa schémy a) a b).

zapojenie a)
C2 a C3 sú radené sériovo:
1/C23 = 1/C2 + 1/C3 = 1/20 + 1/20 = 2/20 1/μF
C23 = 20/2 μF = 10 μF
C1 a C23 sú radené paralelne:
C123 = C1 + C23 = 10 μF + 10 μF = 20 μF

zabojenie b)
C2 a C3 sú radené paralelne:
C23 = C2 + C3 = 10 μF + 10 μF = 20 μF
C1 a C23 sú radené sériovo:
1/C123 = 1/C1 + 1/C23 = 1/10 + 1/20 = 2/20 + 1/20 = 3/20 1/μF
C123 = 20/3 μF = 6,67 μF = 7 μF

Linky

Pasívne súčiastky

PrílohaVeľkosť
elk32.png2.95 KB
elk33.png1.67 KB
elk34.png1.47 KB
elk35.png853 bajtov
elk36.png4.65 KB

4. Magnetizmus

Obsah

  1. Magnet
  2. Elektromagnet
  3. Veličiny
  4. Rozdelenie magnetických látok
  5. Magnetizačná krivka
  6. Silové pôsobenie na vodič s prúdom
  7. Elektromagnetická indukcia
  8. Straty v magnetických materiáloch
  9. Magnetické materiály
  10. Slovník
  11. Linky

1. Magnet

Magnet silovo pôsobí na iné magnety alebo magnetické materiály - napríklad oceľ, liatina, nikel, kobalt, neodým. Sila sa prenáša cez magnetické pole v okolí magnetu. Siločiary sú myslené čiary magnetického poľa ktoré zobrazujú smer nulovej pôsobiacej sily na kompas. Dohodnutý smer siločiar je zo severného do južného pólu. Čiary sú uzatvorené, prebiehajú aj vo vnútri magnetu, a sú v blízkom trojrozmernom okolí magnetu. Siločiary možno zobraziť rozsypaním a zatrasením železných pilín na plexisklo, pod ktorým je tyčový magnet. Alebo pomocou pasty s jemným magnetickým práškom, ktoré lámu svetlo a vytvárajú obrazce siločiar.

2. Elektromagnet

V okolí vodiča s prúdom je magnetické pole. Siločiary tvoria sústredené kružnice na ploche kolmej na vodič. Elektromagnet je tvorený do špirály stočenými vodičmi. Ich polia sa sčítavajú, a výsledné pole elektromagnetu sa podobá poľu permanentného magnetu.

Ampérovo pravidlo pravej ruky pre vodič s prúdom: Ak položíme pravú ruku na vodič s prúdom tak, že vztýčený palec ukazuje smer prúdu, potom prsty v uzatvorenej dlani ukazujú smer siločiar magnetického poľa.

Ampérovo pravidlo pravej ruky pre cievku: Ak položíme pravú ruku na cievku s prúdom tak, aby prsty ukazovali smer prúdu v cievke, tak vztýčený palec ukazuje severný magnetický pól cievky.

3. Veličiny magnetického poľa

Intenzita magnetického poľa H, jednotka ampér na meter A/m:

H = n . I / d

kde je
H - intenzita magnetického poľa (A/m)
n - počet závitov cievky (-)
I - prúd v cievke (A)
d - dĺžka cievky (m)

Príklad 1: Vypočítajte intenzitu magnetického poľa v cievke s 1 000 závitmi, prúdom 0,1 A a dĺžkou 1 cm.
H = n . I / d = 1 000 . 0,1 A / 0,01 m = 10 000 A/m

Magnetická indukcia B, jednotka je Tesla, T:

B = µ . H

kde je
B - magnetická indukcia (T)
µ - permeabilita prostredia (H/m)
H - intenzita magnetickho poľa (A/m)

Permeabilita µ je magnetizačná vlastnosť prostredia. Jednotka je henry na meter (H/m) alebo newton na štvorcový ampér (N/A2). Permeabilita vákua µ0 je konštanta, µ0 = 4 . π . 10-7 H/m = 12,56 . 10-7 H/m. Relatívna permeabilita µr (-) vyjadruje koľkokrát je permeabilita materiálu väčšia ako permeabilita vákua.

µ = µr . µ0

kde je
µ - permeabilita materiálu (H/m)
µr - relatívna permeabilita materiálu (-)
µ0 - permeabilita vákua (H/m)

Príklad 2: Vypočítajte veľkosť magnetickej indukcie v cievke s intenzitou H = 10 000 A/m, s kovovým jadrom s µr = 1000
µ = µr . µ0 = 1 000 . 4 . π . 10-7 H/m = 1,256.10-3 H/m
B = µ . H = 1,256.10-3 H/m . 10 000 A/m = 12,56 T

Magnetický indukčný tok Φ, jednotka je Weber, Wb

Φ = B / S

kde je Φ - indukčný tok (Wb)
B - magnetická indukcia (T)
S - prierez jadra (m2)

Príklad 3: Vypočítajte indukčný tok v cievke s indukciou 1 Tesla a prierezom jadra 1 cm2.
Φ = B / S = 1 T / 0,000 1 m2 = 10 000 Wb

Jednotk intenzity H v sústave SI je Ampér na meter (A/m), v systéme CGS je Oersted (Oe). 1 kOe = 79,5 kA/m.
Jednotka indukcie B v sústave SI je Tesla (T), v systéme CGS je Gauss (G). 1 G = 0,000 1 T.

4. Rozdelenie magnetických látok

  1. Diamagnetické - mierne zoslabujú magnetické pole. µr < 1 , napr. Al, CaO, Pt.
  2. Paramagnetické - mierne zosiľnujú magnetické pole. µr > 1 , napr. H2, H2O, Cu, grafit.
  3. Feromagnetické - veľmi zosiľňujú µr >> 1, napríklad Fe plech µr = 5 000, AlNiCo, FeCo. Sú to materiály so spontánnou magnetizáciou, obsahujú rovnako orientované magnetické atómy v krištalickej mriežke, a preto majú veľký magnetický moment.
  4. Ferimagnetické = ferity - µr >> 1, spontánna magnetizácia, obsahuje atómy v kryštalickej mriežkem agneticky smerujúce proti sebe a jeden z nich prevažuje. Výsledkom je celkový magnetický moment podobný ako u feromagnetík.
  5. Antiferomagnetické - ako ferimagnetické, ale magnetické momeny proti sebe sa úplne rušia.

5. Magnetizačná krivka

Magnetizácia feromagnetickej látky je jav kedy pôvodne nezmagnetizovaný materiál vložený do magnetického poľa sa stáva trvalo magnetickým. Týmto spôsobom sa vyrábajú trvalé magnety.

a) Krivka prvotnej magnetizácie - vyjadruje závislosť H a B pri magnetizovaní ešte nezmagnetizovanej látky. Pri určitej intenzite magnetického poľa H sa materiál magneticky nasýti a B sa už ďalej nezvyšuje. BS je indukcia nasýtenia materiálu.

b) Hysterézna slučka - popisuje opakovanú magnetizáciu a demagnetizáciu materiálu. Pri odstránení vonkajšieho magnetického poľa, materiál ostáva čiastočne zmagnetizovaný, je v ňom zbytková = remanentná indukcia Br. Materiál sa dá odmagnetovať privedením určitého opačného magnetického poľa, je to koercitívna intenzita Hc. Remanencia je schopnosť uchovávať magnetické pole, koercivita je schopnosť odolávať demagnetizácii.

Curie teplota (čítaj Kiri teplota) je teplota nad ktorou materiál už nie je magnetický.

6. Silové pôsobenie

Na vodič s prúdom v magnetickom poli pôsobí sila. Prúdová slučka je vlastne tvorená dvoma vodičmi s prúdom s opačným smerom, a vytvára krútiaci moment. Tento princíp sa využíva v elektromotoroch.

Silovo na seba pôsobia aj dva vodiče s prúdom, pretože v okolí vodičov s prúdom sa vytvára magnetické pole. Ak prúd tečie rovnakým smerom, priťahujú sa, ak rôznym, odpudzujú sa.

Veľkosť pôsobiacej sily F na vodič s prúdom v magnetickom poli:

F = B . I . d

kde je
F - sila (N)
B - indukcia (T)
I - prúd (A)
d - dĺžka vodiča (m)

Príklad 4: Vypočítajte veľkosť pôsobiacej sily na vodič dlhý 10 m, v ktorom tečie prúd 2 A, umiestnený v magnetickom poli s indukciou 2 T.
F = B . I . d = 2 T . 2 A . 10 m = 40 N

7. Elektromagnetická indukcia

Vo vodiči pohybujúcom sa v magnetickom poli sa indukuje napätie (a). V slučka otáčajúcej sa v magnetickom poli vzniká striedavé napätie (b), pretože smer a rýchlosť pohybu sa menia podľa funckie sínus, ktorá vyplýva z kruhového pohybu. Tento princíp sa využíva v elektrických generátoroch, ako je automobilový alternátor, dynamo na motorke, alternátor v elektrárni.

Veľkosť indukovaného napätia

U = B . d . v

kde je
U - indukované napätie (V)
B - indukica (T)
d - dĺžka vodiča (m)
v - rýchlosť pohybu vodiča (m/s)

Príklad 5: Vypočítajte veľkosť indukovaného napätia vo vodiči s dĺžkou 10 m, ktorý sa pohybuje v magnetickom poli s indukciou 2 T s rýchlosťou 10 m/s.
U = B . d . v = 2 T . 10 m . 10 m/s = 200 V

8. Straty v magnetických materiáloch

Hysterézne straty súvisia so šírkou hysteréznej slučky. Pri magnetizácii sa časť energie premení na teplo. Väčšie straty sú u magneticky tvrdých materiálov, ktoré majú širšiu magnetizačnú krivku.

Vírivé prúdy sú uzatvorené slučky s prúdom, ktoré sa tvoria vo veľkých objemoch kovu v striedavých magnetických poliach na základe elektromagnetickej indukcie. Na obmedzenie veľkosti vírivých prúdov sa používajú lakované plechy.

9. Magnetické materiály

8.1. Magneticky mäkké materiály majú úzku hysteréznu slučku. Dajú sa ľahko zmagnetizovať aj demagnetizovať. Sú to materiály:

  1. Magneticky mäkké železo - technické, kremičité
  2. Magneticky mäkké ferity - spekaním oxidov kovov (Fe, Ni, Zn, Mn, Mg), ide o keramiku, sú elektricky nevodivé a preto v nich nie je problém s vírivými prúdmi. Majú veľmi úzku až pravouhlú hysteréznu slučku. Použitie na feritové toroidné jadrá transformátorov a tlmiviek.
  3. zliatiny Fe:
    • Fe-Ni - Permalloy je magneticky mäkká zliatina Fe s 30 až 80 % Ni a ďalšími prímesami. Má vysokú počiatočnú permeabilitu. Používa sa na jadrá transformátorov, magnetické tienenia káblov, magnetické senzory, magnetické záznamové a snímacie hlavy, časti elektromagnetu - jadro a pohyblivá kotva, pólové nástavce magnetov, v krokových motoroch.
    • Fe-Ni-Mo - Supermalloy je zliatina 76 % Ni, 16 % Fe, 5 % Mo a ďalšími prímesami, pripravuje sa žíhaním vo vodíkovej atmosfére a kontrolovaným ochladzovaním, aby prebehla správne krištalizácia. maximálna permeabilita. Používa sa v malých jadrách elektromagnetických mechanizmov (nízkoprúdových transformátoroch, magnetických zosilovačoch, krokových motoroch a i.) pracujúcich na nízkych frekvenciách rádov do 10 kHz.
    • Fe-Co - permendur 49 % Co . Používa sa na pólové nástavce elektromagnetu.
Mendelejevova tabuľka chemických prvkov Poznámky: Thermoperm, (MoFe203), mumetal, armco

8.2. Magneticky tvrdé materiály sa používajú na výrobu trvalých magnetov. Majú širokú hysteréznu slučku, teda veľkú koercivitu. Dajú sa ťažko zmagnetizovať aj odmagnetizovať. Sú to materiály:

  1. Feritové (keramické) magnety - obsahujú 80 % železa a 20 % bária alebo stroncia. Tieto suroviny sú lacné a dostupné vo veľkých množstvách, preto aj magnety z nich vyrobené sú pomerne lacné. Feritové magnety sa vyrábajú lisovaním. Sú tvrdé a krehké. Opracovanie sa robí brúsením diamantovým kotúčom, režú sa vodným lúčom. Sú odolné voči vplyvom počasia a neoxidujú. Nie sú citlivé na odmagnetovanie a za normálnych podmienok si udržujú permanentný magnetizmus. Sú odolné voči väčšine chemikálií a rozpúšťadiel. Rozsah pracovných teplôt od -40 ?C do + 250 ?C.
  2. Magnety zo vzácnych zemín Sú to vysokoenergetické magnety s veľkým obsahom kovov zo vzácnych zemín, ako napríklad kobalt Co, samárium Sm a neodymum Nd. Tieto magnety sú silnejšie ako ferity a preto môžu byť menšie, 1/6 objemu.
    a) SmCo Výroba pozostáva z lisovania v magnetickom poli a následnom spekaní. SmCo je krehký a tvrdý materiál. Magnetizované sú výlučne v jednom smere. Tieto magnety sú veľmi odolné voči pôsobeniu demagnetizačného poľa. Prevádzková teplota je do cca + 250 ?C.
    b) Neodym - NdFeB V súčastnosti je to najsilnejší typ magnetu s vynikajúcimi magnetickými vlastnosťami, ako je remanencia a energetická hustota. Neodymové magnety sú dodávané iba v anizotropnom vyhotovení. Maximálna prevádková teplota je v rozmedzí +80 ?C až +130 ?C. Neodymové magnety v súčastnej dobe sú používané v impulzných motoroch, vretenových motoroch, bezkartáčových motoroch, magnetronoch, reproduktoroch, senzoroch, relé, nástrojoch atď.
  3. ALNiCo magnety - sú zmesou hliníka, niklu, železa, medi a titánu. Vyrábajú sa lisovaním alebo spekaním. Magnetované môžu byť len v axiálnom smere. Majú vysokú remanenciu, avšak malú koercivitu. To určuje veľkú dĺžku magneizačného smeru. Optimálny priemer magnetu k jeho dĺžke je 1 : 4. Predĺžený tvar je výhodou v spojení s jazýčkovými relé. Magnetické pole AlNiCo magnetov môže byť vplyvom demagnetizácie oslabené. AlNiCo je tvrdý materiál a opracúva sa iba brúsením. Prevádzková teplota je od -270 ?C do + 400 ?C. Majú vysokú odolnosť voči kyselinám a rozpúšťadlám.
  4. Plastomagnety sú plasty s primiešaným magnetickým práškom. Sú pružné, dajú sa obýbať, zvinovať, dierovať a tvarovať bez straty svojich magnetických vlastností. Sú odolné voči korózii, preto nepotrebujú žiadnu povrchovú úpravu. Vyrábajú sa kaladrovaním v hrúbkach od 0,4 do 8 mm. Môžu byť potlačované sieťotlačou. Delia sa na dva typy: izotrop a anizotrop. Izotrop sa používa hlavne do tesnení chladničiek, oceľových dvier a tesnení okien, na magnetické školské tabule, pri výrobe televízorov atď. Anizotrop je používaný vo vretenových motoroch, motoroch s vysokou presnosťou, magnetických zobrazovačoch, zdravotníctvo atď.
  5. Tekuté magnety sú koloidná zmes zložená z magnetického prášku (väčšinou magnetit) zomletého na jemný prach (v priemere 10 nm) a tekutého nosiča, ktorý obsahuje navyše činidlo zabraňujúce zhlukovaniu magnetických častíc. Tekuté magnety sa skladajú približne z 5 % magnetických častíc, 10 % činidla a 85 % kvapaliny (na vodnej ale organickej báze).

Slovník

Anizotropia - fyzikálna vlastnosť, ktorá v prípade permanentných magnetov spôsobuje rozdiely v množstve magnetickej energie nevyhnutnej na magnetizáciu magnetu v rôznych smeroch.

Curie teplota (čítaj Kiri teplota) - prechodová teplota, nad ktorou ktorou feromagnetické alebo ferimagnetické materiály strácajú spontánnu magnetizáciu a stávajú sa paramagnetickými.

Demagnetizačná krivka - druhý kvadrant hysteréznej slučky. Táto časť slučky obsahuje z technického hľadiska najdôležitejšie charakteristiky permanentných magnetov.

Ferimagnetikum - materiál so spontánnou magnetizáciou. Obsahuje aspoň dva druhy atómov v kryštalickej mriežke, ktoré majú rôzne ceľké magnetické momenty smerujúce proti sebe a tým pádom jeden z nich prevažuje (na rozdiel od antiferomagnetík, kde sa magnetické momenty úplne rušia). Výsledkom je celkový magnetický moment podobný ako u feromagnetík.

Feromagnetikum - materiál so spontánnou magnetizáciou. Obsahuje jeden alebo viac druhou rovnako orientovaných magnetických atómov v krištalickej mriežke (na rozdiel od ferimagnetík, kde sú magnetické momentyv opozícii). Výsledkom je veľký celkový magnetický moment. AlNiCo a Re/Co sú feromagnetické materiály.

Gauss (G) Jednotka zo systému CGS pre magnetickú indukciu a magnetickú polarizáciu. 1 G = 0,000 1 T

Hysterézna slučka - závislosť magnetickej indukcie alebo magnetizácie/polarizácie od intenzity magnetického poľa. Magnetické pole cykluje od nuly do plus maxima a potom zas do mínus maxima, prechádza teda piatimi kvadrantami. Hysterézna slučka materiálov s nelineárnou permeabilitou vykazuje nelineárny charakter. Krivky sú obyčajne symetrické vzhľadom na počiatok súradnicového systému. Hysterézna slučka charakterizuje základné vlastnosti permanentných magnetov. Bs - saturačná magnetická indukcia, Br - remanentná magnetická indukcia, Hc - koercívna sila.

Intenzita magnetického poľa - reprezentácia magnetické poľa vyjadrená v jednotkách A/m (ampér / meter), [Si] alebo Oe (oersted) [CGS].

Ireverzibilná zmena - čiastočná alebo úplná strata magnetizácie. Môže sa vyskytnúť, ak je magnet vystavený vysokým teplotám alebo demagnetizačnému poľu. Magnetizácia nemôže byť obnovená samovoľne, ale opätovným magnetizovaním, pokiaľ nedošlo k zmenám v štruktúre materiálu.

Izotropia - magnetické vlastnosti sú rovnakú vo všetkých smeroch. Materiály s kubickou symetriou sú magneticky izotropné. Izotropné materiály majú nižšiu kopercivitu ako anizotropné a preto majú tiež nižší energetický súčin.

Koercivita Tiež sa nazýva koercívna sila. Je to schopnosť permanentného magnetu odolávať demagnetizácii externým magnetickým poľom a tiež vlastným demagnetizačným poľom. Existujú dva typy koercivity: 1. "skutočná" koercivita, jednoducho nazývaná koercivita - znamená magnetické pole pri ktorom je celková indukcia v magnete nulová. 2. "vnútorná" koercivita - znamená pole, pri ktorom je celková polarizácia nulová (vektory polarizácie individuálnych magnetických domén sa vzájomne rušia).

Magnetická indukcia (hustota magnetického toku) - reprezentácia magnetického poľam vyjadrená v jednotkách T (tesla) [SI] alebo G (gauss) [CGS]. 1 T = 1 Wb/m2.

Magnetický obvod otvorený Obvod, v ktorého časti sa magnetický tok uzatvára vzduchom.

Magnetický obvod uzatvorený Obvod, ktorým prechádza magnetický tok po uzatvorenej ceste, napríklad magnetickou oceľou.

Magnetický tok - tok magnetického poľa plochou. Jednotkou magnetického toku je Wb (Weber).

Magnetizácia Celkový magnetický moment materiálu. Po aplikovaní dostatočne silného magnetického poľa už magnetizácia ďalej nerastie, pretože všetky momenty sú už orientované do rovnakého smeru. Magnetizácia korešponduje s polarizáciou.

Magnetizačná krivka Charakteristika materiálu v závislosti na magnetizujúcom poli zobrazená podobným spôsobom ako hysterézna slučka. Magnetizačná krivka je zreteľne nelineárna pre materiály s nelineárnou permeabilitou. Pre mäkké magnetické materiály je dôležitá takzvaná krivka prvotnej magnetizácie permanentných magnetov, ale pre prevádzku permanentných magnetov je dôležitý druhý kvadrant, t.j. demagnetizačná krivka.

Magnetoplast Magnet v ktorom je magnetický materiál (ferit alebo Re/Co) rozptýlený v plastickej matrici. Účelom je vytvoriť ohybné magnety, ktoré je možno jednoduch obrábať.

Maximálny enenrgetický súčin Bod maximálneho súčinu B a H na magnetizačnej krivke, určuje optimálny pracovný bod permanentného magnetu. Magnet, ktorý pracuje v tomto bode, poskytuje najväčší výkon na jedotku objemu.

Oersted (Oe) Jednotka zo systému CGS pre intenzitu magnetického poľa. 1 kOe = 79,5 kA/m.

Permeabilita Pomer magnetickej indukcie a intenzity magnetického poľa. Dá sa povedať, že je to schopnosť materiálu "viesť" magnetický tok (magnetická vodivosť). Celková permeabilita je vztiahnutá k permeabilite vákua pomocou relatívnej permeability. Hodnota permeability vákua v systéme Si je: mí0 = 4.pí.10-7 T/A.m-1.

Permeancia Sklon pracovnej priamky. Je určený geometriou magnetického obvodu, inými slovami celkovou demagnetizáciou v magnetickom obvode.

Pracovný bod Je definovaný na demagnetizačnej krivke pracovnou priamkou.

Pracovná priamka Priamka s negatívnym sklonom s počiatkom v (0,0) súradnicového systému demagnetizačnej krivky, pretínajúca demagnetizačnú krivku v pracovnom bode magnetického obvodu. Eklon priamky je určený tvarom magnetu alebo magnetického obvodu.

L/D - pomer priemeru a dĺžky magnetu.

Ba, Ha - hodnoty magnetickej indukcie B a koercitívnej sily H v pracovnom bode magnetu.

Polarizácia Na všetky praktické účely je ekvivalentná magnetizácia. Polarizácia J je termín z Kennellyho systému jednotiek a meria sa v [T], pričom magnetizácia M patrí do Sommerfeldovho systému a meria sa v [A/m] (obidva systémy patria do SI). Polarizácia je takmer vždy použitá v technických aplikáciach, pričom magnetizácia je častejšie používaná vo vedeckých kruhoch. Zámena týchto dvoch termínov sa nepovažuje za chybu.

Remanencia Zvyšková magnetizácia po odstránení magnetizujúceho poľa. Korešponduje s pomerom doménových momentov, ktoré zostali orientované v jednom smere. Saturačná magnetizácia/polarizácia - maximálna možná hodnota magnetizácie pre určitý materiál.

Stabilita Odolnosť magnetov proti zmene magnetického momentu s časom (viď stárnutie) alebo proti vplyvu zmien teploty. Magnety sú niekedy umelo "vystárnuté" tým, že sa vystavujú pôsobeniu teplotných cyklov alebo demagnetizačných cyklov.

Stárnutie Úbytok magnetického momentu s časom, obyčajne ide o zlomky percenta počas niekoľkých rokov.

Tekutý magnet - koloidná zmes zložená z magnetického prášku (väčšinou magnetit) zomletého na jemný prach (v priemere 10 nm) a tekutého nosiča, ktorý obsahuje navyše činidlo zabraňujúce zhlukovaniu magnetických častíc. Tekuté magnety sa skladajú približne z 5 % magnetických častíc, 10 % činidla a 85 % kvapaliny (na vodnej ale organickej báze).

Tesla (T) Jednotka systému SI pre magnetickú indukciu 1 T = 10 000 G.

Vnútorná koercitívna sila Demagnetizačné magnetické pole, pri ktorom magnetizácia/polarizácia klesne na nulu.

Weber (Wb) Jednotka zo systému SI pre magnetický tok.

Stratený tok Magnetický tok, ktorý uniká mimo obvod. Na rozdiel od elektrických obodov, je v magnetických obvodoch strata bežná, pretože neexistuje izolácia (materiál s nulovou magnetickou vodivosťou) pre jednosmerné magnetické pole. Magnetické pole je schopný blokovať len ideálny supravodič.

Linky

  1. Indukčnosť rôznych tvarov vodičov: http://members.chello.cz/mstrocka/indukcnost/Indukcnost.html
  2. Magnet: http://cs.wikipedia.org/wiki/Magnet
  3. Magnety v strojárstve: http://www.magcentrum.cz/
PrílohaVeľkosť
VMPuvod.png227.73 KB
VMPnapätie.png151.5 KB
VMPkruh.png52.25 KB
VMPintenzita.png153.95 KB
VMPintenzitaPriklad.png143.71 KB
VMPintenzitaP2.png213.28 KB

5. Striedavý prúd

1. Vznik a veličiny striedavého prúdu

Striedavý prúd sínusového priebehu vzniká v závitoch vodičov, ktoré sa otáčajú v magnetickom poli. Parametrom sínusového priebehu na osi x môže byť uhol α otočenia závitu voči magnetickej indukcii, alebo čas.

Perióda T je čas, kedy striedavý prúd alebo napätie prejde všetkými hodnotami. Pre slučku je to čas otočenia o 360°.

Frekvencia f je počet peród za sekundu. Jednotka je Hertz, značka Hz. Pre motory sa používa jednotka otáčky za minútu, značka RPM.

f = 1 / T

1 Hz = 60 RPM

Príklad 1: V sieti sa používa frekvencia 50 Hz. Akú má periódu?

T = 1 / f = 1 / 50 Hz = 0,02 s = 20 ms

Príklad 2: Elektromotor sa otočí 50x za sekundu. Koľko má otáčok za minútu?

50 Hz = 50 . 60 RPM = 3 000 RPM

Uhlová rýchlosť ω je uhol otočenia za čas. Jednotka je radián za sekundu, rad/s. Pre sínusový priebeh napätia alebo prúdu je uhol parameter na osi x.

ω = 2 . π / T = 2 . π . f

Príklad 3: Akú uhlovú rýchlosť má motor s otáčkami 3000 RPM?

3 000 RPM = (3 000 : 60) Hz = 50 Hz
ω = 2 . π . f = 2 . 3,14 rad . 50 Hz = 314 rad/s

Príklad 4: Akú uhlovú rýchlosť má striedavé napätie s frekvenciou 50 Hz?

ω = 2 . π . f = 2 . 3,14 rad . 50 Hz = 314 rad/s

Efektívna hodnota striedavého napätia Uef alebo prúdu Ief je rovnaká ako jednosmerná hodnota s rovnakými tepelnými účinkami.

Uef = 1/√(2) . Umax = Umax / 1,414 = 0,707 . Umax

Ief = 1/√(2) . Imax = Imax / 1,414 = 0,707 . Imax

Príklad 5: V sieti je efektívne napätie 230 V. Akú má maximálnu hodnotu?

Uef = 1/√(2) . Umax
Umax = Uef . √(2)
Umax = 230 V . 1,414 = 325 V

Príklad 6: Elektrický ohrievač odoberá prúd s efektívnou hodnotou 10 A. Aká je jeho maximálna hodnota?

Ief = 1/√(2) . Imax
Imax = Ief . √(2)
Imax = 10 A . 1,414 = 14,1 A

2. Fázory

Fázor je vektor striedavého napätia alebo prúdu vyjadrený v polárnych súradniciach, teda veľkosťou a uhlom. Fázory sa používajú pri určení výsledných hodnôt v obvodoch s väčším počtom striedavých napätí alebo prúdov s rovnakou frekvenciou. Používajú sa vektorové súčty alebo rozdiely známe z geometrie.

Fázový posun φ je orientovaný uhol medzi dvoma fázormi.

Príklad 7: Nakreslite súčet dvoch sínusových napätí s rovnakou hodnotou fázovo posunutých o 120°

Príklad 8: Nakreslite súčet dvoch sínusových prúdov s rôznou hodnotou fázovo posunutých o 90°

3. Rezistor, kondenzátor a cievka v obvode striedavého prúdu

Na rezistore napätie a prúd nie sú posunuté. Fázový posun je nulový.

Na cievke napätie predchádza prúd. Pre sínusový priebeh je fázový posun napätia voči prúdu +90°.

Na kondenzátore napätie zaostáva za prúdom. Pre sínusový priebeh je fázový posun medzi napätím a prúdom -90°

4. Reaktancia, impedancia

Reaktancia X je prekážka, ktorú kladie cievka alebo kondenzátor prechádzajúcemu striedavému prúdu. Jednotka je ohm, Ω. Prúd vypočítame podľa Ohmovho zákona:

I = U / X

Reaktancia cievky XL rastie s jej indukčnosťou a frekvenciou napätia, a spôsobuje fázový posun napätia +90°.

XL = ω . L
kde
L - je indukčnosť cievky (Henry, H)
ω - uhlová rýchlosť napätia alebo prúdu (rad/s)

Príklad 9: Cievka má indukčnosť 2 H a je pripojená na napätie 230 V 50 Hz. Akú má reaktanciu a aký prúd cez ňu tečie?

ω = 2 . π . f = 2 . 3,14 rad . 50 Hz = 314 rad/s
XL = ω . L = 314 rad/s . 2 H = 628 Ω
I = U / XL = 230 V / 628 Ω = 0,37 A

Reaktancia kondenzátora XC závisí nepriamo od kapacity kondenzátora a frekvencie. Ak je kapacita a frekvencia väčšia, reaktancia je menšia.

XC = 1 / ω.C
kde
C - je kapacita kondenzátora [Farad, F]
ω - je uhlová rýchlosť [rad/s]

Príklad 10: Kondenzátor s kapacitou 100 nF je pripojený na 230 V 50 Hz. Akú má reaktanciu a aký prúd ním tečie?

ω = 2 . π . f = 2 . 3,14 rad . 50 Hz = 314 rad/s
C = 100 nF = 10-7 F
XC = 1 / ω.C = 1 / (314 rad/s . 10-7 F) = 31 800 Ω = 31,8 kΩ
I = U / XC = 230 V / 31 800 Ω = 0,007 2 A = 7,2 mA

RLC obvod je zložený z rezistorov, kondenzátorov a cievok.

Impedancia Z je prekážka ktorú kladie RLC obvod prechádzajúcemu striedavému prúdu. Je vektorovo zložená z reaktancií kapacít a indukčností, a odporu obvodu. Jednotkou je ohm, Ω. Platí ohmov zákon:

I = U / Z

Sériový RLC obvod má za sebou zaradenú indukčnosť, kapacitu a odpor. Napätie zdroja sa rozloží na tieto sériovo zaradené súčiastky. Preto môžeme použiť na výpočet fázory napätia pre kondenzátor a cievku, ktoré majú vzájomný fázový posun 180°, a fázor napätia na odpore, voči ktorému predchádzajúce fázory posun 90°. Podľa ohmovho zákona môžeme pracovať priamo s vektormi reaktancií a odporu. Numerický výpočet je pomocou Pytagorovej vety v pravoúhlom trojuholníku:

Z = √(R2 + (XL - XC)2)

Príklad 11: Vypočítajte impedanciu a prúd sériového RLC obvodu pripojený na napätie 230 V 50 Hz, ak obsahuje cievku s indukčosťou 2 H, kondenzátor s kapacitou 10 μF, a rezistor s odporom 100 Ω.

ω = 2 . π . f = 2 . 3,14 rad . 50 Hz = 314 rad/s
XL = ω . L = 314 rad/s . 2 H = 628 Ω
C = 10 μF = 10-5 F
XC = 1 / ω.C = 1 / (314 rad/s . 10-5 F) = 318 Ω
R = 100 Ω
Z = √(R2 + (XL - XC)2) = √(1002 + (628 - 318)2) Ω = 325,8 Ω
I = U / Z = 230 V : 325,8 Ω = 0,706 A

Fázový posun φ medzi napátím a prúdom možno vypočítať z pomeru odporu a reaktancií, napríklad:

tan φ = (XL - XC) / R

cos φ = R / Z

Príklad 12: Vypočítajte fázový posun medzi napätím a prúdom z predchádzajúceho príkladu.

tan φ = (XL - XC) / R
tan φ = (628 Ω - 318 Ω) : 100 Ω
φ = arctan(3,1)
φ = 72°

alebo

cos φ = R / Z
cos φ = 100 Ω / 325,8 Ω
φ = arccos(0,307)
φ = 72°

5. Rezonancia

Rezonancia je stav kedy sa v RLC obvode reaktancia kondenzátora rovná reaktancii cievky. Pri rezonančnej frekvencii f0 tečie v paralelnom RLC obvode minimálny prúd, v sériovom maximálny prúd. I = U / R.

Frekvencia, pri ktorej nastáva rezonancia vypočítame z rovnosti reaktancií cievky a kondenzátora:

XL = XC

ω . L = 1 / ω.C
ω2 = 1 / L.C
ω = 1 / √(L.C)
2.π.f = 1 / √(L.C)
f = 1 / 2π√(L.C)

Príklad 13: Paralelný RLC obvod má R = 100 Ω, L = 2 H, C = 10 μF. Vypočítajte jeho rezonančnú frekvenciu.

f = 1 / 2π√(L.C) = 1 / ((2.3,14 rad).√(2 H . 10-5 F)) = 35,6 Hz

Príklad 14: Paralelný RLC obvod má indukčnosť 2 H. Vypočítajte kapacitu kondenzátoru, aby vznikla rezonancia pri 50 Hz.

ω2 = 1 / L.C
C = 1 / ω2.L
ω2 = (2 . 3,14 rad . 50 Hz)2 = 98 596 rad2s-2
C = 1 / (98 596 rad2s-2 . 2 H)
C = 0,000005071 F = 5,1 μF

6. Výkon v obvode striedavého prúdu

V obvode striedavého prúdu sa používajú tieto výkony:

Činný výkon P = U . I . cos φ [W]

Jalový výkon Q = U . I . sin φ [var]

Zdanlivý výkon S = U . I [VA]

Zdanlivý výkon S je daný súčtom napätia a odoberaného prúdu. Jednotkou je voltampér, značka VA. Fázový posun φ je daný reaktanciami a odporom v obvode. Jednotka je radián, rad. Činný výkon je užitočný výkon, napríklad teplo z ohrievača, alebo mechanická práca elektromotora. Jednotkou je Watt, W. Meriame ho wattmetrom. Účinník cos φ vyjadruje pomer činného a zdanlivého výkonu. Jalový výkon Q vyjadruje jalovú zložku výkonu, ktorá nekoná žiadnu prácu, iba sa presúva medzi zdrojom a spotrebičom s fázovým posunom. Jednotka je var, var.

Uvedené údaje sú uvádzané na štítkoch elektrospotrebičov, a sú podstatné pri posudzovaní zbytočného zaťažovania elektrickej siete.

Vzťah medzi výkonmi P, Q a S možno vyjadriť pomocou fázorov s posunom o 90°, možno použiť Pytagorovu vetu:

S^2 = P^2 + Q^2

Príklad 15: Obvod odoberá činný výkon 10 kW a jalový 5 kW. Vypočítajte zdanlivý výkon.

S^2 = P^2 + Q^2
S^2 = 10^2 + 5^2
S^2 = 125
S = √125
S = 11,2 kW

Príklad 16: Obvod odoberá zdanlivý výkon 10 kW a má fázový posun 25° = 0,44 rad. Vypočítajte činný a jalový výkon.

P = S . cos φ = 10 kW . cos(25°) = 9,1 kW
Q = S . sin φ = 10 kW . sin(25°) = 4,2 kW

Príklad 17: Elektromotor má na štítku uvedené: 3 kW, cos φ = 0,86. Aký má činný, jalový a zdanlivý výkon?

Činný výkon P = 3 kW
Zdanlivý výkon S = P / cos φ = 3 kW : 0,86 = 3,49 kW
Jalový výkon Q = √(S2 - P2) = √(3,492 - 32) = 1,78 kW

7. Trojfázová sústava

Vznik a priebeh 3-fázového napätia: Ak umiestnime 3 cievky rovnomerne v kruhu, budú otočené o uhol 120°. Umiestnime do ich stredu tyčový magnet a začneme ním krútiť. V cievkach sa indukuje napätie, pričom medzi každými dvoma cievkach bude posunuté napätie o 120°, čiže o 1/3 periódy sínusového priebehu. Na tomto princípe sú založené alternátory, ktorý vyrábajú 3-fázový prúd do elektrickej siete.

Zapojenia trojfázových vinutí:

a) zapojenie do hviezdy

Značenie vodičov:
L1, L2, L3 - fázové vodiče
N - neutrálny vodič (nulak)

Značenie napätí:
Uf - fázové napätie, je medzi fázami a neutrálnym vodičom
Uz - združené napätie, je medzi ktorýmikoľvek dvoma fázami
Fázami tečie fázový prúd If

Veľkosť a fázový posun združeného napätia možno určiť z fázorového diagramu. Numericky možno veľkosť združeného namätia vypočítať:

Uz = √3 . Uf = 1,73 . Uf

Príklad 18: Fázové napätie je 230 V. Vypočítajte združené napätie.

Uz = 1,73 . Uf = 1,73 . 230 V = 400 V

b) zapojenie do trojuholníka

Na fázach je iba združené napätie.

Výkon v 3-fázovej sústave na odporovej záťaži pri pripojení združeného napätia oproti pripojenia fázového napätia, je 3x vyšší.

Uz = √3 . Uf
Pz = Uz^2 / R
Pz = (√3 . Uf)^2 / R
Pz = 3 . Uf^2 / R
Pz = 3 . Pf

Príklad 19: Výkon motora pripojeného na združené napätie 400 V je 3 kW. Aký bude jeho výkon po prepnutí na fázové napätie 230 V?

Pf = Pz : 3 = 3 kW : 3 = 1 kW

alebo

Pf = Pz : (400 V / 230 V)2 = 3 kW : 3 = 1 kW

PrílohaVeľkosť
elk52.png5.24 KB
trojuholnik.png3.26 KB
hviezda.png4.64 KB
elk53.png2.79 KB
elk55.png3.34 KB
elk51.png2.19 KB
elk51a.png1.62 KB

6. Elektrotechnické schémy

1. Pravidlá kreslenia schém

Schémy na výkrese sa musia kresliť prehľadne, značky podľa STN, vlastné značky v legende, čiary rovnako hruné a rovnobežné s okrajom papiera, v zvláštnych prípadoch aj šikmo. Prístroje sa kreslia v základnej polohe - v stave pokoja, alebo vypnuté. Formáty výkresov A0 až A4 sa kresli na ležato, A5 na stojato. Vpravo dole je rohová pečiatka.

2. Rozdelenie schém

  1. Vysvetľujúce - zľahčujú štúdium činností zariadení, používajú sa na štúdium činnosti zariadení, používajú sa pri údržbe, oprave alebo navrhovaní zariadení.
    • bloková - znázorňuje vzťahy medzi blokmi, prenos energie sa kreslí čiarami
    • prehľadová - znázorňuje základné usporiadanie zaiadení, napríklad prehľad strojov vo fabrike
    • náučná (obdvodová) - je úplná schéma, ktorá zahrňuje všetky časti zariadenia. Používajú sa vo vyučovaní a vysvetľovaní činnosti obvodov.
  2. Zapojovacie schémy - obsahujú všetky podrobnosti na zapojenie. Kreslia sa v nich rôzne druhy vodičov, inštalačných rúrok a podobne. Svorky a prístrojové miesta sa kreslia podľa skutočnej polohy, sú vyznačené čísla svoriek a farby vodičov.
  3. Situačné schémy - zakresľujú sa do stavebných a strojárskych výkresov, tak aby sa dalo určiť kde bude umiestnené elektrické zariadenie. V strojníckych presne, v stavebných môže chýbať výška umiestnenia nad podlahou.

Obrázok č. 1: Schémy -

a) bloková, b) prehľadová, c) d) zapojovacia

3. Čítanie schém

Schému začíname čítať od zdroja napätia alebo vstupu signálu. Sledujeme prechod prúdu cez spotrebič až naspäť od zdroja, ale prechod signálu od vstupných po výstuné svorky.

4. Štandardné elektrotechnické značky

Rozmery značiek: rezistor 1:3 (4 x 12 mm), kondenzátor 1:4 (2 x 8 mm)

5. Popis značiek:

Pri vodorovných nad a apod, pri zvyslích vpravo a vľavo.

PrílohaVeľkosť
elk101.png3.36 KB
elk102.png1.48 KB
elk103.png18.19 KB
schemy.png43.27 KB

7. Elektrické stroje

Obsah

  1. Transformátor
  2. Syncrónne stroje
  3. Jednosmerné stroje
  4. Asynchrónny elektromotor
  5. Lineárny elektromotor
  6. Linky

1. TRANSFORMÁTOR

Princíp transformátora

Transformátor je nepohyblivý elektrický stroj, ktorý mení veľkosť striedavých napätí.

  1. Primárne vinutie (vstupná cievka) vytvára meniace sa magnetické pole privedeným striedavým prúdom. Je navinuté na jadre a je od neho elektricky izolované.
  2. Jadro prenáša energiu pomocou meniaceho sa magnetického poľa. Je vyrobené z magneticky mäkkého materiálu. Na zníženie strát vírivými prúdmi sa používajú lakované tenké plechy alebo ferit. Jadro môže mať tvar obdĺžnikov alebo môže byť toroidné = kruhové. Maximálny výkon transformátora je daný aj prierezom jadra a frekvenciou prúdu.
  3. Sekundárne vinutie (výstupná cievka) je tiež navinuté na jadre. Indukuje sa v ňom striedavý prúd.

Využitie transformátorov

Príklad využitia: elektrická rozvodná sústava, zváranie, nabíjačky, napájacie zdroje zariadení.

Transformátorové plechy

Transformátorové plechy sa vyrábajú z kremíkovej ocele šírky 0,35 a 0,5 mm. Existuje niekolko tvarov plechov:

  • Plechy EI, nazývané taky úsporný řez, lze vyrábět vysekáváním bez odpadu. Jsou nejrozšířenější. Kladou se na sebe buď střídavě pro síťové transformátory, nebo shodně pro tlumivky a transformátory se stejnosměrným sycením. V takovém případě se do mezery vkládá nemagnetický materiál určité tloušťky.
  • Tvar EE se používá zejména u miniaturních transformátorků.
  • Tvar M se využívá hlavně pro tlumivky. Vzduchová mezera je vytvořena již při výrobě plechu.
  • Tvar LL a UI se používá u plochých transformátorů. Všechny vinutí jsou často rozděleny na poloviny.
  • Výrobně odlišné jsou jádra tvaru C. Transformátorový plech tvaru dlouhého pásku je svinut do tvaru obdélníku se zaoblenými rohy a příčně rozříznut. Plochy řezu se musí hladce zabrousit. Takové provedení jádra transformátoru umožňuje o polovinu vyšší sycení, tím i vyšší přenášený výkon. Vinutí jsou rozdělena na poloviny.
  • Podobný způsob výroby mají toroidní jádra. Jádro zůstává vcelku, má proto nejvýhodnější magnetické vlastnosti. V amatérských podmínkách je navinutí takového transformátoru velmi obtížné.

Výpočet transformátora

Prevod transformátora p je pomer počtu závitov výstupnej N2 a vstupnej N1 cievky. Od prevodu transformátora závisí pomer výstupných a vstupných napätí a prúdov:

p = N2 / N1 = U2 / U1 = I1 / I2

Podľa prevodu delíme transformátory na znižujúce napätie p < 1, zväčšujúce p > 1 a oddeľovacie p = 1.

Príklad 1: Transformátor má vstupné vinutie N1 = 2 300, výstupné N2 = 120, vstupné napätie U1 = 230 V. Aké bude výstupné napätie U2?

U2 = U1 . N2 / N1 = 230 V . (120 : 2 300) = 12 V

Počet závitov na 1 Volt sa ráta:

n = 45 / S
kde je
n - počet závitov [-]
S - prierez jadra [cm2]

Príklad 2: Transformátor 230 V / 12 V má jadro s prierezom 10 cm2. Koľko závitov treba pre cievky?

počet závitov pre 1 volt: n = 45 / S = 45 / 10 = 4,5 závitov na Volt
cievka 230 V... n1 = 230 . 4,5 = 1 035 závitov
cievka 12 V... n2 = 12 . 4,5 = 54 závitov

Prierez jadra závislý od výkonu, frekvencie a tvaru jadra. Vypočíta sa:

S = (6 až 8 ) √(P/(k.f))
kde je
Koeficient 6 až 8 je daný tvarom plechu, pre M-plechy je 6-7, pre EI plechy 7-8. Konštanta k je činiteľom tvaru jadra, a pre plášťové jadro (M, EI) je =1, pre jadrový tvar (toroid, C) =2.

Príklad 3: Vypočítajte prierez jadra a počty závitov pre transformátor 240 V / 80 V pre výkon 3 kW (zváranie) a frekvenciu 1 kHz.

S = (6 až 8) √(P/(k.f))
S = 7 . √(P/(1.f)) = 7 . √(3000 W / 1000 Hz) = 7 . √3 = 12 cm2
záv/1V = 45 / S = 45 / 12 = 3,75
n1 = 3,75 záv/V . 240 V = 900 závitov
n2 = 3,75 záv/V . 80 V = 300 závitov

3-fázový transformátor

A. Rozmiestnenie vinutí:

B. Vnútorné zapojenie vinutí:

C. Zapojenie transformátora:

D. Hodnoty:

  • Združené napätie: Uz = Uf . √3
  • Výkon pri zapojení sekundáru trojuholník alebo hviezda na tej istej záťaži: Pt = Ph . 3

Príklad 4: Vypočítajte napätia a výkony transformátora zapojeného do hviezdy a do trojuholníka.

Uz = 240 V . 1,732 = 400 V
Ph = 1 kW, Pt = 1 kW . 3 = 3 kW

ELEKTROMOTORY A GENERÁTORY

Elektromotor je pohyblivý elektrický stroj, ktorý premieňa elektrickú energiu na mechanický pohyp. Generátor naopak premieňa mechanickú prácu na elektrickú energiu.

2. Synchrónne stroje

Princíp činnosti

Ak rovnomerne rozmiestnime po obvode kružnice 3 cievky, budú navvzájom otočené o 120°. Ak do ich stredu umiestnime tyčový magnet a rozkrútime ho, bude sa v cievkach indukovať 3-zázové napätie. Ak do cievok privedieme trojfázové napätie a magnet roztočíme, ostane sa točiť v otáčkach točivého magnetického poľa. Hovorí sa, že rotor sa otáča synchrónne. Napríklad pre frekvenciu napätia 50 Hz to bude 50 otáčok za sekundu, čo je 3000 otáčok za minútu.

V motorickej prevádzke statorové vinutie pretekané trojfázovým prúdom vytvorí vo vŕtaní stroja otáčavé magnetické pole, ktoré rotuje synchrónnou frekvenciou, teda frekvenciou napájacej siete. Rotorové vinutie (nazývané aj budiace vinutie) vytvára magnetický dvojpól, ktorého polarita je stála. Rotor sa nachádza vo vŕtaní stroja, teda pole statora interaguje s poľom rotora, čoho výsledkom je otáčanie rotora synchrónnymi otáčkami. Pri zaťažení sa otáčky rotora nezmenia, iba vznikne odchýlka rotorového poľa voči statorovému (rotor zaostáva za statorom), vyjadrená pomocou záťažného uhla. Zvyšovaním budiaceho prúdu v budiacom vinutí sa zvyšuje výkon synchrónneho motora (zvýšením mechanického krútiaceho momentu na hriadeli stroja) a znižuje sa magnetizačný výkon (nazývaný tiež jalový výkon) odoberaný zo siete, potrebný na vytvorenie a udržanie magnetického poľa statora. V tzv. prebudenej prevádzke stroj neodoberá zo siete magnetizačný výkon, ale ho do nej generuje.

Generátorová prevádzka:Ak otáča poháňací stroj (napr. turbína) nabudený rotor, indukujú sa v jednotlivých cievkach statora striedavé napätia, sínusového priebehu, ktoré sú v jednotlivých cievkach vzájomne časovo posunuté o 120°.

Ak pripojíme k svorkám statora trojfázovú záťaž (tzn., že alternátor zaťažíme), vinutím statora bude prechádzať striedavý elektrický prúd. Prechodom striedavého trojfázového prúdu vinutím statora, vzniká rovnako ako u asynchrónneho stroja otáčavé magnetické pole s otáčkami ns1, ktoré majú rovnakú rýchlosť otáčania ako rotor a jeho magnetické pole, sklz (rozdiel otáčok) stroja je teda nulový. Preto sa stroj nazýva synchrónny.

Generátor produkuje činný elektrický výkon, ktorý rastie so zvyšovaním budiaceho prúdu, pritom magnetizačný výkon pre statorové pole môže byť zo siete odoberaný alebo do siete generovaný tiež v závislosti od budenia.

Synchrónny kompenzátor je synchrónny stroj pracujúci naprázdno, dodávajúci len jalový výkon, čim výrazne odbremení alternátory v elektrárňach a prenosové vedenia. Používa sa na riadenie napätia a kompenzáciu účinníka v sieti. Sú umiestnené vo väčších rozvodniach, kde sú vybavené regulátorom budiaceho napätia na udržiavanie konštantného napätia v danej časti prenosovej sústavy.

Frekvencia svorkového napätia generátora je priamo úmerná otáčkam rotora podla vzťahu: f = ns . p / 60 ... kde ns - počet otáčok za minútu [min-1, RPM], p - počet polov [-]. Otáčky rotora elektromotora je daná vzťahom: ns = 60 . f / p

Príklad 5: Vypočítajte počet otáčok 4-polového elektromotora pripojeného na sieť 50 Hz.

ns = 60 . 50 / 4 = 750 RPM

Alternátor

Alternátor je synchrónny generátor, ktorý vyrába striedavý prúdu. Turboalternátory sú poháňané parou alebo plynovou turbínou a hydroalternátory vodnou turbínou. Automobilový alternátor obsahuje viac vinutí a usmerňovač, preto dodáva jednosmerný prúd.

Časti alternátora:

  • stator - 3 fázové vynutie z ktorého sa odoberá 3-zázové napätie
  • rotor - napájacie krúžky, cez ktoré sa privádza jednosmerný prúd do vinutí elektromagnetov s pólovými nástavcami, od počtu nástavcov závisí rýchlosť otáčania alternátora

Krokový motor

Klasické synchronne elktromotory sa v praxi používajú málo. Používajú sa špeciálne motory - krokový motor a servomotor.

Krokový motor je špeciálny druh viacpólového synchrónneho motora. Využíva sa predovšetkým tam kde je potrebné presne riadiť nie len otáčky, ale aj konkrétnu polohu rotora. Používajú sa v presnej mechanike (harddisk, DVD), regulačnej technike (posilovač riadenia auta), robotike a pod. Servomotor je výkonový krokový motor.

Základný princíp krokového motora je - prúd prechádzajúci cievkou statora vytvorí magnetické pole, ktoré pritiahne opačný pól magnetu rotora. Motor je schopný v tejto polohe presne stáť. Vhodnou kombináciou zapojenia cievok vznikne rotujúce krokové magnetické pole, ktoré nielen otáča rotorom, ale zabezpečuje aj jeho presnú polohu voči statoru. Kvôli prechodovým javom je rýchlosť otáčania motora limitovaná. Pri jej prekročení motor začne strácať kroky.

3. Jednosmerný elektromotor

Komutátor

Komutátor je rotačný mechanický prepínač vinutí rotora. Umožňuje otáčanie sa rotora, ak stator ma stacionárne magnetické pole.

Časti komutátora:

  1. lamely - kovové plôšky na otáčajúcom sa valci, k lamelám sú prispájkované jednotlivé vinutia
  2. kefky - privádzajú prúd na lamely, sú pružne pritlačené

Typy jednosmerných motorov

  1. Motor s permanentným magnetom v statore: Stator tvorí permanentný magnet. Rotor tvorí elektromagnet s pólami. Elektrický prúd do cievok rotora je privádzaný cez komutátor. Komutátor je rotačný prepínač vinutí, viď predchádzajúce učivo. Výkon motora je daný veľkosťou magnetu, preto sa používa iba pre malé motorčeky - v modelárstve, hračkách, ventilátoroch. Motor možno napájať iba jednosmerným napätím. Smer otáčania motora sa dosiahne prepólovaním motora, čiže zmenou polarity napájacieho napätia.
  2. Motor s elektromagnetom v statore: Stator je tvorený elektromagnetom ktorý môže mať ľubovoľnú veľkosť. Motor sa používa vo veľkých strojoch. Elektromotor možno napájať aj striedavým napätím, pretože prepólovaním statora sa prepóluje aj rotor a motor sa otáča stále tým istým smerom. Smer otáčania motora nemožno meniť prepólovaním motora.

Zapojenie statora a rotora:

U sériovo zapojeného statora sa krútiaci moment motora slabne s otáčkami, stojaci motor má najväčší záber. Motor sa používa ako štartér v aute, alebo ako trakčný pohon ? vlak, metro, električka, trolejbus.

U paralelne (derivačne) zapojeného statora sú otáčky menej závislé od záťaže motora. Navyše je možné prúd statora samostatne regulovať. Preto sa tento typ motora používa v strojoch, kde sú požadované rovnomerné otáčky.

Dynamo

Dynamo sa skladá zo statora tvoreného magnetom alebo elektromagnetom a rotora s vinutím a komutátorom. Konštrukčne sa v podstate jedná o jednosmerný elektromotor používaný k opačnému účelu.

Až do nástupu polovodičových usmerňovačov bolo dynamo najvýznamnejším zdrojom elektrickej energie. Komutátor funguje ako mechanický usmerňovač, prepína vinutia rotora tak, aby boli kolmé na smer magnetického poľa.

Zapojenie vinutí dynama:

Podla spôsobu zapojenia statora delíme dynamá na:

  1. dynamo s permanentným magnetom
  2. dynamo s cudzím budením - budiaci prúd zaisťovalo iné menšie dynamo
  3. derivačné dynamo - budiace vinutie zapojené paralelne so záťažou, vhodné pre malé prúdové odbery
  4. sériové dynamo - budiace vinutie zapojené do série so záťažou.
  5. kompaudné dynamo - kombinácia derivačného a sériového dynama. Jednalo sa o bežný typ v doprave a u strojov, kde je veľmi premenlivá záťaž.

4. Asychrónny elektromtor

Čím má väčšiu mechanickú záťaž, tým sa otáča pomalšie, a tým má väčší výkon.

Princíp

Konštrukcia: je jednoduchá, motor je spoľahlivý. Stator obsahuje trojfázové vinutie, ktoré vytvára otáčajúce sa magnetické pole. Rotor obsahuje klietku nakrátko, čo sú hrubé vodiče na koncoch skratované pospájaním. Rotor sa otáča pomalšie ako točivé pole statora, preto sa v ňom indukuje prúd a vzniká točivá sila.

Sklz S je pomer rozdielu otáčok rotora a magnetické poľa, ku otáčkam poľa rotora, sa nazýva a vyjadruje sa v %. Sklz je minimálny pri nezaťaženom motore, sila rotora je slabá, motor odoberá malý prúd. So záťažou rastie sklz, sila aj odoberaný prúd. Názov asynchrónny elektromotor vznikol z faktu ze otáčky rotora nikdy nebudú synchrónne s otáčajúcim sa poľom, budú nižšie.

S = 100 % . (ns - n) / ns ... kde ns - sú synchrnne otáčky pola statora, n - otáčky rotora

Sklz 2-plového motora je 10 %. Vypočítajte otáčky rotora.

ns = 60 . f / p = 60 . 50 / 2 = 1 500 min-1

S = 100 % . (ns - n) / ns ...

Používa sa v domácnostiach, priemysle, doprave. Jeho výkon sa pohybuje od stoviek wattov až do mnoho sto kilowattov. Postupne vytláča sériový elektromotor, používaný hlavne v pohonoch dopravných zariadení. Jednosmerné napájanie je elektronicky pretransformované na striedavé).

Zapojenie 3-fázového asynchrónneho elektromotora

Zapojenie 3-fázového motora pre správny smer otáčania:

Zapojenie do trojuholníka D:

Zapojenie do hviezdy Y:

Pripojenie 3-fázového asynchrónneho elektromotora

Motor funguje aj bez nulaku, preto je jedno či je transformátor zapojený do trojuholníka alebo do hviezdy. Pri zapojení vinutí motora do trojuholníka sa združené napätie rozloží na vinutiach na fázové napätie.

Vytvorenie točivého magnetického pole pomocou kondenzátoru a 1 fázy

Zapojenie 1-fázového elektromotoru s kondenzátorom:

Zapojenie 3-fázového motoru s kondenzátorom. Rozbehový moment motoru se sníži o 30-40% a výkon poklesne na 70-80%:

Výpočet kapacity kondenzátora: C = 109 . P . tg ϕ / (2 . π . f . U2) ... [μF, W, -, Hz, V]

Príklad 6: Vypočítajte kapacitu kondenzátora potrebného na pripojenie elektromotora s výkonom 100 W a účinníkom 0,85 na 1 fázu s napätím 230 V.

cos ϕ = 0,85 ... ϕ = 31,8° ... tan ϕ = 0,62
C = 109 . P . tg ϕ / (2 . π . f . U2) = 109 . 100 W . 0,62 / (2 . 3,14 . 50 Hz . (230 V)2 ) = 3 732 μF = 3,7 mF

Štítok elektromotora:

Na štítku elektromotora je vyznačené na aké napätie je jeho vinutie. Napríklad:

  • 400 Δ = je pre združené napätie 400 V, treba ho zapojiť do trojuholníka,
  • 230 Y = je pre fázové napätie 230 V, treba ho zapojiť do hviezdy.

Výkon elektromotora závisí od jeho vinutia a pripojeného napätia.

  1. Vinutie je pre trojuholník, pripojíme naňho:
    • združené napätie (400 V) = pôjde na normálny výkon
    • fázové napätie (230 V) = pôjde na 1/3 výkon
  2. Vinutie je pre hviezdu, pripojíme naňho:
    • združené napätie (400 V) = pôjde na 3-násobný výkon (zhorí)
    • fázové napätie (230 V) = pôjde na normálny výkon

Zdôvodnenie:

P = U2 / R
Uz = √3 . Uf
Uf = Uz / √3

1b) Pf = Uf2 / R = (1/√3 . Uz)2 / R = 1/3 . Uz2 / R
2a) Pz = Uz2 / R = (√3 . Uf)2 / R = 3 . Uf2 / R

6. Lineárny elektromotor

- je mnohopólový rozvinutý elektromotor. "Stator" je roztiahnutý do dĺžky, nehýbe sa. "Rotor" sa pohybuje nad statorom, vznáša sa. Prúd sa privádza do statora alebo rotora pomocou káblov. Lineárny asynchrónny elektromotor sa používa na pohon vlakov, napríklad rýchlovlak Maglev pri Hamburgu v Nemecku. Lineárny servomotor sa používa v posilovačoch riadenia auta a v CNC strojoch.

Linky

  1. Výpočet transformátora: http://www.dmaster.wz.cz/postupy/trafo/trafo.htm , http://pandatron.cz/?217&vypocet_trafa , http://svetelektro.com/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&p=63518 , programy: http://www.ussoft.cz/ .
  2. Učebný text na wikipédii: http://sk.wikipedia.org/wiki/Elektromotor
  3. Synchronny elektromotor: http://www.elektrotechnika.6f.sk/index.php?option=com_content&view=artic...
  4. Animácia výroby motorov: http://www.youtube.com/watch?v=yDLrGMyj5ZI
  5. Aasynchrónny elektromotor ... zapojenie: http://home.tiscali.cz/cz076422/zapoj/zapoj.htm , http://www.etmslovensko.sk/index.php/rubriky/energetika/449-oznaenie-vyv... , http://diskuse.elektrika.cz/index.php/topic,10219.0.html . výkon, sklz: http://referaty-seminarky.sk/asynchronne-stroje--mo-20/ , motorové kondenzátory: http://www.edunet.souepl.cz/~weisz/dilna/e_vyp/rozkond.php
  6. Lineárne elektromotor ... princíp lineárneho krokového motora: http://pavel.lasakovi.com/projekty/elektrotechnika/linearni-motor/ , ukážka činnosti lineárnych krokových motorov: http://www.youtube.com/watch?v=TPCgbfWZ6IQ , ukážka princípu levitácie a pohybu lineárneho motoru: http://www.youtube.com/watch?v=IPkaWKk2Hio

3. Otázky na opakovanie

  1. Vymenujte časti transformátora a napíšte na akom fyzikálnom princípe fungujú.
  2. Nakreslite vnútorné zapojenie transformátora hviezda - trojuholník, Yd.
  3. Akú funkciu majú tieto časti alternátora: rotor, stator, pólové nástavce, diódový mostík, regulátor?
  4. Akú funkciu má komutátor a je časti: lamely a kefky?
  5. Vypočítajte počet otáčok 4-pólového elektromotora pripojeného do siete 50 Hz.
  6. Aký je rozdiel vo vlastnostiach medzi sériovým a derivačný (paralelným) zapojením jednosmerného elektromotora a dynama?
  7. Bude sa točiť jednosmerný elektromotor ktorý má vinutý rotor aj stator, ak ho pripojíme na striedavý prúd? Ako sa dá potom zmeniť smer otáčania?
  8. Na čo je klietka v asynchrónnom elektromotore? Treba ju napájať prúdom?
  9. Nakreslite zapojenie asnychrónneho elektromotora do trojuholníka a hviezdy.
  10. Na elektromotore je tento štítok:

    Vypočítajte činný, jalový a zdanlivý výkon.

  11. Možno elektromotor z predchádzajúceho príkladu zapojiť do trojuholníka a do hviezdy? Aký bude mať výkon elektromotor v týchto zapojeniach?
  12. Uveďte príklad použitia lineárneho elektromotora, servomotora a krokového motora.

Doplniť prečo a ako sa mení krútiaci moment sériového a derivačného elektromotora. Prečo je odmocnina 3 na výkon. Vypočítať ukážkovo jeden štítok.

PrílohaVeľkosť
hviezda.jpg7.87 KB
lom.jpg10.84 KB
tramsformator1.gif6.98 KB
transformator2.jpeg1.87 KB
transformator3.jpg2.01 KB
transformator4.png16.69 KB
transformator10kV.jpg22.61 KB
transformatorVVN.jpg33.56 KB
trojuholnik.jpg10.45 KB
TransformatorCastiZnacka.png51.89 KB
TransformatorPrax.png667.5 KB
ZapojenieVinuti3fTransformatora.png12.17 KB
hoduhol.png34.26 KB
ZapojenieJednosmernehoElektromotora.png22.29 KB
Komutator.png86.63 KB
PrincipDynama.png202.85 KB
ZapojenieDynama.png33.12 KB
HistorickyAlternator.png313.35 KB
3fTransformator.png16.64 KB
AsynchronnyElektromotor.png241.98 KB
LineranyMotor.png229.3 KB
Zapojenie3fElektromotora.png2.6 KB
Zapojenie3fElektromotoraTrojuholnik.png8.88 KB
Zapojenie3fElektromotoraHviezda.png10.39 KB
StitokElektromotora.jpg181.38 KB
TvarJadraTransformatora.PNG5.09 KB
3FazovyStroj.png50.74 KB
stitok2.jpg24.92 KB
Pripojenie3fae.png14.52 KB
alternator.png300.62 KB

1. Elektrické stroje

1.Transformátor

Transformátor je netočivý elektrický stroj, ktorý mení veľkosti striedavých napätí a prúdov.

Využitie: elektrická sústava, zváranie, spájkovačka, nabíjačky, zdroje LED.

Časti transformátora - princíp:

  1. Vstupná cievka - vytvára meniace sa magnetické pole v jadre privedeným striedavým prúdom.
  2. Jadro - je teleso z magnetického materiálu. Prenáša energiu medzi cievkami pomocou striedavého magnetického poľa.
  3. Výstupná cievka - indukuje sa v nej striedavý prúd zo striedavého magnetického poľa jadra.

Jadro je obvykle zo železných lakovaných plechov alebo z feritu. Tvar môže mať ako obdĺžnik, dvojitý obdĺžnik alebo toroid = pneumatika. Veľkosť výkonu transformátora je daná prierezom jadra a frekvenciou striedavého prúdu.

Značka transformátora:

2. Prevod transformátora

Prevod transformátora n je číslo určujúce pomer napätia na výstupnej a vstupnej cievke U2 a U1, a je rovné pomeru závitov týchto cievok N2 a N1.

n = N2 / N1 = U2 / U1

Podľa hodnoty n rozdeľujeme transformátory na:

  • zväčšujúce napätie n > 1
  • zmenšujúce napätie n < 1
  • oddeľovacie n = 1

Príklad:

Transformátor má na vstupnej cievke 230 V a 400 závitov. Na výstupnej cievke má 40 závitov. Vypočítajte napätie na sekundárnej cievke:

n = N2 / N1 = 40 / 400 = 0,1

n = U2 / U1

U2 = n . U1

U2 = 0,1 . 230 V = 23 V

Záver: Na výstupnej cievke je napätie 23 V.

3. 3-fázový transformátor

3-fázový transformátor obsahuje jadro s 3-ma stĺpikmi pre dvojice cievok pre jednotlivé fázy. Vstupné cievky sa označujú ako U, V, W, výstupné ako u, v, w.

obrázok 1

Cievky (polovice) transformátora možno zapojiť:

A) do hviezdy (Y, y):

obrázok2

B) do trojuholníka (D, d)

obrázok 3

C) lomenej hviezdy (Z, z)

4. SYNCHRÓNNE STROJE

Motorová prevádzka:

Napätie v jednotlivých fázach je posunuté o 1/3 periódy = 120 stupňov. Ak cievky pre jednotlivé fázy umiestnime do kruhu s odstupom 120 stupňov, vznikne točivé magnetické pole. Magnet alebo elektromagnet sa bude otáčať v tomto poli rovnakou rýchlosťou ako sa otáča pole. Cievky vytvárajúce pole sa nazývajú stator, otáčajúci sa (elektro)magnet sa nazýva rotor. Vinutia v oboch častiach sú uložené v plechovej konštrukcii, ktorá vedie magnetické pole. Rýchlosť otáčania, teda počet otáčok za minútu RPM závisí od počtu sád vinutí statora:

  • 1 sada = 50 otáčok za sekundu = 3000 RPM
  • 2 sady = 25 otáčok za sekundu = 1500 RPM
  • 3 sady = 1000 RPM
  • 4 sady = 750 RPM

Sila/výkon ktorou pôsobí točiaci sa magnet je úmerná posunu smeru severu magnetu a okamžitému smeru otáčajúceho sa poľa, takzvaný záťažový uhol φ. Pri veľkom φ sa motor zastaví.

Generátorová prevádzka:

Ak (elektro)magnet rotoru točíme, napríklad pomocou turbíny elektrárne, vzniká v rotore 3-fázové napätie. Napätie / výkon generátora je priamo úmerná prúdu na rotore.

5. ASYNCHRÓNNE ELEKTROMOTORY

Ak umiestnime kovový predmet do otáčajúceho sa magnetického poľa, indukujú sa v ňom prúdy, ktoré vytvárajú vlastné magnetické pole a predmet sa začne otáčať. Rýchlosť otáčania je menšia ako rýchlosť poľa, inak by sa v predmete neindukoval prúd. Rotor asnchrónneho elektromotora obsahuje hrubé vodiče spojené krúžkami, čím vznikne klietka. Výkon elektromotora je úmerná sklzu, čo je pomer otáčania rotora a poľa statora. Pri mechanickom zablokovaní motora, keď stojí, môže motor zhorieť. Tento elektromotor možno zapojiť do trojuholníka aj do hviezdy.

Zapojenie do trojuholníka D:

Zapojenie do hviezdy Y:

Štítok elektromotora:

6. Výkon 3-fázového elektromotora

Na štítku elektromotora je vyznačené na aké napätie je jeho vinutie. Napríklad:

  • 400 Δ = je pre združené napätie 400 V, treba ho zapojiť do trojuholníka,
  • 230 Y = je pre fázové napätie 230 V, treba ho zapojiť do hviezdy.

Výkon elektromotora závisí od jeho vinutia a pripojeného napätia.

  1. Vinutie je pre trojuholník, pripojíme naňho:
    • združené napätie (400 V) = pôjde na normálny výkon
    • fázové napätie (230 V) = pôjde na 1/3 výkon
  2. Vinutie je pre hviezdu, pripojíme naňho:
    • združené napätie (400 V) = pôjde na 3-násobný výkon (zhorí)
    • fázové napätie (230 V) = pôjde na normálny výkon

Zdôvodnenie:

P = U^2 / R
Uz = √3 . Uf
Uf = 1/√3 . Uz

1.b) Pf = Uf^2 / R = (1/√3 . Uz)^2 / R = 1/3 . Uz^2 / R
2.a) Pz = Uz^2 / R = (√3 . Uf)^2 / R = 3 . Uf^2 / R

7. Komutátorový elektromotor

Komutátorový elektromotor využíva príťažlivú magnetickú silu rotora a statora. Krútivý moment je len v určitej plohe vinutia. Aby sa mohol motor krútiť, vinutia treba prepínať.

Komutátor je otáčajúci sa prepínač vinutí. Obsahuje medené plôšky = lamely, na ktoré sú pritlačené 2 kefky (uhlíky) na protiľahlej strane. Pri otáčaní sa prepínajú vinutia. Na kefky je privedené napätie.

Ak je stator tvorený trvalým magnetom (malé motorčeky), motor možno napájať len jednosmerným prúdom. Pri zmene polarity sa motor otáča opačne.

Ak je stator tvorený elektromagnetom = je vinutý, motor možno napájať striedavým aj jednosmerným napätím. Pri zmene polarity napätia sa motor otáča stále jedným smerom.

9. Automobilový alternátor

Je to v princípe synchrónny generátor, to znamená že rotor je tvorený elektromagnetom, ktorý v statore induje napätie s rovnakou uhlovou frekvenciou akou sa otáča rotor.

Nemá stabilné otáčky, a aby vytváral stabilné napätie, treba regulovať prúd v statore pomocou regulátora.

Pracuje aj pri nízkych otáčkach, preto má viac sád vinutí a elektromagnet rotora má pólové nástavce, ktorými vytvára viac severných a južných pólov rotora.

Striedavý 3-fázový prúd statora je usmernený diódovým usmerňovačom:

obrázok

Fázory

V XY súradnicovej sústave je bod definovaný dvojicou hodnôt [x, y]. V polárnej súradnicovej sústave je bod definovaný vzdialenosťou od stredu a uhlom oproti referenčnej priamek prechádzajúcej stredom.

- - - obrázky XY súastavy a polárnej sústavy - - -

Fázor je otáčajúci sa vektor vyličiny v polárnej súradnicovej sústave. Fázory sa zakresľujú nehybné a je medzi nimi uhol posunu.

- - - orázky fázoru U a I v polárnej sústave, a priebeh u a i, pre cievku a kondenzátor

9. ÚČINNÍK cos(φ)

Polárne súradnice vyjadrujú bod na ploche momocou vzdialenosti od stredu a uhlu natočenia okolo stredu.

-- obr. 1 --

Fázor je vektor U, I, alebo P striedavého prúdu vyjadrený v polárnych súradniciach. Uhol 360 stupňov vyjadruje periódu striedavého napätia. Fázory U, I, P sa otáčajú, ale zakresliť ich možno stacionárne s ich vzájomnými uhlovými posunmi.

-- obr. 2 --

Činný výkon P [W] je taký, ktorý koná prácu.

Jalový výkon Q [VA] je taký, ktorý sa bez úžitku vracia späť do siete fázovo posunutý. Vzniká napríklad na indukčnosti elektromotora.

Zdanlivý elektrický výkon S (var) je vektorový súčet činného a jalového výkonu.

Účiník cos(φ) [%] je pomerem činného a zdanlivého výkonu. Uhol φ je medzi fázormi P a S.

-- obr. 3 --

Príklkad 1: Elektromotor má na štítku 1,1 kW a cosφ = 0,87. Vypočítajte činný výkon = užitočná práca, a zdanlivý výkon = odoberaný zo siete.

činný výkon P = 1,1 kW
Zdanlivý výkon S = P / cosφ = 1,1 kW / 0,87 = 1,26 kVA

Odvodenie vzorca:
cosφ = P / S // x S
S . cosφ = P // : cosφ
S = P / cosφ

Príklad 2: Elektromotor má na štítku: 380 V, 0,73 A, 180 W. Určte činný a zdanlivý výkon.
S = 277,4 VA
P = 180 W
cosφ = 180 : 277 = 0,65

Otázky na opakovanie

  1. Aké časti má transformátor a akú majú funkciu?
  2. Nakreslite zapojenie transformátora do hviezdy a do trojuholníka. Vyznačte fázy, vyrovnávací vodič, fázové a združené napätie.
  3. Akú sú otáčky synchrónneho elektromotora pri 1,2,3 a 4 sadách vinutí?
  4. Aký je princíp činnosti synchrónneho, asynchrónneho a komutátorového elektromotora. Akým napätím ich možno napájať?
  5. Nakreslite zapojenie svorkovnice asynchrónneho elektromotora do trojuholníka a hviezdy.
  6. Podľa štítku určte činný a zdanlivý výkon, a účinník.
  7. Na štítku dvoch motorov sú údaje 400V Δ a 230V Y . Koľkokrát väčší alebo menší výkon bude mať motor pri zapojení do trojuholníka a do hviezdy?
  8. Aké časti má automobilový alternátor a akú majú funkciu? Nakreslite zapojenie 3-fázového usmerňovača.
  9. Nakreslite fázory U, I, P, Q, S pre elektromotor.

8. Elektrické prístroje

Obsah

    Linky
  1. Spájacie
  2. Spínacie
  3. Istiace
  4. Ochranné
  5. Rozvádzače

Linky

  1. http://elektronika-me-hobby.michal-kolesa.cz/
  2. Motorové spúšťače: http://www.aplik.sk/sk/Produkty/Motorove-spustace.alej
  3. Elektrické prístroje NN a VN: http://ssjh.sk/dexorix/zae-84.html
  4. Elektroinštalácia: http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektroinstalace
  5. Ističe - ukážka: http://www.e-hess.sk/?hess=produkt&url=istic-e6000e

Kontaky stykom prenášajú prúd. Jeden kontakt je pevný a druhý pohyblivý. Kontaky sa opotrebúvajú opaľovaním oblúkom a mechanickým oderom. Oblúk vzniká pri vypínaní väčších prúdov. Pred oblúkom chráni zhášacia (deionizačná) mriežka a chladenie.

1. Spájacie

Zásuvka je súčiastka určená na pripojenie elektrických spotřebičov k elektrickej sietí alebo inému zdroju prúdu. Zásuvka tvorí nepohyblivú čásť zásuvkového spojenia. Protikusom je vidlica (zástrčka). Zásuvka je pevne spojená so stenou budovy, rozvadzača alebo stroja. Vidlica je súčasťou pohyblivého prívodu (káblu) k inému elektrickému zariadeniu, alebo je priamo čásťou tohto zariadenia (zásuvkový adaptér). Spojka je pohyblivá zásuvka, montovaná na predlžovací kábel a možno do nej zasunúť vidlicu. Prívodka je zabudovaná napevno do steny, alebo stroja, má ale kolíky ako vidlica a možno na ňu nasunúť spojku na konci predlžovacieho prívodu. Rozbočnica rozvetvuje obvod, vytvára viac prípojných miest. Svorky spájajú časti obvodu napevno. Môžu ich aj rozvetvovať.

Zapojenie sieťových zásuviek, L - je fáza, N - nulak, PE - ochranný vodič, PEN - uzemnený nulak:

2. Spínacie

Spínač alebo vypínač je súčiastka určená na spojenie alebo rozpojenie elektrického okruhu. Vyhotovenie môže mať ako mechanické, elektromagnetické, elektronické hydraulické alebo tlakovzdušné zariadenie.

Odpájač sa používajú na zapájanie a odpájanie elelktrických obvodov bez zaťaženia a na viditeľné odpojenie elektrického zariadenia od napätia. Používa sa v stave, keď bol obvod už predtým vypnutý vypínačom. Ide o bezpečnostnú funkciu pri práci na vypnutom (odpojenom) elektrickom zariadení. Vyhotovenie môže mať nožové, rotačné, sklápacie a nožnicové (pantografické).

Prepájač sa podobá nožovým odpájačom; možno nimi oddelene spínať dva rôzne nazaťažené elektrické obvody.

Stýkač je to diaľkovo ovládaný prístroj určený pre časté a krátkodobé spínanie väčších prúdov, motorov. Musí zapínať 8-12 násobok menovitého prúdu a vypínať 6-8 násobok menovitého prúdu.

3. Istiace

- chránia obvody pred skratom a preťažením.

Ističe sú samočinné istiace prvky chrániace obvod pred nadprúdom. Istič má menovitý prúd, po jeho presiahnutí odpojí kontakty. Menovité prúdy sú odstupňované, napríklad 1, 2, 3, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63 A. Istič má 2 spúšte ktoré odpájajú kontakty: 1. Elektromagnetická spúšť reaguje hneď (desatiny sekundy) na skrat a je tvorená elektromagnetom. 2 Tepelná spúšť reaguje s oneskorením (minúty) na malé nadprúdy a je tvorená bimetalom. Okrem hlavných kontaktov istič má aj vedľajšie (opaľovacie) kontakty, ktoré šetria hlavné kontakty pred oblúkom. Oblúk je zhášaný v zhášacej komore (deionizačnej mriežke), do ktorej opaľovacie kontakty ústia. Vypínací prúd ističa je vyšší ako menovitý, možno ho nastaviť. Charakteristiky ističov sú označené písmenami: B - pre ochranu vedení, C - pre zariadenia všeobecne, D - pre zariadenia s vysokými prúdovými nárazmi. Napríklad označenie ističa C 20 znamená menovitý prúd 20 A a chrakteristiku C.

Poistky chránia obvod pred naprúdom. Obsahujú tavný drôtik, ktorý sa pri určitom prúde pretaví a takto rozpojí obvod. Tavný drôtik sa nesmie opravovať, prepálenú poistku treba vymeniť. Podľa času vypnutia sa poistky delia na: pomalé S (slow), normálne T (time), rýchle F (fast).

Výhoda poistiek je že sú malé, lacné a okamžite vypínajú pri nižšom prúde ako ističe. Výhodou ističa je opakované zapnutie obvodu, netreba kupovať nové poistky, a možnosť nastaviť vypínací prúd.

4. Ochranné

- chránia obvod a ľudí pred nebezpečným prúdom a prepätím.

Prúdový chránič - vypína ak prúd tečie mimo elektrický obvod. Pre ochranu ľudí má byť citlivosť 0,03 A, vypne za 0,2 s.

Zvodič prepätia má za účel odviesť vysoké napätie, obvykle z blesku, do zeme. Obsahuje iskriská alebo varistory. Funkčnosť varistoru je signalizovaná svetlielkom. Časť s varistorom je vymeniteľná. Pri údere blesku sa môže v elektroinštalácii indukovať nebezpečné napätie, je to takzvaný nepriamy úder blesku.

Triedy zvodičov:

  1. zvodič bleskového prúdu
  2. zvodič prepätia
  3. obmedzovač prepätia

Spúšťač elektromotra - obsahuje stýkač, ktorým sa zapína a vypína elektromotor. Obsahuje aj istič, ktorý chráni elektromotor pred skratom, preťažením a behom na 2 fáze. Možno zvoliť veľkosť prúdu spúšťača. Jemný spúšťač elektromotora obsahuje elektroniku na obmedzenie záberových prúdov pri spúšťaní. Záberové prúdy možno obmedziť aj frekvenčným meničom. Ide o drahé prístroje (aj s displejom). Funkcie teda sú - zapínanie, istenie a obmedzenie rozbehového prúdu elektromotora.

5. Elektrické rozvádzače

Rozvádzač je konštrukčný celok, na ktorom sa sústreďujú všetky elektrické prístroje podľa potrieb ovládaného zariadenia. Napríklad domový rozvádzač obsahuje poistky, ističe, schodiskový časovač a elektromer. Konštrukčne môže byť rozvádzač v ráme, môže mať predný panel s prístrojmi alebo dvierka. Vysokonapäťové rozvádzače môžu byť na posuvnom podvozku, aby sa uľahčil prístup k nim.

PrílohaVeľkosť
PrudovyChranic.png90.94 KB
ZvodicBleskovehoPrudu.jpg39.88 KB

2. Elektrické prístroje

1. Vodiče

Elektrické káble obsahujú:

  • vodiče - dôty pre pevné káble, alebo lanká pre pohyblivé káble
  • izolácie - lak, PVC, PE
  • výstuž - oceľový drôt
  • elektromagnetické tienenie - medená alebo hliníková rúrka alebo úplet odtieni vysokofrekvenčné žiarenie a nízkofrekvenčnú elektrickú (NF) zložku, krútenie vodičov potlačí NF magnetickú zložku a presluch medzi káblami.

Prierez vodiča musí byť dostatočný aby sa v danom prostredí uchladil a neroztavila sa alebo nezhorela izolácia. Vodič musí odolať maximálnemu povolenému prúdu aj krátkodobému skratu.

Farebné značenie vodičov

Holé vodiče:

  • krajný (fázový): oranžová s doplnkovým označením čierne priečne pruhy = poradie fázy
  • stredný (neutrálny): svetlomodrý
  • ochranný: zelenožltý

Izolovaný v striedavej sústave

  • fáza: čierny, hnedý, šedý
  • stredný (neutrálny): svetlomodrý
  • ochranný: zelenožltý

Izolovaný v jednosmernej sústave

  • kladný pól: červený
  • záporný pól: tmavomodrý
  • stredný (neutrálny): svetlomodrý
  • ochranný: zelenožltý

2. Ochranné zariadenia

Poistky sú určené na jednorázové prerušene obvodu, ak ním tečie niekoľkokrát o pár desiatok percent väčší ako povolený po dobu niekoľkých minút, až po niekoľkokrát väčší prúd po dobu zlomku sekundy. Obsahujú tavný drôtik, ktorý sa prechádzajúcim veľkým prúdom roztaví. Poistky sa nesmú opravovať, vymieňajú sa. Poistky sa používajú tam, kde nedochádza často k nadprúdom alebo je k dispozícii malý priestor, napríklad v osobnom aute.

Ističe fungujú rovnako ako poistky, ale možno ich znova zapnúť a majú väčšie rozmery. Používajú sa tam, kde sa naprúd vyskytuje častejšie, napríklad v domácnostiach. Hodnota povoleného prúdu je vyznačená na ističi, spolu s rýchlosťou reakcie, pre domácnosti je to B.

Príklad1: V domácnosti je zásuvkový istič na 16 A. Spočítajte prúd, ktorý by sa zo zásuviek odoberal po pripojení všetkých spotrebičov v domácnosti.
elektrická rúra: 10 A rýchlovarná konvica: 10 A
práčka: 10
vysávač: 3 A
televízor: 1 A
počítač: 1 A
spolu: 35 A

Prúdový chránič odpája obvod ak prúd tečie mimo obvod. Má malý vypínací prúd, pre ochranu ľudí 0,03 A, pre stroje 0,1 A.

Zvodič prepätia

Rozbehové zariadenia elektromotorv

3. Elektrické siete

a) Vodiče a napätia na transformátore v zapojení hviezda:

Označenie vodičov: L1, L2, L3 - fázy, N - vyrovnávací vodič = nulak

Označenie napätí: Uf - fázové napätie, medzi fázou a nulakom. Uz - združené napätie, medzi dvoma fázami

b) Typy sietí:

Siete majú transformátor zapojený do hviezdy. Obsahujú 3 fázy: L1, L2, L3. Jednotlivé typy sietí sa líšia zapojením spoločného bodu transformátora.

Okrem siete IT majú všetky siete spoločný bod transformátora uzemnený.

TNC má zo spoločného bodu vyvyedený kombinovaný vodič PEN, ktorý má funkciu neutrálneho N aj ochranného PE vodiča.

TNS má zo spoločného bodu vyvedené dva vodiče, neutrálny N a ochranný PE.

TN-C-S má zo spoločného bodu vyvedený 1 vodiče PEN, ktorý sa ďalej, napríklad v dome, rozvetvuje na samostatné vodiče N a PE. Ide o kombináciu sietí TNC a TNS.

TT má vyvedený len vodič N. Vodič PE je uzemnený a nie je spojený s N.

IT má izolovaný uzol. PE je uzemnený.

c) Zapojenie zásuviek

1-fázové zásuvky:

2-vodičové zapojenie sa nachádza v starších budovách, fáza sa dávala vľavo a nulak vpravo, aby správne fungovala ochrana osôb. V novostabnách musí byť 3 vodičový rozvod so samostatným ochranným vodičom. Istia sa pracovné vodiče, ochranný vodič nesmie byť istený ani nijak prerušený.

3-fázové zásuvky:

4. Ochrany

Ľudí zabíja prúd nad 0,1 A po dobu nad 1 sekundu, a škodí im silné elektromagnetické pole. Vodiče sa rýchlo prehrejú a poškodí sa ich izolácia, ak nimi tečie prúd niekoľkokrát vyšší ako je povolený.

1) Ochrana ĺudí pred nebezpečným dotykom

a) Opatrenia

  • Izolácia spotrebičov a káblov zabráni nebezpečnému dotyku.
  • Vodivé pospájanie kovových krytov a konštrukcií zabráni vzniku rozdielu napätía medzi nimi.
  • Poloha mimo dosah ľudí zabráni nebezpečnému dotyku.

b) Prístroje - vyhodnocujú nežiadúci prúd a zareagujú. Prúd sa uzatvára podľa typu siete, cez ochranný vodič alebo cez zem.

  • Ističe alebo poistky: Ochranný vodič je pripojený na kovovú kostru. Ak sa na kostru dostane fázové napätie, tak nastane skrat a ten vypne prístroj. Ak prúd tečie cez zem, musí byť uzemnenie dostatočne kvalitné, aby vznikol dostatočne veľký prúd. Ochrana nemusí fungovať, ak je prerušené vodivé spojenie medzi pospájanými chránenými časťami, naopak s uzemnením môže vzniknúť nebezpečný rozdiel napätí.
  • Prúdový chránič vypne, ak prúd nad 0,03 A tečie mimo obvod. Uzemnenie nemusí byť kvalitné.
  • Bleskoistky zvedú vysoké napätie.
  • Dopytový odpojovač vypne napätie, ak sa neodoberá žiaden prúd. Tým sa dočasne odstráni nebezpečné napätie aj pole.

2) Ochrana káblov:

  • Ističe alebo poistky vypnú ako bolo popísané. Ochrana funguje aj pri prerušení pospájania kovových častí.
  • Kovová trúbka zabráni vysokofrekvenčnému rušeniu dátových káblov.
  • Rôzny počet krútení na meter zabráni rušeniu medzi jednotlivými pármi vodičov v dátovom kábli.
  • Feritová rúrka na vodiči zabráni VF vyžarovania do kábla z prístroja.

3) Tienenie - zabráni vyžarovaniu elektromagnetického poľa.

  • Kovová trubička, doska alebo náter odtieni vysokofrekvenčné žiarenie, a elektrickú zložku nízkofrekvenčného poľa. Pre nízke frekvencie musí tienenie uzemnené, a nesmie byť spojené s neutrálnym vodičom. Magnetické NF tienenie sa realizuje špeciálnymi feromagnetickými zliatinami.
  • Krútenie vodičov obmedzí magnetickú zložku poľa.

Príklad 1: Aký odpor musí mať uzemnenie, aby sa cez neho vypol istič na 16 A pri napätí 230V?
R = U : I = 230 V : 16 A = 14 Ohmov.
Odpoveď: Uzemnenie musí mať odpor menší ako 14 Ohmov.

Príklad 2: Aký odpor musí mať uzemnenie, aby sa cez neho vypol prúdový chránič na 0,03 A pri 230 V?
R = U : I = 230 V : 0,03 A = 7667 Ohmov.
Odpoveď: Uzemnenie musí mať odpor menší ako 7 kiloOhmov.

Príklad 3: Cesta poruchového prúdu cez poistky, vodič PE, PEN, alebo zem.

Príklad 4: Domová inštalácia

Príklad 5: Svorkovnica pre osvetlenie

Meracie prístroje

Voltmeter má veľký vstupný odpor, aby neovplyvňoval merané napätie. V multimetri má spoločnú svorku s ohmmetrom.

Ampérmeter ktorý meria priamo, má malý vstupný odpor, aby neovplyvňoval meraný prúd. Zapája sa medzi prerušený vodič obvodu. V multimetri má samostatnú svorku. Nesmie sa zapojiť na zdroj napätia, lebo vznikne skrat a prístroj sa poškodí. Kliešťový ampérmeter meria prúd nepriamo, kliešte prístroja sa uzatvoria okolo meraného vodiča.

Wattmeter

Osciloskop

Chyby merania

PrílohaVeľkosť
Zapojenie3fazovychZasuviek.png15.91 KB
SietPriklad1.png15.44 KB
ZapojenieSvorkovniceSvetla.png13.23 KB

9. Elektrická energia

Obsah

    Linky
  1. Elektrická energia - výroba, označovanie napätí, používané napätia, rozvodná sieť
  2. Bezpečnosť - značenie vodičov: príklad, farebné a kódové, izolácia, nulovanie, zemnenie, pospájanie, prvá pomoc, hasenie požiaru, nebezpečný prúd, bezpečné napätia
  3. Siete - význam písmen, pripojenie poruchových zariadení, zapojenie zásuviek
  4. Otázky na opakovanie

Linky

1. Elektrická energia

Výroba elektrickej energie

Bloková schéma elektrárne: a) tepelná, b) jadrová

  • Tepelná elektráreň - spaľovaním paliva (uhlie, plyn, biemasa) vzniká z vody para, tá roztáča turbínu spojenú s alternátorom. V chladiacej veži sa voda skvapalní. Spustenie tepelnej elektrárne trvá niekoľko dní.
  • Jadrová elektráreň - princíp ako tepelná, ale na ohrev sa používa jadrový reaktor. Kôli radiácii je teplo predávané cez výmenník tepla, sú oddelené 2 okruhy s vodou - primárny a sekundárny.
  • Vodná elektráreň - na turbínu ( http://sk.wikipedia.org/wiki/Turb%C3%ADna ) je pripojený alternátor. Velké vodné elektrárne sa stavajú prehradením riek, malé pomocou malých vodných stavieb ...
  • Fotovoltaika - priama premena slnečného svetla na elektrické napätie na kremíkových (monokrištalických, alebo polykryštalických) článkoch. Vhodné na domáce použitie, masovému nasadeniu bránia dimenzovanie prenosovej sústavy a fakt že všetky fotovoltaické elektrárne musia byť zálohované inými elektrárňami, ktoré môžu pracovať aj bez svetla.
  • Veterná elektráreň - na veternú turbínu (...) je pripojený alternátor. Vhodné iba na miesta kde často fúka vietor (more, vrchol kopcov, velké roviny).
  • Iné tepelné elektrárne - slnečná (koncentruje slnečné svetlo zrkadlami a zohrieva tekutinu), hydrotermálna (geologické vrty).

Označovanie napätí:

  • MN - malé napätie - do 50 V
  • NN - nízke napätie - do 600 V
  • VN - vysoké napätie - do 30 kV
  • VVN - velmi vysoké napätie - do 170 kV
  • ZVN - zvlášť vysoké napätie - do 800 kV
  • UVN - ultravysoké napätie - nad 800 kV

Používané napätia:

  • do 12 V - spotrebiče na batérky a akumulátory
  • 230 / 400 V - domácnosti a podzemné vedenia
  • 30kV - vzdušné vedenia pre mestá
  • 170 kV - diaľkové vedenia
  • 400 kV - medzištátne vedenia

Rozvodná elektrizačná sústava:

  1. dipečing - riadi elektrickú sústavu, zapína vodné elektrárne v čase odberových špičiek, zapína diaľkovo spotrebiče na nízku tarifu (bojler, elektrické kúrenie) v čase malej spotreby, presmeruje energiu pri poruchách časti sústavy
  2. elektráreň - alternátor vyrába energiu s napätím 10 000 V, preto sa transformuje v elektrárni na vysoké napätie
  3. diaľkové vedenia - stožiare, keramické izolátory, oceľové laná - vodiče
  4. transformátory - na stĺpoch, na zemi, v špeciálnych domčekoch
  5. rozvodne - rozvetvujú elektrické vedenia pri mestách
  6. podzemné vedenia 230 V / 400 V v mestách a dedinách
  7. rozvodná skrinka pred domom pripája podzemné vedenie a obsahuje poistky
  8. ističe a poistky v dome - istia jednotlivé okruhy v bytoch, vchodoch, spoločných priestoroch
  9. rozvodná skrina pre skupinu bytov v bytovom dome
  10. vedenia v stenách, staršie hliníkové, alebo novšie medené
  11. svorkovnice, vypínače a zásuvky
  12. pohyblivé prívody spotrebičov a predlžovačky, sú zo splietaných medených vodičov s kvalitnou izoláciou
  13. spotrebiče - napríklad práčka, žehlička, mikrovlnka, počítač, elektrický sporák, vŕtačka, flexka, cirkulárka, vodné čerpadlo>

2. Bezpečnosť pri práci s elektrickým prúdom

Zapojenie sekundáru transformátora do hviezdy, označenie vodičov a napätí:

L1, L2, L3 - fázy, N - nulak, Uf - fázové napätie, Uz - združené napätie

Príklad označenia odičov:

Ukážka zapojenia farebných vodičov do zásuviek:

Izolácia:

  • pracovná - umožňuje činnosť elektrických zariadení, materiál sú bežné plasty (PVC, PE, XLPE, PP, PTFE...), laky, smalt, opradenia bavlnou
  • ochranná - vytvára základnú ochranu pred úrazom elektrickým prúdom, je to pracovná izolácia alebo kryty
  • doplnková - zvyšuje stupeň ochrany, sú to ďalšie kryty a zábrany

Niektoré zariadenia majú kovový kryt. V prípade poruchy sa môže na kryt dostať fázové napätie a ohroziť život človeka. Preto sa kovový kryt pripája na ochranný vodič.

Nulovanie - poruchový prúd tečie cez ochranný vodič späť do zdroja. Vytvorí sa skrat a ten vypne ističe alebo positky. Nulovanie je starší názov pre ochranu samočinným odpojením od zdroja v sieti TNC, TNS, TN-C-S. Pôvodne sa na nulovanie používal chránený nulak PEN, preto sa používal názov nulovanie.

Zemnenie - poruchový prúd tečie cez zem naspať do uzemneného uzla zdroja, alebo tečie medzi dvoma uzemnenými zariadeniami. Poruchový prúd vypne ističe alebo poistky. Vzhľadom na odpor uzemnenia možno chrániť obvody len do 10 A. Zemnenie je starší názov pre ochranu samočinným odpojením od zdroja v sieti TT, IT.

Pospájanie - všetky kovové predmety sa vodivo pospájajú. Takto nemôže medzi nimi vzniknúť rozdiel napätí.

Prvá pomoc pri úraze elektrickým prúdom:

  1. Prerušíme elektrický prúd - vypnene stýkač, alebo ističe
  2. Obnovíme zastavené životné funkcie - umelé dýchanie cca 16 vdychov za minútu, masáž srdca - silné stláčanie hrudného koša niekoľkokrát za sebou, a to celé niekoľkokrát za minútu.
  3. Zavoláme prvú pomoc, telefón 155.

Hasenie požiaru spôsobeného elektrickým prúdom:

  1. Vypnúť elektrické napätie - stýkač alebo ističe.
  2. Použiť snehové alebo pieskové hasiace prístroje. Pieskové narobia škodu, radšej snehové. Nepoužívať vodné, hrozí zásah elektrickým prúdom.
  3. Privolať požiarnikov 150.

Nebezpečný prúd je pre človeka 10 mA. Spôsobuje smrť za niekoľko sekúnd z dôvodu fibrilácie srdca a rozkladu elektrolytov. Odpor ľudského tela je rôzny, 800 Ω až 2 000 Ω. Závisí od miesta dotyku, dráhy prúdu a psychického stavu (nervózny človek sa potí a zvyšuje sa vodivosť pokožky).

Príklad: Aký prúd tečie ľudským telom pri napätí 230 V a odpore tela 1 000 Ω?

I = U / R = 230 V / 1000 Ω = 230 mA

Bezpečné napätia boli stanovené pre dané prostredia na:

  • 48 V - pre bezpečné prostredie - suché, izolované zariadenia
  • 24 V - pre nebezpečné prostredia - vlhké, kovové zariadenia
  • 12 V - pre zvlášť nebezpečné prostredia - mokré, vodivé roztoky a kovové zariadenia

3. Siete

Význam písmen označujúcich siete:

Prvé písmeno: T alebo I určuje vzťah uzla sekundárneho vinutia napájacieho transformátora k uzemneniu. Ak je uzol sekundárneho vinutia napájacieho transformátora uzemnený, potom je prvé písmeno T (od španielskeho slova terre = zem). Ak uzol sekundárneho vinutia napájacieho transformátora uzemnený nie je, je izolovaný, potom je prvé písmeno I (od španielskeho slova isolution).

Druhé písmeno: T alebo N určuje vzťah neživej časti k uzemneniu. Ak je neživá časť uzemnená, potom je druhé písmeno T (terre). Ak uzemnená nie je, potom je spojená s vodičom N a druhé písmeno je N.

Tretie písmeno: C alebo S určuje vzťah medzi vodičom PE a N. Ak sú zlúčené do jedného vodiča PEN, tak je tretie psmeno C (od španielskeho slova combination). Ak sú vodiče samostatné, tak je tretie písmeno S (od španielskeho slova separation).

Pripojenie poruchových zariadení:

Vodič PE je ochranný vodič. Má za úlohu zvádzať poruchový prúd. Vodič N je pracovný (neutrálny) vodič. Má za úlohu viesť bezporuchový (prevádzkový) prúd (uzatvárať obvod). Vodič PEN je kombinovaný vodič, ktorým v bezporuchovom stave preteká prevádzkový prúd, avšak pri poruche odvádza z kostry poruchu.

Poruchový prúd má vypnúť istiace zariadenie. Vypínací prúd sa vedie v jednotlivých sietiach takto:

  • TNC - cez vodič PEN
  • TNS - cez vodič PE a N
  • TN C-S v jednotlivých častiach siete cez PEN alebo PE a N (rozdelený vodič PEN na PE a N sa dalej nesmie spájať),
  • TT - cez zem pričom PE je vlastne uzemnenie zariadenia,
  • IT - kedže nie je uzemný uzol zdroja, nemôže vzniknúť nebezpečný prúd mimo obvodu a preto treba mať strážcu izolácie, ak sú pripojené na IT sieť 2 zariadenia, môže tiecť prúd medzi nimi, čím sa vypne jedno zariadenie

Zapojenie jednofázových zásuviek v jednotlivých typoch sietí:

Otázky na opakovanie

  1. Vymenujte časti tepelnej, jadrovej a vodnejelektrárne.
  2. Vymenujte časti elektrickej rozvodnej sústavy.
  3. Nakreslite zapojenie sekundárneho vinutia transformátora do hviezdy a do trojuholníka, označte vodiče L1, L2, L3, N, vyznačte fázové a združené napätie.
  4. Napíšte ktoré vodiče a s akou farbou sú pod kódovým označením 5C a 3C.
  5. Ako sa vedie poruchový prúd v jednotlivých sietiach?
  6. Nakreslite zapojenie 1-fázovej zásuvky v jednotlivých sietiach.
PrílohaVeľkosť
elk91.png2.09 KB
elk92.png2.88 KB
elk93.png1.6 KB
zasuvky.gif3.56 KB
zasuvky.png4.67 KB
TypySieti.png4.58 KB

10. Základy elektroniky

Obsah

    Linky
  1. Vedenie prúdu v rôznych prostrediach
  2. Polovodiče
  3. Spôsoby výroby PN prechodu
  4. Dióda
  5. Voltampérová vharakteristika diódy
  6. Druhy diód
  7. Zapojenia so spínacími diódami
  8. Bipolárny tranzistor
  9. Zapojenia tranzistora
  10. Prúdový zosilovací činiteľ tranzistora
  11. Unipolárny tranzistor
  12. Tyristor
  13. Triac
  14. Diac
  15. Senzory - fotoodpor, fotodióda, fototranzistor, CCD, snímač pohybu
  16. Zobrazovacie zariadenia - LCD, LED, LD
  17. Otázky na opakovanie

Linky

  1. Násobič napätia: http://alzat.spseke.sk/zdroje/nasob/nasobice.htm

1. Vedenie prúdu v rôznych prostrediach

  1. Vo vákuu elektrickému prúdu = pohybu nabitých častíc nič nekladie prekážku, častice sa pohybujú bez straty energie. Napríklad slnečný vietor vo vesmíre, urýchlovač častíc, CRT obrazovka.
  2. V plynoch tečie prúd až po ionizácii plynu. Plyn sa obvykle ionizuje napätím medzi elektródami. Ionizovaným plynom preteká prúd ako vodičom. Príkladom sú výbojky používané na osvetlenie, alebo blesk.
  3. V izolantoch prúd netečie, pretože izolanty neobsahujú voľné nosiče náboja. Prúd začne tiecť až pri určitej vykoje intenzite elektrického poľa anastáva prieraz izolantu. Každý izolant z určitého materiálu a určitej hrúbky má svoju elektrickú pevnosť vyjadrenú v kV.
  4. Vodiče sú materiály ktoré obsahujú voľné nosiče náboja a vedú prúd s pomerne malými stratami. Vodičmi sú obvykle kovy a elektrolyty. Zahrievaním vodiča klesá jeho vodivosť, pretože sa zvyšujú zrážky nosičov náboja s okolitými atómami, dochdáza k strate ich pohybovej energie a elektrický prúd sa mení na teplo.
  5. Polovodiče sú látky, ktorých vodivosť má hodnotu medzi kovmi a izolantmi.

2. Polovodiče

Čisté polovodiče sú kremík Si a germánium Ge. Tepelný pohyb polovodičov spôsobuje uvoľňovanie elektrónov z atómov polovoiča. Vznikajú voľné elektróny a diery (miesta s kladným nábojom odkial sa uvoľnil elektrón). Zahrievaním polovodiča sa zvyšuje jeho vodivosť, pretože sa s rastúcou teplotou uvoľňuje viac elektrónov.Prímesové polovodiče obsahujú atómy ktoré dodávajú voľné elektróny alebo diery, preto zvyšujú vodivosť polovodiča. Polovodiče typu N majú prebytok voľných elektrónov. polovodiče typu P majú prebytok dier.

3. Spôsoby výroby PN prechodu

  • bodový - privarenie kovového drôtu ku kryštálu
  • zliatinový - na monokrištál N sa položí legujúci materiál P, zahreje sa, vznikne zliatinový prechod
  • difúzny - vzniká difúziou - P legovaním? do monokryštálu N z plynnej fázy (cca 1?m/hod)
  • fotolitografický - možnosti: 1.) planárny prechod PN = selektívna difúzia s oxidovaným maskovaním; 2.) prechod PN v epitaxnej vrstve = a) epitaxný rast, alebo b) selektívna difúzia; 3.) odleptaný diferenciálny prechod - malá plocha prechodu

4. Dióda

Polovodičová dióda vzniká spojením dvoch polovodičov typu P a N. Na mieste spojenia vznikne PN prechod. Na PN prechode vzniká napätie. Pri pripojení napätia v záverneom smere sa prechod zväčšuje a dióda nevedie prúd. Při zapojení napätia v priepustnom smere prechod mizne a dióda vedie prúd.

5. Voltampérová charakteristika diódy

Voltampérová charakteristika znázorňuje závislosť napätia a prúdu na dióde. Pri zvyšovaní napätia v priepustnom smere z nuly na hodnotu kým zmizne napätie na PN prechode sa dióda postupne otvára, závislosť napätia a prúdu ni eje lineárne. Napätie pri ktorom sa dióda otvorí v priepustnom smere je typicky asi 0,7 V. Pri ďalšom zvyšovaní napätia už prúd diódou je lineárne závislý od napätia. V závernom mere diódou tečie iba veľmi malý záverný prúd. Pri veľmi veľkom závernom napätí nastane prieraz diódy a dióda sa otvorí. U obyčajných diód znamená prieraz zničenie diódy. Obvykle sú to tisíce voltov.

Obrázok: Voltampérová charakteristika: UBR - prierazné napätie, v závernom smere, UFmax -> IFmax je dané maximálnym príkonom, teplom ktoré môže vyžiariť bez poškodenia.

Obyčajné diódy sa používajú na usmernenie striedavého napätia. Frekvencia s ktorou môžu pracovať je daná ich konštrukciou. Čím širší je prechod, tým pracujúc s menšou frekvenciou ale zasa s väčším prúdom.

6. Druhy diód:

  • Usmerňovacia dióda je určená na výkonové usmernenie striedavého napätia. Pre väčšie prúdy majú diódy púzdro ktoré umožňuje pripojiž ich na chladič.
  • Detekčná dióda je určená na usmernenie vysokofrekvenčného prúdu v prenosovej technike.
  • Zenerova dióda je špeciálne navrhnutá diódy, ktoré sa prierazom nezničí. Jej prierazné napätie je konštručne nastavené na presnú hodnotu rádovo v desiatkách voltov. Zenerove diódy sa využívajú na stabilizáciu napätia. Diódu možno zničiť aj priepustnom smere, a to tak že ňou tečie väčší prúd ako je povolený. Dochádza k tepelnému zničeniu diódy. Výkonove diódy sa chladia a to umožní aby pracovali s väčšími prúdmi. Výkonové diódy sa používajú napríklad v alternátoroch alebo zváracích prístrojoch.
  • Varikap je dióda u ktorej sa využíva kapacita PN prechodu, ktorá sa mení v závislosti na napätí na varikape, teda od stupňa otvorenia diódy. Varikapy sa používajú v napäťovo riadených kmitavých obvodoch, napríklad v kanálovom voliči.
  • LED (light emited diode) - svetlo emitujúca dióda - je určená na osvetlenie a signalizáciu.
  • LD (laser diode) - laserová dióda - vyžaruje úzke svetelné spektrum (šírka 1 nm), využíva sa v prenosovej technike (optické káble).

7. Zapojenia so spínacími diódami

  1. Jednocestný usmerňovač je tvorený jednou sériovo zapojenou diódou, ktorá prepúšťa iba jednu polvlnu striedavého napätia. Usmernením vznikne pulzujúce jednosmerné napätie.
  2. Dvojcestný mostíkový usmerňovač
  3. Dvojcestný usmerňovač pre 3-fázové napätie
  4. Ochrna trsanzistora pred indukčnou záťažou: indukovaný prúd pri vypínaní indukčnej záťaže má opačný smer ako napájacie napätie, indukčná špička je vyskratovaná diódov, podobne ako pri odrušovaní komutátorového meotora.
  5. Odrušenie jednosmerného komutátorového elektromotora: Neustále prerušovanie a zapínanie cievok motora pri otáčaní rotora spôsobuje indukčné impulzy, ktoré sa pri nekvalitnom odrušení dostávajú do celej elektrickej sústavy a putujú po kábloch na veľké vzdialenosti. Rušenie môže byť širokospektrálne, od rádovo desiatok Hz po desiatky kHz. Odrušovacie diódy sú zapojené v závernom smere vzhľadom na napájacie napätie elektromotora. Diódy vyskratujú indukované napätie.
  6. Násobič napätia sa používa na získanie vyšších jednosmerných napätí rádovo stovky voltov až jednotky kilovoltov z nižšieho striedavého napätia. Sú vhodné pre malé zaťažovacie prúdy, jenotky až desiatky miliampér. Zapojenie najjednoduchšieho kaskádového násobiča napätia je znázornené na obrázku.

8. Bipolárny tranzistor

Tranzistor (angl. Transistor) - transfer rezistor. Obsahuje 3 elektródy: báza B, koletor C a emitor E.

U bipolárneho tranzistora sa na vodivosti sa podielajú elektróny aj diery, je tvorený dvoma prechodmi na jednom monokryštále, emitorový prechod sa obyvkle polarizuje v priepustnom a kolektorový v závernom smere

Štruktúra NPN a PNP tranzistora:

Princíp činnosti tranzistora:

Malým prúdom báze ovládame oveľa väčší prúd kolektoru

Zapojenie tranzistorov:

  • so spoločným emitorom SE
  • so spoločnoým kolektorom SC
  • so spoločnou bázou SB

Druhy tranzistorov:

  • univerzálne - zosilovacie stupne, Pc < 0,5 W, Uce < 50 V, Ic < 0,5 A
  • výkonové: Pc < stovky W, Uc < 150 V, Ic < desiatky A
  • vysokofrekvenčné
  • spínacie - optimalizované na rýchle zmeny

Značenie tranzistorov. Napríklad KC149.

Prvé písmeno

  • A (G) ? germániový tranzistor
  • B (K) ? kremíkový tranzistor

Duhé písmeno

  • C ? nízkofrekvenčné tranzistory
  • D ? nízkofrekvenčné výkonové tranzistory
  • F ? vysokofrekvenčné tranzistory
  • L ? vysokofrekvenčné výkonové tranzistory
  • S ? spínacie tranzistory
  • U ? spínacie výkonové tranzistory

Tratie písmeno priamo označuje technické parametre tranzistora.

5. Unipolárny tranzistor

Prúd vedú majoritné nositele náboja ? voľné eletróny alebo diery.

Typy:

  • FET (Field Effect Tranzistor) ? využíva objemové javy v kryštalickom polovodiči
  • JFET (Junction FET). Štruktúra:

Činnosť tranzistora JFET: šírka ochudobnenej oblastia a tým aj N-kanálu sa mení na základe potenciálu = napätia na G oproti S.

  • MOS FET (Metal Oxide Silicon (Semiconductor) = MIS (Metal Isulatro Semiconductor) ? vodivý kanál



Tepelný senzor

Súčiastky s viacerými prechodmi

  • Dvojbázová dióda ? vývody emitor, báza1, báza2.
  • Diak
  • Tyristor ? Má tri elektródy, anódu A, katódu K a riadiacu elektródu G. Prepúšťa prúd iba v jednom smere ak je otvorený. Tyristor sa otvorí privedením malého kladného napätia/prúdu na riadiacu elektródu G. Po odpojení napätia na G ostáva tyristor stále otvorený, dokiaľ nie je vypnuté napätie medzi A a K. Tyristor sa využíva v obvode striedavého prúdu, na fázové (oneskorené) spínanie spotrebičov. Vypína sa vždy při prechode striedavého napätia/prúdu nulou.
  • Triak ? je to obojmerný tyristor. Má tri elektródy, anódy A1 a A2 a riadiacu elektródu G. Prepúšťa prúd v oboch smeroch. Otvorí sa privedením napätia/prúdu akejkoľvek polarity na G. Uzatvorí sa prechodom nulou při striedavom napätí/prúde medzi A1 a A2. Využitie podobné ako tyristor, ale v obvode stačí jeden.
  • Optoväzobné prvky ? obsahujú vysielač svetla, napríklad LED a spínací prvok citlivý na svetlo. Ovládacia časť (s LED) a ovládaná časť(prvok citlivý na svetlo) sú od seba galvanicky oddelené.
  • Transil, trisil

Osvetľovacie zariadenia

  • Žiarovky obsahujú volfrámové vlákno. Vyššiu účinnosť majú halogénové žiarovky, ktoré obsahujú halogénový prvok ktorý sa vyparuje a ochladzuje vlákno, ktoré pracuje na vyššej teplote.
  • Tlejivky ? pri tlaku pod 10 kPa vzniká při napätí niekoľko 100 V katódové žiarenie. Malý odber prúdu, mikroampére, použitie jako detektory napätia.
  • Žiarivky ? při nižšom tlaku vzniká silné anódové žiarenie vo forme úzkych spektrálnych čiar, dosahuje aj UVB. Preto je na vnútornom povrchu sklenej banky nanesená svietiaca látka ? luminofor. Podľa chemického zloženia luminofora môže mať žiarivka požadovanú farbu a spektrum. Žiarivky sa používajú na osvetľovanie priestorov alebo na podsvecovanie LCD televízorov.
  • Výbojky ? pri vysokom tlaku nastáva výboj při ionizácii plynu. Robí sa to obvykle odparením kovov, preto chvíľu trvá kým sa výbojka naplno rozsvieti. Výboj prebieha v ich parách, plyn kovu svieti. Používa sa sodík (biele svetlo) a ortuť (oranžové svetlo).
  • LED žiarovky ? množstvo LED diód uzatvorené v priesvitnej banke.

Výhody osvetľovacích zariadení: 1. žiarovka ? spojité spektrum = príjemné svetlo, 2. žiarivka ? 4 x menšia spotreba jako žiarovka, 3. výbojka ? veľký výkon ? osvetlenie hál a štadiónov, 4. LED žiarovka ? 10 x nižšia spotreba jako žiarovka, životnosť 7000 hodín, možno často zapínať.

Nevýhody osvetľovacích zariadení: 1. žiarovka ? veľká spotreba, životnosť stovky hodín, 2. žiarivka ? bliká = stroboskopický efekt nebezpečný vo výrobnývh halách, chudobné čiarové spektrum, 3. výbojka ? treba čakať pár minút kým sa rozsvieti, 4. LED žiarovka ? lacnejšie blikajú, vysoká cena.

Zobrazovacie zariadenia

  • CRT ? vákuová obrazovka, obsahuje elektrónové delo, vychyľovacie cievky, masku a tienidlo = zobrazovaciu plochu s farebnými luminoformi. Elektrónový lúč je vychyľovaný cievkami a po riadkoch vykresľuje obraz na tienidle. Obraz je rozložený na body.
  • Plazmová ? obsahuje sieťkomôrok v ktorých vzniká výboj, ktorý rozsvecuje farebné luminofory nad nimi. Spotreba elektriny na úrovni CRT, sýte farby, väčší kontrast.
  • LCD ? tekuté kryštály prepúšťajú polarizované svetlo ak sa na nich pripojí napätie. LCD obrazovka je podsvietená žiarivkami alebo LED diódami, obsahuje sieť farebných fitrov a LCD filtrov. Otvorením LCD filtra sa rozsvieti jeden farebný bod.
  • OLED ? organické LED

Otázky na opakovanie

  1. Čo umožňuje viesť prúd vo vákuu, riedkom a hustom plyne, a v polovodiči? Uveďte praktické využitie vedenia prúdu v týchto prostrediach.
  2. Čo je čistý polovodič, typu N a P? Ako vzniká a zaniká PN prechod?
  3. Nakreslite Volt-Ampérovú charakteristiku diódy. Definujte alebo vyznačte: priepustný a nepriepustný smer, prierazné napätie, nelineárnu a lineárnu časť.
  4. Nakreslite jednocestný a dvojcestný 1-fázový, a 3-fázový usmerňovč pomocou diód. Aký má tvar vstupné a výstupné napätie na jednotlivých usmerňovačoch?
  5. Akým spôsobom pracuje tranzistor, aké ma elektródy a na čo sa používajú? Aký je rozdiel v princípe činnosti a odbere prúdu medzi tranzistorom riadeným prúdom a poľom, zatvoreným a vodivým?
  6. Za akých podmienok sa otvorí, vedie prúd a uzatvorí sa tyristor a triak? Akým smerom prepúšťajú prúd? Aké majú elektródy?
  7. Uveďte princíp činnosti a príklad použitia: fotoodpor, fotodióda, fototranzistor, CCD.
  8. Uveďte princíp činnosti a príklad použitia: LED, LD, LCD, plazmový televízor.
  9. Uveďte princíp činnosti a príklad použitia pre sondy: lambda, Hallova, tlaková, tepelná.
PrílohaVeľkosť
elk65.png33.74 KB
elk66.png26.77 KB
elk67.png57.84 KB
elk68.png121.88 KB
elk69.png49.78 KB
elk610.png49.76 KB
elk611.png56.64 KB
elk612.png115.38 KB
elk613.png132.5 KB
elk61.png13.38 KB
elk62.png11.89 KB
elk63.png19.37 KB
elk64.png42.54 KB
ZapojeniaSpinancichDiod.png85.15 KB

11. Impulzné obvody

1. Impulzy

Impulz je zmena fyzikálnej veličiny, napríklad napäťový alebo prúdový impulz. Periodický signál obsahuje pravidelne opakujúce sa impulzy.

Obrázok č. 1: Hore - Impulzy - jednotkový, skok, pravouhlý, sínusový, trojuholníkový. Dole - periodické signály - sínusový, pravouhlý.

Obrázok č. 2: Skladanie signálov s frekvenciami f a 3.f

Základným signálom je sínusový priebeh. Skladaním sínusových signálov možno vytvoriť akýkoľvek iný signál alebo impulz. Signály a impulzy sú zložené zo sínusových (harmonických) signálov, ktoré sú násobkom základnej frekvencie signálu f0. Nazývame ich harmonické zložky. Na obrázku č. 2. je ukážka zloženia signálov s frekvenciami f0 a 3.f0. Odstránením alebo čiastočným potlačením niektorých zložiek sa mení tvar pôvodného signálu. Napríklad odstránením vyšších harmonických zložiek pravoúhleho signálu vznikne signál so "zvlnenými rohmi", ako je na obrázku č. 2.

2. Filtre

Filtre odstraňujú harmonické zložky zo signálu a tým menia jeho tvar. Podľa prepúšťaných frekvencí ich delíme na:

  1. horná priepusť - prepúšťa frekvencie vyššie ako je medzná frekvencia filtra
  2. dolná priepusť - prepúšťa frekvencie nižšie ako medzná frekvencia
  3. pásmová priepusť - prepúšťa frekvencie medzi dvoma medznými frekvenciami
  4. pásmová zdrž - prepúšťa frekvencie vyššie a nižšie ako sú medzné frekvencie

Obrázok č. 3: Frekvenčné charakteristiky filtrov - horná, dolná a pásmová priepusť, pásmová zdrž

Vlastnosti filtrov:

  • Medzná frekvencia fm sa určuje pri poklese napätia alebo prúdu na polovicu pôvodnej úrovne harmonickej zložky.
  • Útlm a je pomer vstupnej a výstupnej úrovne signálu pri danej frekvencii. Napríklad napätia, prúdu, výkonu. Jednotkou útlmu je deciBell, dB.     a = 20 log (U1/U2), a = 20 log (I1/I2), a = 10 log (P1/P2)

    Príklad: Na výstupe a vstupe filtra sú napätia U2 = 0,1 V a U1 = 10 V. Vypočítajte útlm filtra:
    a = 20 . log (U1/U2) = 20 . log (10/0,1) = 20 . log (100) = 20 . 2 = 40 dB

  • Frekvenčná charakteristika - závislosť poklesu signálu od frekvencie, viď obrázok č. 3
  • Fázová charakteristika - vyjadruje posun signálov pri prechode filtrom. U ideálneho filtra by mal byť posun nolý pre všetky frekvencie, teda charakteristika je lineárna:

    Obrázok č. 4: Fázová charakteristika ideálneho filtra

Druhy filtrov:

  • pasívne elektrické - z pasívnych súčiasok - kondenzátory, cievky, rezistory
  • aktívne elektrické - obsahujú syntetickú indukčnosť a kapacitu
  • číslicové - pomocou programu
  • keramické  - princíp zvukového vlnenia

Články pasívnych filtrov:

Obrázok č. 5: a) T - článok, b) Pí - článok, c) príklad T horná priepusť, d) príklad Pí, dolmá priepusť 

3. Prechodné deje

Po privedení napäťového skoku na kondenzátor dochádza k jeho nabíjaniu. Možno vytvoriť integračný alebo derivačný článok. Časová konštanta t = 0,7.R.C

Obrázok 7: a) integračný článok, b) derivačný článok

4. Klopné obvody (KO)

Klopné obvody vytvárajú impulzy. Pracujú na princípe prechodných dejov, obsahujú kondenzátor alebo cievku.Rozdelenie KO podľa opakovania impulzov:

  • astabilný KO - neustále kmitá, nemá stabilný stav
  • monostabilný KO - má jeden stabilný stav, po privedení riadiaceho impulzu sa preklopí do druhého stavu a ponastavenom čase sa vráti späť do stabilného stavu
  • bistabilný KO - má 2 stabilné stavy, zotrváva v jednom z nich, po privedení riadiaceho impulzu sa preklopí do druhého stabilného stavu v ňom zotrvá znova do privedenia riadiaceho impulzu

Obrázok č. 6: a) KO, b) príklad zapojenia astabilného KO s RC väzbou

5. Operačný zosilovač (OZ)

Operačný zosilňovač je jednoduchý analógový integrovaný obvod s veľmi veľkým prúdovým a napäťovým zosilnením. Má veľký vstupný odpor a malý výstupný odpor. OZ sa vyrábajú vo forme integrovaného obvodu. Ak chceme použiť OZ ako zosilovač napätia, treba nastaviť požadovanú hodnotu zosilnenia. Preto sa používajú diferenciálne operačné zosilovače, ktoré majú dva vstupy - neinvertujúci (+) a invertujúci (-). Na invertujúci vstup sa cez odporový delič privedie signál z výstupu, čím sa nastaví presné zosilnenie. Zosilnenie A je dané pomerom výstupného a vstupného napätia: A = U2 / U1 = R2 / R1 . Invertujúci zosilovač mení polaritu zosilneného signálu, neinvertujúci zosilovač ju nemení.

Príklad: Vypočítajte zosilnenie DOZ ak R2 = 10 kΩ, R1 = 100 Ω. ..... A = R2 / R1 = 10.000Ω/100Ω = 100.



Obrázok č. 8: a) invertujúci zosilovač, b) neinvertujúci zosilovač

Integračný a derivačný zosilovač sa chová ako integračný a derivačný článok, s tým že signál zosilní. Rozdielový zosilovač zosilní rozdiel vstupných napätí.

12. Číslicové obvody

-- nedokončené --

Obsah

  1. Booleova algebra
  2. Hradlá
  3. Čítače
  4. Registre
  5. Pamäte

2.a. Hradlá

Základné logické funkcie:

  • OR - logický súčet; C = A or B; C je pravda ak A alebo B je pravda
  • AND - logický súčin; C = A and B; C je pravda ak A a zároveň B je pravda
  • NOT - negácie; C = not A; C je pravda ak A je nepravda, a naopak
Boolova algebra, minimalizácia logických funkcií, odvodené funkcie

Hradlá sú elektrické obvody, ktoré vykonávajú logické funkcie.

Klopný obvod sa preklápa do stabilných stavov, napríklad zapnutý alebo vypnutý, po privedení riadiaceho signálu. Bistabilný klopný obvod má 2 stabilné stavy, medzi ktorými sa preklápa po privedené riadiaceho signálu. Využitie takého obvodu je napríklad 1 bit statickej pamäte. Monostabilný klopný obvod má 1 stabilný stav v ktorom zotrváva. Po privedení riadiaceho signálu sa preklopí do druhého stavu a po určitom nastavenom čase sa preklopí späť. Využitie takéhoto obvodu je napríklad časovač, ale 1 bit dynamickej pamäte. Astabilný klopný obvod nemá stabilný stav a preklápa sa medzi 2 stavmi s nastavenými časmi po ktorých sa preklopí. Využitie takéhoto obvodu je oscilátor, čiže kmitavý obvod. Astabilný klopný obvod riadený krištálom má veľmi presnú frekvenciu a použiva sa ako hodinový obvod.

Register je pamäť so sériovým zápisom. Na vstup do registra sa privádzajú logické stavy a riadiace impulzy "zápis". Logické hodnoty sa posúvajú do vnútra registra za sebou. Pri privedení riadiaceho signálu "čítanie" z registra začnú vychádzať uložené logické hodnoty, a to v poradí ako boli zapísané, alebo odzadu.

Čítač počíta impulzy. Spätný čítač odpočítava impulzy od nastavenej hodnoty, a v spojení s hodinovým klopným obvodom môže mať funkciu stopiek.

Obrázok č. 6: Príklad zapojenia astabilného klopného obvodu



13. Osvetlenie

Obsah

  1. Svietidlá
  2. Vlastnosti svietidiel
  3. Osvetlenie
  4. Vlastnosti svetla
  5. Linky
  6. Úlohy na opakovanie

1. Svietidlá

ŽIarovka obsahuje wolframové vlákno stočené do špirály, teplota 2 500 °C = 2 800 K., banka z obyčajného skla ktoré pohlcuje UV žiarenie, vyplnená plynom bez kyslíka. Účinnosť okolo 2 %. Tepelná zotrvačnosť vlákna zabezpečí že žiarovka nebliká pri napájaní striedavým prúdom.

Halogénová žiarovka obsahuje halogén (jód alebo bróm) ktorý ochladzuje vlákno a umožňuje použiť vyššiu teploty vlákna. Pri vyššej teplote má menej žlté svetlo a vyššiu účinnosť, orientačne 3 %. Banka je z kremenného skla, ktoré prepúšťa UV žiarenie. Vydží vyššiu teplotu, ale nesmie byť zamastené, napríklad dotykom prstov, aby sa neprehrialo vlákno a nezničila sa žiarovka.

Výbojka využíva elektrický výboj v inertných plynoch He, Ne, Ar, Kr, Xe alebo parách kovov - Na, Hg. Výbojka má chudobné spektrum obsahujúce aj nebezpečné UV-B žiarenie. Preto niektoré výbojky majú na vnútornom povrchu sklenej nádoby chemickú látku, luminofor, ktorá pohlcuje žiarenie a vysiela vlastné kvalitnejšie svetlo. Farba svetla potom závisí od použitého luminoforu. Účinnosť výbojok je orientačne 10 - 20 %. V bežných výbojkách, takzvaných žiarivkách, sa používa jedovatá ortuť, preto žiarivky ktoré vyhadzujeme treba odniesť neporušené do obchodu kde ich predávajú, určite ich nerozbíjať a nevyhadzovať do kontajnera.

LED (light emited diode = svetlo emitujúca dióda) je dióda ktorá obsahuje určité polovodičové zlúčeniny ktoré pri prechode prúdu svietia. Podľa konštrukcie delíme LED na 4 typy:

Slnko - na vonkajší kraj atmosféry kolmo dopadá kolmo priemerne 1 360 W/m2 slnečného žiarenia, toto číslo sa nazýva slnečná konštanta. Viditeľné svetlo predstavuje 45 % tohto žiarenia. Vplyvom pohltenia, odrazu, rozptylu svetla dopadne na povrch Zeme 47 % svetla. Zemský povrch je v kolmom smere priamo osvetľovaný maximálne 290 W/m2 svetla, to je 190 000 luxov. Zem je rotujúca guľa, priemerné dopadajúce slnečné žiarenie je 343 W/m2.

Chemické osvetľovacie zariadenia:

Pätice, najbežnejšie:

2. Vlastnosti svietidiel

Svetelný tok Φ

Svetelný tok je svetelný výkon zdroja svetla. Jednotka je lumen, lm.
1 lm = 1,46 mW
(Historická) definícia: 1 lumen je svetelný tok vyžarovaný do priestorového uhlu 1 steradiánu bodovým zdrojom, ktorého svietivosť je vo všetkých smeroch 1 kandela.

Účinnosť

Účinnosť sa vyjadruje v lumenoch na Watt, lm/W, alebo v percentách %:
1 lm/W = 0,146 %
1 % = 6,85 lm/W
100 % = 685 lm/W

svietidloúčinnosť %účinnosť lm/W
žiarovka2 %14 lm/W
halogén3 %21 lm/W
bežná žiarivka 12 % - 16 %80 - 110 lm/W
žiarivka T5 20 %140 lm/W
5 mm LED10 %70 lm/W
power LED20 %140 lm/W

Ekvivalent 100 W žiarovky:

  • halogén: 67 W
  • bežná žiarivka: 12 - 17 W
  • žiarivka T5: 10 W
  • 5 mm LED: 20 W
  • power LED: 10 W

Príklad: Vypočítajte svetelný tok 100 W žiarovky.

  • účinnosť žiarovky: 2 %
  • svetelný výkon žiarovky: 2 % . 100 W = 2 W
  • svetelný tok fi = 2 W / 0,00146 W = 1 360 lm

Príklady svetelného toku zariadení:

  • 100 W žiarovka: 1360 lm
  • 60 W žiarovka: 710 lm
  • 25 Watt hálogénová žiarivka: 260lm
  • LED Cree X-RE R2 biela LED: 242lm@1000mA
  • 5mm/Superflux LED: 5lm
  • T8 15 Watt neon: 1350lm
http://www.uspornaziarovka.sk/pages/Sveteln%C3%BD-tok-%252d-p%C3%A1r-por...

Svietivosť I

Svietivosť je svetelný výkon vyžarovaný do priestorového uhla. Jednotkou je kandela, symbol cd. 1 cd = 1,46 mW/sr

Prvý krát bola definovaná ako svietivosť jednej sviečky. Candela je po latinsky sviečka. Súčasná definícia: Kandela je intenzita svetla (svietivosť) v danom smere zo zdroja, ktorý vyžaruje monochromatické žiarenie s frekvenciou 540x1012 Hz a má žiarivú intenzitu (žiarivosť) v tomto smere 1/683 W na jeden steradián. .

Príklad: Vypočítajte svietivosť 55 W halogénovej žiarovky.

  • svetelný výkon: 55 W . 3 % = 1,65 W
  • svetelný tok ? = 1,65 W / 0,00146 W = 1 130 lm
  • svietivosť I = 1 130 lm / 12,56 sr = 90 cd

Vyžarovací uhol

Vyžarovací uhol môžeme definovať ako uhol pod ktorým má žiarovka polovičnú svietivosti. Na nasledujúcom grafe možno odčítať vyžarovací uhol 120˚ = 1 steradián. Prepočet plošného uhla na priestorový môžete urobiť v tabuľke: http://www.zsmalinovpart.edu.sk/matika/AKIRE/MAT/PREMENY.XLS .

Všesmerový zdroj má 360˚ = 12,56 sr. Ak má zdroj menší vyžarovací priestorový uhol, potom svietivosť je 12,56 / uhol krát väčšia.

Príklad: Aká je svietivosť 55 halogénovej žiarovky v reflektore s vyžarovacím uhlom 60°?

  • svietivosť pri 360° je I = 90 cd
  • 60° = 1 sr
  • svietivosť pre 1 sr je I = 90 cd . 12,56 sr / 1 = 1 130 cd

3. Osvetlenie

Osvetlenie vyjadruje intenzitu osvetlenia plochy bez ohľadu na odrazivosť tejto plochy. Jednotka osvetlenia je lux, symbol lx. 1 lux je intenzita osvetlenia spôsobená svetelným tokom 1 lúmen dopadajúcim na plochu 1 m2. V prepočte je to 1 lux = 1,46 mW/m2 dopadajúceho svetla. Osvetlenie klesá s kosínusom uhla dopadu svetla na plochu.

Príklady intenzít osvetlenia:

  • jasný slnečný deň: 100 000 lx = 150 W/m2
  • zamračené počasie v lete: 20 000 lx = 30 W/m2
  • letný deň v tieni: 10 000 lx = 15 W/m2
  • operačný sál: 10 000 lx = 15 W/m2
  • osvetlenie v TV-štúdiu: 1 000 lx = 1,5 W/m2
  • osvetlenie kancelárie: 500 lx = 0,75 W/m2
  • osvetlenie chodby: 100 lx = 0,15 W/m2
  • osvetlenie ulice: 10 lx = 15 mW/m2
  • mesačný svit: 0,25 lx = 0,36 mW/m2
  • jasná hviezdna obloha: 0,001 lx = 1,5 μW/m2
  • zamračená nočná obloha bez cudzieho osvetlenia: 0,0001 lx = 0,15 μW/m2

Odporúčané osvetlenie (STN EN 12464-1) * http://www.poradca.sk/SubPages/OtvorDokument/Clanok.aspx?idclanok=78286 :

  • 20 - 120 lx: prechodné priestory, schodiská, chodby, WC, odkladacie priestory
  • 120 - 160 lx: chodby so zrkadlom
  • 200 - 500 lx: kúpeľne, detské izby, obývacia izba
  • 500 - 1000 lx: pracovné plochy kuchynskej linky a pracovne

Norma STN EN 12464-1 neudáva hodnoty minimálneho osvetlenia v bytových priestoroch, ale skôr odborná verejnosť odporúča určité hodnoty intenzity osvetlenia, pre tzv. svetelnú pohodu a zdravie v domácnosti.

Uvedené hodnoty sú len odporúčané a môže sa líšiť s individuálnymi potrebami. Netreba zabudnúť na kvalitu osvetlenia, t.j. rovnomerne rozložená intenzita osvetlenia a vyvarovania sa prílišných kontrastných rozdielov, čo vzniká pri bodových svetlách s úzkym uhlom vyžarovania. Pre ľudské oko je prirodzenejšia nízka a rovnomerne rozložená intenzita osvetlenia.

Iluminácia

Iluminácia je odrazený svetelný tok od povrchu. Jeho veľkosť závisí od odrazivosti a osvetlenia povrchu. Pri použití rovnakého svetelného zdroja sa svetlé steny môžu zdať lepšie osvetlené ako tmavé.

Farba plôch a smerovosť osvetlenia rozhodujú o iluminácii povrchov. Tu je ukážka:

Zosilnenie osvetlenia vďaka odrazivosť povrchov v miestnosti

Odrazivosť farieb, zdroj http://www.malna.wz.cz/vyber_barev.htm :

  • biela: 80 %
  • slonová kosť: 75 %
  • svetlo žltá: 60 %
  • svetlo zelená: 56 %
  • svetlo šedá: 53 %
  • svetlo modrá: 45 -59 %
  • svetlo ružová: 42 - 69
  • tmavo zelená: 10 - 20 %
  • červená: 16 %
  • hnedá: 15 -24
  • tmavomodrá: 9 %
  • čierna: 1 - 4 %

Príklad zosilnenia iluminácie v dôsledku viacnásobných odrazov od povrchov, v závislosti od farieb povrchov a smerovania osvetlenia:

Príklad 1: Vypočítajte koľkokrát je väčšia iluminácia oproti všesmerovému osvetleniu miestnosti ktorý má všetky povrchy (steny, strop, podlaha) biele s odrazivosťou 80 %.

Riešenie: K priamemu osvetleniu sa pripočítajú odrazy od stien, napríklad 1. odraz je 0,8 pôvodného osvetlenia, plus druhý odraz 0,8 x 0,8 = 0,8^2, plus tretí odraz 0,8 x 0,8 x 0,8 = 0,8^3... Vznikne nekonečný rad:

1 + 0,81 + 0,82 + 0,83 + 0,84 + ... = 5 = 500 %

Príklad 2: Vypočítajte koľkokrát je väčšia iluminácia stien oproti všesmerovému osvetleniu miestnosti, ak je v miestnosti svetložltá podlaha s odrazivosťou 0,6, a zaberá 30 % zo všetkých odrazových povrchov v miestnosti.

K priamemu osvetleniu sa pripočítajú odrazy od povrchov, pre ktoré uvažujeme priemernú odrazovosť 30 % . 0,6 + 70 % . 0,8 = 0,74. Vznikne nekonečná rada:

1 + 0,74^1 + 0,74^2 + 0,74^3 + ...= 4 = 400 %

Príklad 3: Vypočítajte koľkokrát je väčšia iluminácia stien oproti osvetleniu všesmerovým osvetlením miestnosti z predchádzajúceho príkladu, ak je smerovo osvetlená len podlaha. Podlaha a strop sú svetložlté s odrazivosťou 0,6 a zaberajú 60 % povrchov. Ostatné povrchy, teda steny, sú buele s odrazivosťou 0,8 a zaberajú 40 % povrchov.

Riešenie: Steny sú osvetlené od odrazu podlahy, a potom viacnásobnými odrazmi od všetkých povrchov s priemernou odrazivosťou 0,6 x 0,6 + 0,4 x 0,8 = 0,68. Vznikne nekonečný rad:

0,6 + 0,6.0,68^1 + 0,6.0,68^2 + 0,6.0,68^3 + ... = 1,7 = 170 %

4. VLASTNOSTI SVETLA

Farba svetla

Osvetlenie tej stej miestnosti oranžovým svetlom žiariviek alebo denným svetlom z výkonových LED.

Wienov posuvný zákon

Teleso s teplotou T vyžaruje žiarenie s maximálnym výkonom pre vlnovú dĺžku:

λmax = b / T ... kde b = 2,897 768 5(51) × 10–3 m K

Farebný diagram CIE

- obsahuje farby definované pomocou dvoch súradníc, x a y. Po obvode krivky tvaru luku sú sýte farby ako na dúhe, rozložené podľa vlnovej dĺžky. Bod E sú súradnice chromatického bieleho svetla, viď CCT. Trojuholník vyznačuje priestor ktorý umožňuje definovať RGB farby.

4.10. CCT - Teplota chromatickosti

- je teplota povrchu pomyselného vlákna žiarovky ktorý vydáva určitú farbu svetla. Čím vyššia teplota, tým studenšie svetlo, prevládajú kratšie vlnové dĺžky. Denné svetlo má teplotu chromatičnosti 5000 K. Zapadajúce slnko a žiarovky majú oranžové svetlo s teplotou 2700 K. Studené namodralé svetlo má 6500 - 8000 K.

Označovanie farieb bieleho svetla, ktoré používa firma Cree: http://www.klasici.sk/sites/default/files/ansiwhite.jpg

Príklady teploty svetelných zdrojov:

  • 1 500 K: sviečka
  • 2 680 K: 60W žiarovka
  • 3 000 K: Halogénová žiarovka
  • 5 500 K: Ranné/popoludňajšie slnko
  • 5 500 K: fotografické blesky; toto je zvyčajná farebná teplota používaná v profesionálnej fotografii
  • 6 000 K: jasné poludňajšie svetlo
  • 7 000 K: ľahko zamračená obloha
  • 8 000 K: oblačno, hmlisto (mraky zafarbujú svetlo do modra)
  • 10 000 K: silno zamračená obloha alebo len modré nebo bez slnka

Človek svoje vnímanie farieb prispôsobuje svetlu ? biely papier vníma ako biely, aj keď je vplyvom osvetlenia zafarbený.

4.11. Graf svetelnej pohody

- vyjadruje potrebnú intenzitu osvetlenia pri danej teplote svetelného zdroja, tak aby sa svetlo javilo ako prirodzené, nie ako tmavé alebo príliš silné.

4.12. CRI - Index podania farieb

- angl. Color Rendering Index, popisuje, ako dobre sa určitá množina štandardných farieb reprodukuje, keď ich osvetlí konkrétny zdroj svetla. Je to bezrozmerná jednotka v rozsahu od 0 do 100 Ra. Keď sa CRI približuje k 100, znamená to, že farby sa budú javiť s vysokou vernosťou a budú sa podávať presne, kým z nízkej hodnoty CRI vyplýva, že farby môžu nadobudnúť rôzne odtiene, alebo byť chromaticky nerozlíšiteľné pre pozorovateľa. Na osvetlenie pracovného stola stačí CRI = 70, na kvalitné osvetleni emiestnosti 80, pre galérie obrazov 98. Slnečné denné svetlo ma CRI = 100.

Príklad vnímania farieb pri rôznom CRI svetla:

Ukážka osvetlenia ulice ortuťovými výbojkami a LED žiarovkami:

Príklad vyžarovania vlnových dĺžok LED diódami Cree XM-L:

Spektrálne vyžarovanie rôznych polovodičových materiálov pre LED:

4.13. Oko

Sietnica oka obsahuje 3 typy farebných receptorov, červený R, zelený G a modrý B:

Citlivosť ľudského oka na vlnové dĺžky svetla:

4.14. Životnosť zariadení

Orientačné vyťaženie žiarovky v domácnosti je 1 000 hodín za rok.

  • žiarovka: 1 000 hod - po 1000 hod sa vlákno pretaví a žiarovka nesvieti
  • žiarivka: 8 000 - 10 000 hod
  • LED: 30 000 hod - po 30 000 hodinách by mala LED svietiť iba o 30 % menej.

Zásadné vplyvy určujúce životnosť LED sú tieto:

  • typ LED (5 mm LED, super flux LED, SMD LED, power LED)
  • výrobca (originál / napodobenina)
  • dodržanie elektrických parametrov (neprekročenie max. napätia a prúdu)
  • tepelný management (udržanie prevádzkovej teploty na minimálnej možnej úrovni)

5. Výpočet osvetlenia

5.1. Postup výpočtu

Zistíme si potrebné hodnoty:

  1. Zistím vlastnosti miestnosti: rozmery (d x š x v), farby na stenách, podlahe, strope a nábytku
  2. Určíme spôsob osvetlenia: všesmerové, lokálne alebo bodové
  3. Zvolíme osvetľovacie zariadenie. Údaje o zariadení by mali umožniť vypočítať svetelný tok zariadenia, teda počet lúmenov. Buď počet lúmenov udáva výrobca, alebo si ho vypočítame podľa elektrického výkonu a účinnosti zariadenia. Prepočet je 1 lm = 1,46 mW svetla.

Vypočítame:

  1. Vypočítame osvetlenú plochu miestnosti S. Pre všesmerové osvetlenie sú to steny, podlaha a strop.
  2. Zvolíme osvetlenie E alebo ilumináciu povrchu. Osvetlenie [lux] volíme podľa účelu miestnosti (odporúčané osvetlenie miestností) a farby osvetlenia (graf svetelnej pohody). Biele plochy miestnosti zosilňujú celkovú ilumináciu a to môžeme využiť pri šetrení, stačia slabšie alebo menej osvetľovacích zariadení. Napríklad pri bielych stenách a strope, a svetlo hnedej podlahe bude pri všesmerovom osvetlení iluminácia bieleho povrchu 2x väčšia ako jeho priame osvetlenie žiarovkami.
  3. Potrebný svetelný tok na osvetlenie miestnosti vypočítame: fí = E . S ... kde E - je osvetlenie [lux] a S - je osvetľovaná plocha [m2].
  4. potrebný počet zariadení: n = Emiestnosti / Ežiarovky ... kde Emiestnosti - je potrebný svetelný tok pre miestnosť [lm], a Ežiarovky - je svetelný tok osvetľovacieho zariadenia [lm]

5.2. Príklady výpočtov

Príklad 1: Osvetlenie haly LED čipmi.

Zistené hodnoty:

  1. miestnosť: hala 8 x 4 x 2,7 m, biele steny, svetlohnedá podlaha
  2. spôsob osvetlenia: všesmerové
  3. zvolené osvetľovacie zariadenie: LED dióda Cree XML U2, 560 lm pri 1,4 A a 2,0 V

Výpočet:

  1. osvetlená plocha miestnosti (steny, podlaha, strop): S = 8 . 4 + (8 + 4 + 8 + 4) . 2,7 + 8 . 4 = 130 m2
  2. zvolená iluminácia bieleho povrchu: 300 lux, vzhľadom na farby miestnosti stačí polovičné osvetlenie: 150 lux
  3. potrebný svetelný tok na osvetlenie miestnosti: 150 lux x 130 m2 = 20 000 lm
  4. potrebný počet zariadení: 20 000 lm / 560 lm/ks = 36 ks

Príklad 2: Osvetlenie kuchyne žiarovkami.

Zistené hodnoty:

  1. miestnosť: kuchyňa, rozmery 2,2 x 3,4 x 2,7 m, biele steny, svetlohneda podlaha
  2. spôsob osvetlenia: všesmerové
  3. zvolené osvetľovacie zariadenie: všesmerová žiarovka 60 W, 2700 K

Výpočet:

  1. osvetlená plocha miestnosti (steny, podlaha, strop): S = 2,2 . 3.4 + (2,2 + 3,4 + 2,2 + 3,4) . 2,7 + 2,2 . 3,4 = 45 m2
  2. zvolená iluminácia bieleho povrchu: 100 lux, vzhľadom na farby miestnosti stačí polovičné osvetlenie: 50 lux
  3. potrebný svetelný tok na osvetlenie miestnosti: 50 lux x 45 m2 = 2 250 lm
  4. svetelný tok žiarovky: 60 W . 2 % / 0,00146 W/lm = 820 lm
  5. potrebný počet zariadení: 2 250 lm / 820 lm/ks = 3 ks

Príklad 3: Osvetlenie bielej kuchynskej dosky 0,6 m x 2,0 m LED pásom s účinnosťou 20 % a teplotou svetla 6000 K.

Výpočet:

  1. plocha: 0,6 m x 2,0 m = 1,2 m2
  2. zvolené osvetlenie: 400 lux
  3. potrebný svetelný tok: 400 lux x 1,2 m2 = 500 lm = 500 lm x 0,001464 W/lm = 0,732 W
  4. elektrický výkon LED-iek: 0,732 W : 20 % = 3,66 W

1. Linky

6. Úlohy na opakovanie

  1. Prepočítajte na lúmeny: žiarovka 60 W, žiarivka 20 W, LED: 5 W.
  2. Vypočítajte účinnosť v % pre tieto zariadenia: žiarovka 27 lm/W, žiarivka 96 lm/W, LED 205 lm/W.
  3. Uveďte príklad teploty a vhodného osvetlenia (lux) pre teplé, denné a studené svetlo.
  4. Vypočítajte potrebný elektrický výkon LED žiaroviek s bielym svetlom s teplotou 6.000 K a účinnosťou 200 lm/W na všesmerové osvetlenie miestnosti 4 m x 8 m x 2,8 m s bielymi stenami a svetlohnedou podlahou.

Zdrojová tabuľka pre výpočet osvetlenia: http://www.klasici.sk/sites/default/files/VypocetOsvetlenia.ods .

PrílohaVeľkosť
TeplotaFarieb.png152.46 KB
TeplotaSvetla2.png112.37 KB
GrafSvetelnejPohody.png130.36 KB
TeplotaSvetlaZiaroviek.png292.59 KB
cri.jpg26.58 KB
cri.png91.14 KB
ansiwhite.jpg395.35 KB
UkazkaOsvetleniaUliceVybojkovAleboLED.jpg103.95 KB
FarebneReceptoryOka.jpg65.58 KB
CitlivostFotoreceptorovOka.jpg89.58 KB
SpektrumRoznychMaterialov.JPG78.38 KB
CieColorSystem.png39.49 KB
FerebneOdtieneBateriek.jpg270.51 KB
LED.png201.77 KB
vybojky.png94.73 KB
halogen.png85.84 KB
ziarovka.png26.67 KB
ChemickeOsvetlenie.png306.3 KB
OsvetlenieZeme.png128.53 KB
OsvetlenieMiestnostiRoznymiZdrojmi.png942.05 KB
OsvetlenieVsesmeroveBodove.png574.15 KB
VelicinyPojmy.png39.01 KB
PrikladVyzarovacíUhol.png25.45 KB
Steradian.png49.55 KB
IluminaciaSmerovostFarbaOsvetlenia.png9.95 KB
PrikladyLumen.png114.79 KB
PrikladyCandela.png99.95 KB
patice.png284.85 KB
steradian.jpg16.72 KB
steradian2.jpg10.74 KB
DistribucnyDiagramSvietivost.gif10.63 KB
VypocetOsvetlenia.ods16.41 KB
IluminaciaSmerovostFarbaOsvetlenia.png9.11 KB
SmerovostLumen.png165.05 KB
PlanckovZakon.png63.68 KB
PrikladLambdaCRI.png44.32 KB
SpektrumRoznychMaterialov.JPG82.34 KB
TeplotaSvetla2.png105.53 KB
LED.png225.56 KB
PrikladyLumen.png111.75 KB
ZosilnenieSvietivostiOdrazom.png37.88 KB

14. Meranie

-- nedokončené --

6. Meracie prístroje Podľa veličiny: ampérmeter, voltmeter, wattmeter, kWh-meter Podľa určenia: - pracovné - v teréne, napríklad vo výrobe - metrologické - na overenie meranej veličiny, bežne sa nepoužívajú - etalóny - podľa nich sú zhotnené miery, alebo meracie prístroje, napríklad etalón 1 kg Podľa výstupu - zobrazovacie (ukazovacie, indikačné) - ukazujú aktuálnu hodnotu - zapisovacie (registračné) - zapisujú namerané hodnoty, napríklad barograf - integračné (kumulatívne) - zapisujú meranú hodnotu integráciou, napríklad výkon (kW) x čas (hod) = energia (kWh), príklad merača: spotreby elektriny Podľa charakteru meraného údaja - analógové - údaje sú spojitou funkciou meranej veličiny - digitálne (číslicové) - poskytujú údaje v číslicovej forme Podľa styku s meraným médiom - dotykové - priamy styk s meraným prostredím (vodičom) - bezdotykové - neprichádzajú do styku s meraným médiom, napríklad kliešťový bezdotykový ampérmeter

Otázky na opakovanie

  1. Definujte a uveďte príklad z praxe pre prístroje:
    • pracovný, metrologický, etalón
    • zobrazovacie, zapisovacie, kumulačné
    • analógové, digitálne
    • dotykové, bezdotykové
  2. Definujte jednotku deciBell (dB) pre napätie, prúd a výkon. Akú hodnotu má 1 dBmV?
  3. Popíšte činnosť osciloskopu:
    • Čo meria?
    • Načo má časovú základňu?
    • Aký vplyv má šírka pásma na presnosť zobrazenia?
    • Aký vplyv má vzorkovacia frekvencia na presnosť vykreslenia?
  4. Popíšte chyby merania
    • Ako vznikajú a ako ich možno potlačiť - presnosť meracích prístrojov, správnosť metódy, sústredenie človeka, štatistické zhodnotenie - odchýlky, vyradenie
    • V tabuľke vyraďte zle namerané hodnoty, vypočítajte priemernú hodnotu a odchýlky.
    • Ako ovplyvňuje veľkosť výslednej chyby pri sčítaní, odčítaní, násobení a delení veličín so známymi presnosťami v %?
  5. Popíšte meranie pomocou lacného multimetra. Kam sa zasúvajú farebné vodiče a na aký rozsah sa nastaví prepínač pri meraní jednosmerného alebo striedavého napätia alebo prúdu, alebo odporu?

15. Maxwellove rovnice

zdroj: https://sk.wikipedia.org/wiki/Maxwellove_rovnice

Maxwellove rovnice sú základné zákony elektromagnetického poľa. Možno ich zapísať buď v integrálnom alebo diferenciálnom tvare. V integrálnom tvare opisujú elektromagnetické pole v istej oblasti a v diferenciálnom tvare v určitom bode tejto oblasti.

Formulácia Maxwellových rovníc

Nižšie uvedený zápis je platný v jednotkách sústavy SI. V iných sústavách sa v zápise objavujú navyše konštanty ako napr. rýchlosť svetla c a 4 π (Ludolfovo číslo) v sústave CGS.

1. Maxwellova rovnica (zákon celkového prúdu, zovšeobecnený Ampérov zákon)

integrálny tvar:

c ⁡ H ⋅ dl = I + dΨ / dt
Ψ ≡ ∫S D ⋅ dS
I = ∫S j ⋅ dS

Cirkulácia vektoru H po ľubovolnej orientovanej uzavretej krivke c je rovná súčtu celkového vodivého prúdu I a posuvného prúdu d Ψ d t , uzavretého krivkou c, Krivka c a ľubovolná plocha S, ktorú krivka vymedzuje sú navzájom pravotočivo orientované.

diferenciálny tvar:

∇ × H = j + ∂D . ∂t

Rotácia vektoru intenzity magnetického poľa H je rovná hustote vodivého prúdu j a hustote posuvného (Maxwellovho) prúdu ∂ D ∂ t .

2. Maxwellova rovnica (Zákon elektromagnetickej indukcie, Faradayov indukčný zákon)

integrálny tvar

c ⁡E ⋅ dl = − dΦ . dt , Φ ≡ ∫S B ⋅ dS

Cirkulácia vektoru E po ľubovolnej orientovanej uzavretej krivke c je rovná záporne vzatej časovej derivácii magnetického indukčného toku prechádzajúceho plochou S, ktorá je ohraničená krivkou c. Krivka c a ľubovolná plocha S, ktorú krivka obopína, sú vzájomne orientované pravotočivo.

diferenciálny tvar

∇ × E = − ∂B . ∂t

Rotácia vektoru intenzity elektrického poľa E je rovná záporne vzatej časovej derivácii magnetickej indukcie B .

3. Maxwellova rovnica (Gaussov zákon elektrostatiky)

integrálny tvar

S D ⋅ dS = Q
Q = ∫V ρ . dV

Elektrický indukčný tok ľubovoľnou von orientovanou plochou S je rovný celkovému voľnému náboju v priestorovej oblasti V ohraničenej plochou S.

diferenciálny tvar

∇ ⋅ D = ρ

Divergencia vektoru elektrickej indukcie D je rovná objemovej hustote voľného náboja ρ. Ekvivalentná formulácia: siločiary elektrickej indukcie začínajú alebo končia tam, kde je prítomný elektrický náboj.

4. Maxwellova rovnica (Zákon spojitosti magnetického indukčného toku)

integrálny tvar

S B ⋅ dS = 0

Magnetický indukčný tok ľubovolnou uzavrenou orientovanou plochou S je rovný nule.

diferenciálny tvar

∇ ⋅ B = 0

Divergencia vektoru magnetickej indukcie B je rovná nule. Ekvivalentná formulácia: neexistujú magnetické monopóly (neexistujú magnetické náboje).

V Maxwellových rovniciach boli použité fyzikálne premenné:

Označenie - Význam - Jednotka SI
E - intenzita elektrického poľa - V/m
H - intenzita magnetického poľa - A/m
D - elektrická indukcia - C/m²
B - magnetická indukcia - T
ρ - hustota voľného náboja - C/m³
j - hustota prúdu - A/m²

Materiálové vzťahy pre materiály s lineárnou závislosťou

Pre širokú triedu materiálov možno predpokladať, že sú veličiny hustota polarizácie P (C/m2) a hustota magnetizácie M (A/m) vyjadrené ako:

P = χe ε0 E
M = χm H

a že pole D a B sú s E a H sú zviazané vzťahmi:

D = ε0 E + P = ( 1 + χe ) ε0 E = ε E
B = μ0 ( H + M ) = ( 1 + χm ) μ0 H = μ H

kde:

χe - je elektrická susceptibilita materiálu,
χm - je magnetická susceptibilita materiálu
ε - je elektrická permitivita materiálu
μ - je magnetická permeabilita materiálu

V nedisperznom izotropnom prostredí sú ε a μ skaláry nezávislé od času, takže Maxwellove rovnice prejdú na tvar:

∇ ⋅ ε E = ρ
∇ ⋅ μ H = 0
∇ × E = − μ∂ . H . ∂t
∇ × H = j + ε ∂E . ∂t

V homogénnom prostredí sú ε a μ konštanty nezávislé od polohy a možno teda ich polohu zameniť s parciálnymi deriváciami podľa súradníc.

Všeobecne môžu byť ε a μ tenzormi druhého stupňa, ktoré potom odpovedajú popisu dvojlomových (anizotropných) materiálov. Nehľadiac na tieto priblíženia však každý reálny materiál vykazuje istú materiálovú disperziu, kvôli ktorej ε alebo μ závisí na frekvencii.

Pre väčšinu typov vodičov platí medzi prúdom a elektrickou intenzitou Ohmov zákon v tvare

j = γ E
kde γ je merná vodivosť daného materiálu.

Maxwellove rovnice ako vlnové rovnice potenciálov

Ekvivalentne (a často s výhodou) možno vyjadriť Maxwellove rovnice pomocou skalárneho a vektorového potenciálu Φ, ktoré sú definované tak, aby platilo

B = ∇ × A E = − ∇ Φ − ∂ A ∂ t

E sa pritom nezmenia, ak od potenciálu Φ , alebo k A pričítame ∇ ξ, kde ξ je ľubovolná skalárna funkcia. Preto pre jednoduchosť výsledných rovníc môžeme navyše zvoliť tzv. Lorentzovu kalibračnú podmienku

∇ ⋅ A + ε μ ∂Φ / ∂t = 0

Maxwellove rovnice potom majú tvar vlnových rovníc v časopriestore

◻ Φ = − ρ ε
◻ A = − μ j

kde ◻ je d’Alembertov operátor.

V špeciálnej teórii relativity tvorí elektrický a magnetická potenciál dohromady štvorvektor nazývaný štvorptenciál A ν . D'Alembertov operátor je tiež možné zobecniť na štvorvektory. V tomto formalizme (a s predpokladom Lorenzovej podmienky) sa dajú všetky Maxwellove rovnice napísať pomocou jednej nehomogénnej vlnovej rovnici

◻ Aν = − μ Jν

kde Jν je elektrický štvorprúd a μ je permeabilita. Vo vákuu je štvorprúd nulový, takže rovnica sa stane homogénnou a jej riešenie zodpovedá šíreniu elektromagnetických vĺn.

16. Elektrické zariadenia motorových vozidiel

http://klasici.sk/old/skola/ss/mov/MOV4.htm

1. Druhy elektrických sústav

Podľa napätia:

  1. jednosmerné - sú najrozšírenejšie, dôvodom je použitie akumulátora
    • 6 V - malé motocykle
    • 12 V - osobné autoobily a veľké motocykle
    • 24 V - stredné a ťažké úžitkové automobily
  2. vyššie napätia
    • striedavé: ak nie je potrebný akumulátor
    • kombinované

Podľa počtu vodičov:

  1. 1-vodičová sústava - druhým vodičom je kovová kostra automobilu obvykle pripojená na záporný pól kvôli kratšiemu oblúku pri skrate a menšej korózii kostry
  2. 2-vodičová sústava - druhý vodič je privedený k riadiacej jednotke
  3. multiplex - informácie sa prenášajú do každého zariadenia po jednom spoločnom vodiči

2. Elektrické zariadenia

  1. zdroje elektrickej energie - akumulátor, alternátor, dynano, nabíjačka
  2. elektrická inštalácia - káble, poistky, svorky, zásuvky, spínacia skrinka a spínače
  3. spotrebiče
    • štartovacie zariadenia - elektromotor, ohrievač motora
    • zapaľovanie - mechanické alebo elektronické
    • prevádzkové spotrebiče - osvetlenie, signalizácia, stierače, ostrekovače, vykurovanie
  4. riadiace
    • regulátor alternátora - zabezpečí stabilné napätie alternátora
    • snímače - poloha kľukovky, lambda sonda, tlak v pneumatikách
    • mikroprocesor - riadiaci motor
    • systémy riadenia podvozku - ABS (proti šmyku), ASR (proti pretáčaniu kolies), BAS (regulácia brzdenia)
    • komfortné systémy - klimatizácia, centrálne uzamykanie, otvárenie okien, nastavovanie sedadiel, ovládanie svetiel a stieračov
    • komunikácia a médiá - tiesňové volania, navigácia, MP3, DVD, telefón, nočné videnie
    • senzorové ovládanie - automatické brzdenie, parkovanie, riadenie
    • informačné a diagnostické zaiadenia - o činnosti motora, vonkajšie informácie, zistenie príčiny poruchy
  5. elektrická výbava - náhradné žiarovky, poistky a sviečky

4. Olovený akumulátor

Časti

  • nádoba - tvrdená guma, alebo polypropylén
  • elektródy, dosky (-) - šedé hubovité olovo (Pb), (+) - hnedý oxid olovičitý (PbO2)
  • separátory
  • elektrolyt - vodou zriedená kyselina sírová (H2SO4) s koncentráciou 35% obj. v plne nabitom akumulátore, pri 20°C 1,285 g/cm3. Elektrolyt môže byť nasiaknutý do sklenej vaty (AGM) alebo ztužený do gelu.
  • pólové mostíky
  • zátky
  • kladný a záporný vývod - (+) je hrubší

Chemicky vratná reakcia

Vybíjaním sa hmota zápornej aj kladnej elektródy premieňa na síran olovnatý (PbSO4) a z elektrolytu ubúda kyselina sírová, a pribúda voda. Pri vybíjaní klesá koncentrácia elektrolytu, pri nabíjaní stúpa.

Celková reakcia vybíjania:

Pb + 2H2SO4 + PbO2 → 2PbSO4 + 2H + 2O

Táto reakcia prebieha aj s kyselinou, ktorá je disociovaná iba do 1. stupňa na H+ a HSO4−. Rovnice potom vyzerajú následovne:

Napätie

  • Menovité napätie jedného článku: 2 V, 6-článkovej batérie: 12 V - tá je uvažovaná ďalej
  • Napätie naprázdno nabitej: 12,6–12,8 V
  • Napätie naprázdno vybitej: 11,8–12,0 V
  • Napätie pri záťaži pri ktorom sa má ukončiť vybíjanie: 10,5 V
  • Všetky napätia sú platné pre 20 °C, v prípade zmeny teploty sa musia vhodne upraviť. Hodnota udržovacieho napätia sa môže líšiť v závislosti na výrobcovi. V prípade dobíjenia udržovacím napätím sa napätie musí presne nastaviť, pretože nízke napätí spôsobuje sulfatáciu pri ktorej sa na elektródach vykryštalizujesíran olovnatý, a vysoké napätie ich koróziu straty elektrolytu, čo významne skracuje životnosť akumulátorov.

  • Napätie pre občasné dobíjanie batérie: 14,2–14,5 V
  • Napätie, pri ktorom začína výrazná tvorba vodíku a kyslíku: 14,4 V
  • Po ukončení nabíjania batérie do plného nabitia, klesne napätie rýchlo na 13,2 V, a potom pomaly na 12,6 V.
  • Typy

    Podle technológie:

    • so zaplavenými elektródami – napríklad autobatérie – elektrolyt je volne nalaita kapalina mezi elektrodami
    • VRLA z anglického Valve Regulated Lead Acid – ventilem řízené olověné akumulátory; jde o označení zapouzdřených akumulátorů s výrazným omezením vývinu plynů; prakticky vůbec se nevyvíjí kyslík a jen ve velmi malé míře se vyvíjí vodík
      • AGM z anglického Absorbent Glass Mat – elektrolyt je nasáknut ve skelné vatě, která je mezi elektrodami
      • Gelové – elektrolyt je zahuštěný ve formě gelu

    Podľa použitia:

    • Záložné (standby) – napr. UPS, bezpečnostní systémy.
    • Štartovacie – autobatérie
    • Trakčné – golfový vozík, vysokozdvižný vozík

    Vlastnosti

    • Samovoľné vybíjanie akumulátora: 3-20% kapacity za mesiac, novšie typy batérií menej.
    • Cyklus je nabitie a následné vybitie batérie. Životnosť je daná počtom cyklov.
    • Životnosti ovplyvní:
      • hĺbka vybíjania
      • počet hĺbkových vybíjaní
      • spôsob nabíjania batérie
      • prevádzkové teploty
      • spôsob skladovania
    • Sulfatácia - je kryštalizácia PbSO4 na elektródach, čím sa obmedzuje prúd a kapacita batérie. Desulfatizovať možno batériu impulzami nabíjania a vybíjania, napríklad striedavé napätie usmernené diódou a batéria zaťažená žiarovkou.
    • Využiteľná kapacita je menšia ako údaj v ampárhodinách (Ah) napísaný na batérii, pretože batériu nemožno úplne vybiť, v zime klesá kapacita batérie, starnutím a sulfatáciou kapacita klesá tiež.
    • Rozdelenie batérií podľa určenia

      ŠTARTOVACIE BATÉRIE

      Olovené batérie určené pre štartovanie nie sú navrhnuté pre hlboké vybitie – majú veľký počet tenkých elektród kvôli čo najväčšej ploche a tým čo najväčšiemu prúdu, ale hlbokým vybitím môžu byť ľahko poškodenie. Opakované hlboké vybitie spôsobí stratu kapacity a významne zníži životnosť. Štartovacie batérie sa skladujú odpojené a mali by sa pravidelne dobíjať podľa doporučenia výrobca (napr. každé 3 mesiace), aby se predišlo sulfatácii.

      TRAKČNÉ BATÉRIE

      Špeciálne betérie navrhnuté na pohon napríklad manipulačnej techniky, golfových vozíkov, nožnicových plošín. Tieto batérie sú rozdelené na článkové 2V a na blokové 6V; 8V; 12V. Konštrukcia článku je najčastejšie mriežková olovená elektróda s vlisovanou aktívnou hmotou a ďalej medzi elektródami odděľujúce separátory. Konštrukcia blokové batérie je buď mriežková elektróda alebo trubková elektróda. Tieto batérie sú stavané na dlhodobé odoberanie energie a následne znovu nabitie. napr. manipulačná technika a batérie v nej je stavaná na 8 hod. prevádzku. Je nutné pre tieto trakčné batérie dodržanie cyklov a to nabitie na 100% a následné odobratie 80% a tak ďalej sa opakuje, tento úkon je jeden nabíjací cyklus. Štandardná trakčná článková batéria má 1500 nabíjacích cyklov a blokové batérie napríklad pre golfové vozíky od 400 do 1200 nabíjacích cyklov. tieto batérie ak su hlboko vybité - pod ostávajúcich 20% energie, sulfatujú a znižuje se daná kapacita batérie až do trvalého poškodenia, nesmú sa teda hlboko vybíjať a ďalej ani medzidobíjať.

PrílohaVeľkosť
BateriaZlozenie.png333.1 KB

5. Lítiová batéria

Lithium-iontová (Li-Ion) batéria je rozšírená v prenosnej elektronika a používa sa v elektromobiloch.

Technológia

Anóda je vyrobená z uhlíku, katóda je oxid kovu, a elektrolyt je lítiová soľ v organickom rozpúšťadle.

Základná zjednodušená chemická reakcia:

Li1/2CoO2 + Li1/2C6 ⇆ C6 + LiCoO2

Vo vnútri každej bežnej batérie je (battery packu) je čip, ktorý stráži stav a kontroluje priebeh nabíjania.

Zásoby lítia sa odhadujú na pokrytie výroby 10 miliárd automobilov. Pri odhadovanom počte automobilov a životnosti akumulátorov nemožno očakávať pokrytie spotreby do konca 21. storočia, ak se od polovice storočia budú vyrábať iba elektromobily.

Napätie

  • Menovité napätie článku podľa normy: 3,6 V, v USA 3,7 V, batérie 7,2 - 10,8 - 14,4 - 18 V, niektorí výrobcovia uvádzajú aj iné hodnoty.
  • Skutočné napätie: 3 – 4,2 V.
  • Pomocná elektronika zisťuje mieru vybitia podľa napätia batérie, prekročenie nabíjacieho a vybíjacieho napätia, odpojí batériu po nabití, napr. pri 4,2 V. Bráni tak zničeniu akumulátora a predlžuje jeho životnosť.

Výhody

  • Možno vyrobiť rôzne tvary.
  • Vysoká kapacita v malom objeme a hmotností. 200 Wh/kg, 530 Wh/l – 3x väčšia ako u Ni-MH.
  • Skoro žiadne samovybíjanie (do 5 %).
  • Nemá pamäťový efekt – možno je kedykoľvek nabíjať.
  • Netreba ju formátovať – niekoľkokrát nabíjať a vybíjať pred prvým použitím
  • Vysoké nominálne napätie: 3,6 V
  • Životnosť 500 – 1200 nabíjacích cyklov.

Nevýhody

  • Batéria starne, teda stráca kapacitu, bez ohľadu či sa používa alebo nie. Rýchlosť starnutia sa zvyšuje teplotou, väčším nabitím, vyšším vybíjacím prúdom.
  • Nebezpečie výbuchu alebo zapálenia pri nesprávnom používaní (skratovanie, nabíjanie na vyššiu kapacitu).
  • Vadí jej úplné vybitie. Keď se dostane pod napätie 2,8 V, je veľmi ťažké ju znovu „oživiť“, napríklad keď je dlho vybitá.

Ako predĺžiť životnosť

  • Skladujte a používajte ich pri nižších teplotách (5 - 15 °C).
  • Nenechávajte zbytočne dlho plne nabité nebo úplné vybité batérie stáť.
  • Neudržujte stále pri 100% nabití. Ideálne je udržiavať akumulátor medzi 20% - 80% kapacity. Pri 40% nabití je životnosť 3 x dlhšia.
  • Nevybíjajte do úplného vybitia. S hĺbkou vybíjania (DoD) se životnosť batérie znižuje. Občasné vybíjanie, ktoré je často doporučované, rekalibruje indikátor nabitia, ale životnosti batérie neprospieva.

6. Automobilový alternátor

Stator má na obvode plechy, v ktorých sú drážky. V drážkach je uložené pracovné vinutie, v ktorom sa indukuje napätie. Vinutie môže byť 3-ázové nebo 1-fázové. Trojfázové vinutí býva zapojené do hviezdy s vyvedeným stredným vodičom. Striedavé napätie sa usmerňuje usmerňovačom.

Rotor obsahuje kotvu, ktorá vytvára hlavné magnetické pole. Na obvode môžu byť elektromagnety s budiacim vinutím. Alebo je cievka vinutá v smere osi, magnetické póly sú vyvedené na obvod pomocou 12 pólových nástavcov z magneticky mäkkej oceli. Vinutie je vyvedené na konci rotoru na zberacie krúžky s povrchom z medi, od seba a od kostry izolované. Na krúžky dosadajú kefky, uhlíky, ktorým sa privádza prúd z regulátora. Kotva je poháňaná pomocou klíinového remeňa. Na oboch stranách osy sú guličkové ložiská.

Regulátor alternátora má za úlohu meniť budiaci prúd tak, aby alternátor vytváral požadované napätie pri rôznych otáčka. Pri nižších otáčkach dodáva väčší prúd, pri vyšších menší. Pracuje na princípe spätnej väzby, kedy sa sleduje výstupné napätie alternátora. Ak je vysoké, budiaci prúd sa zníži, ak je nízke, budiaci prúd sa zvýši.

Regulátor:

Usmerňovač:

Schéma:

PrílohaVeľkosť
alternator_konstrukcia.png210.53 KB
alternator_rebuilt.jpg71.58 KB
AlternatorVmotore.jpg52.72 KB
RegulatorSkoda.jpg8.66 KB
UsmernovacSkoda.jpeg7.09 KB
AlternatorSchema.gif6.93 KB
AlternatorSchema.gif7 KB

Otázky na opakovanie

  1. Aké napätia a počty napájacích vodičov sa používajú v automobiloch?
  2. Vymenujte elektrické zariadenia v motorových vozidlách:
    1. zdroje elektrickej energie
    2. elektrická inštalácia
    3. spotrebiče
    4. riadiace
    5. elektrická výbava
  3. Aký je rozdielmedzi blokovou, náučnou a zapojovacou schémou? Uveďte názov značiek:

  4. Olovený akumulátor: Vymenujte časti a použité materiály. Aké je menovité napätie článku a batérie? Ako sa mení napätie a kapacita v závislosti od nabitia, teploty vzduchu, sulfatácie? Ako sa líšia údržbou, prevádzkou a nabíjaním rôzne typy podľa technológie (so zaplavovanými elektródami, alebo ventilom riadené) a podľa účelu (štartovacie, trakčné, záložné)?
  5. Lítiová batéria: Vymenujte časti a materiály. Aké je menovité napätie článku? Prečo je potrebná pomocná elektronika v článku? Aké má výhody a nevýhody oproti olovenému článku? Ako možno predĺžiť životnosť?
  6. Automobilový alternátor: Čo obsahuje a akú majú funkciu jeho časti: stator, rotor, regulátor a usmerňovač.

  7. Dynamo: Vymenujte časti a ich funkciu. Aký je rozdiel v používaní pri sériovom, paralelnom a kombinovanom zapojení cievok statora a rotora?
PrílohaVeľkosť
ZnackyElektrotechnickeAutoBezPopisu.gif3.13 KB

Fyzika

1. Úvod

Cieľ fyziky

Cieľ fyziky je zistiť ako funguje príroda. Technológie možno vytvoriť až po pochopení ich princípu. Na začiatku technického rozvoja spoločnosti sú vedecké objavy.

Príklad 1: Objavy a aký technický rozvoj umožnili:

  • jadrové reakcie -> energetika
  • motor -> priemysel
  • zváranie -> nákladné lode
  • tranzistor -> internet

Fyzikálny model je zjednodušený princíp fungovania časti prírody. Človek nedokáže pochopiť celú prírodu naraz v jej zložitosti. Preto model funguje len za určitých podmienok, ktoré treba poznať. Fyzikálne zákony sú modely, preto nie sú dokonalé a neplatia vždy.

Príklad 2: Za akých okolností neplatia fyzikálne zákony:

  • Ohmov zákon: Ak nedochádza ku skin efektu.
  • Keplerove zákony: Len po planétu Urán, Pluto sa pohybuje inak.
  • gravitačné pole sa šíri podstatne rýchlejšie ako svetlo

Hypotéza je predpoklad. Má byť formulovaná tak, aby ju bylo možno potvrdit nebo vyvrátit. Nevyvrátiteľná hypotéza nepripúšťa jej overovanie, preto nie je súčasťou vedy.

Príklad 3: Nevyvrátiteľné tvrdenia:

  • Pod stolom je krokodíl, ale ak sa naňho pozriete, tak sa stane neviditeľný.

Dôkaz je informačný filter ktorý s veľkou pravdepodobnosťou oddelí pravdu od nepravdy-

https://sk.wikipedia.org/wiki/Te%C3%B3ria

Úrovne hmoty

Úrovne hmoty sú tvorené jej zoskupovaním do funkčných celkov. Napríklad:

  • ...
  • sociálne spoločenstvá
  • vyššie organizmy
  • bunky
  • stroje
  • molekuly
  • atómy
  • ...

Princíp zoskupovania hmoty v prírode sa v každej úrovni líši. S každou vyššou úrovňou klesá rýchlosť procesov o niekoľko rádov. Cieľom fyziky je vytváranie modelov pre nižšie úrovne hmoty.

Príklad 3: Spôsob zoskupovania hmoty v rôznych úrovniach:

  • molekuly - atómy spojené chemickými väzbami
  • stroje - funkčné spojenie telies
  • bunky - stroje riadené počítačom

Príklad 4: Rýchlosti javov v rôznych úrovniach hmoty.

  • bunka - 100 000 chemických reakcií za sekundu

Veličiny a jednotky

Fyzikálna veličina popisuje kvantitatívnu vlastnosť objektu. Napríklad dĺžku, teplotu, váhu.

Základné veličiny prírody sú:

  1. hmota
  2. priestor
  3. čas

Tieto veličiny sú nedeliteľné, nespojiteľné, a sú prítomné v každej úrovni hmoty. Ďalšie veličiny možno popísať pomocou týchto veličín.

Fyzikálna jednotka je definovaná veľkosť veličiny. Napríklad hodinu môžeme definovať ako 1/24 dňa. Jednotka umožňuje merať veličinu. Napríklad dĺžku stola zmerame metrom a hodnotu si zapíšeme na papier.

Medzi číslom a značkou sa píše medzera, pretože je to viac slov. Napríklad 20 m = dvadsať metrov.

Príklad 5: Zápis hodnôt slovom a znakmi:

  • stodvadsať centimetrov = 120 cm
  • desať kilogramov = 10 kg
  • dve hodiny = 2 hod

Absolútne jednotky majú zakaždým rovnakú hodnotu. Napríklad meter plátna bude rovnako dlhé v každom obchode. Relatívne jednotky sa vzťahujú na meniaci sa objekt. Napríklad výška dverí má byť aspoň 8 stôp, pretože dospelý človek je vysoký 7 stôp, pričom stopa je dĺžka chodidla.

Etalóny je čo najpresnejší vzor jednotky pre celosvetové použitie.

Príklad 6: Absolútne jednotky:

  • meter
  • Watt
  • hodina

Príklad 7: Relatívne jednotky:

  • stopa
  • lakeť
  • relatívna viskozita

Príklad 8: Približná definícia jednotiek:

  • meter - vzdialenosť medzi natiahnutou rukou dospelého človeka a druhou rukou uprostred hrude
  • sekunda - čas keď poviem dva jednoslabičné slová
  • kilogram - váha litru vody

Príklad 9: Etalóny:

  • meter - dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 s
  • sekunda - je doba trvania 9 192 631 770 periód žiarenia zodpovedajúceho prechodu mezi dvoma hladinami veľmi jemnej štruktúry základného stavu atómu cesia 133.
  • kilogram - je rovný hmotnosti mezinárodného prototypu kilogramu

Sústava jednotiek

Sústava jednotiek zoskupuje jednotky. Niektoré sú základné, a z nich sú odvodené ďalšie. Vhodné sú sústavy ktoré vychádzajú z prírodných veličín.

Metrická sústava, označovaná ako SI, z francúzskeho názvu Systéme International d´Unites [systém enternasjonal dynité], sa používa vo väčšine sveta - Európa, Kanada, Austrália. U nás sa používa zo zákona, v technickej norme sú uvedené jej jednotky:

A. Základné jednotky

veličinaznačka veličinyjednotka veličiny značka jednotky
dĺžkal, ameterm
hmotnosťmkilogramkg
častsekundas
teplotaTKelvinK
elektrický prúdIAmpérA
látkové množstvonmolmol
svietivosťIkandelacd

Poznámka: Pre teplotu sa používa aj jednotka stupeň Celzia, °C.

B. Doplnkové jednotky na meranie uhlov - radián (rad) a streadián (sr).

C. Odvodené jednotky - odvodzujú sa zo základných jednotiek. Sú to napríklad m/s, W (watt), J (joule).

Vedľajšie jednotky - nepatria do SI, ale v praxi sa bežne používajú: tona, hodina, minúta...

Rozmer fyzikálnej veličiny

Rozmer fyzikálnej veličiny je zápis jednotky veličiny pomocou jednotiek základných veličín. Možno využiť vzorec na výpočet zo základných veličín.

Príklad 10: Rozmer veličín:

  • rýchlosť: dim (v) = dim (s / t) = m.s-1
  • zrýchlenie: dim (a) = dim (v / t) = m.s-1 : s = m.s-2
  • sila (Newton): dim (F) = dim (m . a) = kg . m.s-2 = kg.m.s-2
  • energia (Joule): dim (E) = dim (0,5 . m . v2) = kg . (m.s-1)2 = kg.m2.s-2
  • výkon (Watt): dim (P) = dim (E / t) = kg.m2.s-2 : s = kg.m2.s-3
  • tlak (Pascal): dim (p) = dim (F / S) = kg.m.s-2 : m2 = kg.m-1.s-2

Poznámka: V rozmere veličín vidíme 3 základné veličiny prírody: hmota (kg), priestor (m) a čas (s).

Predpony jednotiek

Na vyjadrenie násobku alebo dielu jednotky sa používajú predpony, čo sú písmená pred značkou jednotky. Napríklad 1 mm sa zapisuje ľahšie ako 0,001 m.

predpona - názov = násobok číslo = násobok mocnina

Zväčšujúce predpony:

k - kilo = 1 000 = 103
M - mega = 1 000 000 = 106
G - giga = 1 000 000 000 = 109
T - tera = 1 000 000 000 000 = 1012
P - peta = 1015
E - exa = 1018
Z - dzéta = 1021
Y - yotta = 1024

Zmenšujúce predpony:

m - mili = 0,001 = 10-3
µ - mikro = 0,000 001 = 10-6
n - nano = 0,000 000 001 = 10-9
p - piko = 0,000 000 000 001 = 10-12
f - femto f = 10-15
a - atto = 10-18
z - zepto = 10-21
y - yokto = 10-24

Príklad 11: Zápis bez predpony:

5 km = 5 000 m
100 MJ = 100 000 000 J
30 GW = 30.109 W = 3.1010 W
200 TJ = 200.1012 J = 2.1014 J
100 mA = 0,1 A
30 µA = 30.10-6 A = 3.10-5 A
750 nm = 750.10-9 m = 7,5.10-7 m
100 pF = 100.10-12 F = 10-10 F

Príklad 12: Zápis s predponami:

2 000 W = 2.103 W = 2 kW
200 000 000 J = 200.106 J = 200 MJ
0,016 m = 16,10-3 m = 16 mm
0,000 04 m = 40.10-6 m = 40 µm

PrílohaVeľkosť
zakladneSI.png9.42 KB

2. Mechanika - 2.1. Kinematika

Pojmy

Teleso môžeme niekedy nahradiť hmotným bodom. Hmotný bod má nulové rozmery a hmotnosť telesa, ktoré nahradzuje. Vzťažná sústava je skupina telies, na ktoré vzťahujeme pokoj alebo pohyb telesa. Pohyb telesa je relatívny. Teleso je v pokoji, ak nemení svoju polohu vzhľadom na okolité predmety. Teleso je v pohybe, ak mení polohu vzhľadom na okolité predmety. Trajektória je čiara, ktorú opisuje hmotný bod pri svojom pohybe. Dráha je dĺžka trajektórie. Priemerná rýchlosť vp je podiel dráhy s a času pohybu t.

vp = s / t

kde je
vp - priemerná rýchlosť (m/s)
s - dráha (m)
t - čas (s)

odvodené vzťahy:
s = v . t
t = s / v

Okamžitá rýchlosť v je rýchlosť telesa v danom okamihu na danom mieste. Jednotka rýchlosti je meter za sekundu (m/s), tiež sa používa kilometer za hodinu (km/h). Je medzi nimi vzťah:

1 km / h = 1 000 m / 3 600 s = 1 / 3,6 m/s = 0,278 m/s
1 m/s = 3,6 km/h

Príklad 1: Akú priemernú rýchlosť mal automobil, ak prešiel 30 km za 20 minút?

s = 30 km = 30 000 m
t = 20 min = (20 . 60) s = 1 200 s
vp = s / t = 30 000 m : 1 200 s = 25 m/s = (25 . 3,6) km/h = 90 km/h

Príklad 2: Akou priemernú rýchlosť mal chodec, ak prešiel 2 km za 30 minút?

s = 2 km = 2 000 m
t = 30 min = (30 . 60) s = 1 800 s
vp = s / t = 2 000 m : 1 800 s = 1,1 m/s = (1,1 . 3,6) km/h = 4 km/h

Príklad 3: Za aký čas možno prejsť vzdialenosť 100 km:

  • po dialnici, vp = 120 km/h
  • po cestách 1. triedy, vp = 80 km/h
  • po po cestách 2. triedy, vp = 70 km/h

Riešenie:

  • t = 100 km : 120 km/h = 0,833 hod = (0,833 . 60) min = 50 min
  • t = 100 km : 80 km/h = 1,25 hod = 1 hod + (0,25 . 60) min = 1 hod 15 min
  • t = 100 km : 70 km/h = 1,43 hod = 1 hod (0,43 . 60) min = 1 hod 26 min

Príklad 4: Aká je bezpečná vzdialenosť medzi autami pri pravdile 2 sekúnd?

  • na dialnici, v = 130 km/h
  • na ceste 1. triedy, v = 90 km/h
  • v obci, v = 50 km/h

Riešenie: s = v . t

  • 130 km/h = (130 : 3,6) m/s = 36 m/s, s = 2 s . 36 m/s = 72 m
  • 90 km/h = (90 : 3,6) m/s = 25 m/s, s = 2 s . 25 m/s = 50 m
  • 50 km/h = (50 : 3,6) m/s = 14 m/s, s = 2 s . 36 m/s = 28 m

Klasifikácia pohybov

Podľa tvaru trajektórie:

  1. posuvný - body telesa opisujú rovnaké krivky
  2. otáčavý - body opisujú sústredené kružnice

Podľa okamžitej rýchlosti:

  1. rovnomerný - okamžitá rýchlosť sa nemení
  2. rovnomerne zrýchlený - okamžitá rýchlosť sa rovnomerne zväčšuje
  3. rovnomerný pohyb po kružnici - trajektória je kružnica, rýchlosť sa nemení

A. Rovnomerný pohyb

Teleso prejde za rovnaký čas rovnakú dráhu.

B. Rovnomerne zrýchlený pohyb

Teleso prejde za rovnaký čas stále väčšiu dráhu.

Rýchlosť pohybu rovnomerne rastie (klesá). Zrýchlenie je podiel prírastku rýchlosti a času zmeny rýchlosti. Jednotka je m/s2.

a = Δv / Δt

kde je
a - zrýchlenie (m/s2)
Δv - rozdiel rýchlostí (m/s)
Δt - čas zmeny rýchlosti (s)

Príklad 5: Aké priemerné zrýchlenie má športové auto, ak zrýchli:

  • z 0 na 100 km/h za 2,5 sekundy
  • z 0 na 200 km/h za 7,2 sekundy
  • z 0 na 300 km/h za 19,9 sekúnd

Riešenie:

  • Δv = 100 km/h = 27,8 m/s, a = 27,8 m/s : 2,5 s = 11,1 m/s2 = (11,1 m/s2 : 9,81 m/s2) = 1,1 G
  • Δv = 200 km/h = 55,6 m/s, a = 55,6 m/s : 7,2 s = 7,7 m/s2 = (7,7 m/s2 : 9,81 m/s2) = 0,8 G
  • Δv = 300 km/h = 83,3 m/s, a = 83,3 m/s : 19,9 s = 4,2 m/s2 = (4,2 m/s2 : 9,81 m/s2) = 0,4 G

Poznámka: Z výpočtov je vidno, že pri vyšších rýchlostiach má auto menšie zrýchlenie. Dôvodom je, že kinetická energia a aerodynamický odpor auta rastú s druhou mocninou rýchlosti. To si treba uvedomiť pri predbiehaní, pri vyšších rýchlostiach má motor akoby slabší výkon.

Gravitačné zrýchlenie pôsobí na všetky telesá v gravitačnom poli. Nad povrchom Zeme má hodnotu g = 9,81 m/s2 . Zrýchlenie môžeme vyjadrovať ako násobky g, označujú sa značkou jednotky G.

Voľný pád:

Príklad 6: Akú rýchlosť má padajúci kameň za 3 sekundy pádu?
Δv = g . Δt = 9,81 m/s . 3 s = 29,6 m/s = (29,6 . 3,6) km/h = 106 km/h

Dráha rovnomerne zrýchleného pohybu rastie s druhou mocninou času, pretože po zrýchlení prejde za rovnaký čas väčšiu dráhu.

s = 1/2 . a . t2

kde je
s - dráha (m)
a - zrýchlenie (m/s2)
t - čas (s)

Odvodené vzťahy:

a = 2 . s / t2
t = √(2 . s / a)

Príklad 7: Akú dráhu preletel predmet padajúci voľným pádom vo vákuu za:

  • 1 s
  • 2 s
  • 3 s

Riešenie: s = 1/2 . a . t2

  • s = 0,5 . 9,81 m/s2 . (1 s)2 = 4,9 m
  • s = 0,5 . 9,81 m/s2 . (2 s)2 = 19,6 m
  • s = 0,5 . 9,81 m/s2 . (3 s)2 = 44,1 m

Príklad 8: Akú hĺbku mala voda v priehrade, ak do nej spadol kameň za 2,5 sekundy?

h = 1/2 . a . t2 = 0,5 . 9,81 m/s2 . (2,5 s)2 = 31 m

Príklad 9: S akou presnosťou vieme určiť hĺbku vody z predchádzajúceho príkladu, ak dokážeme merať čas s presnosťou na 0,5 s?

  • hmin = 0,5 . 9,81 m/s2 . (2 s)2 = 19,6 m
  • hmax = 0,5 . 9,81 m/s2 . (3 s)2 = 44,1 m

Poznámka: Z výpočtu vyplýva, že na meranie hĺbky pomocou voľného pádu je potrebné presné meranie času, napríklad odčítaním z videa.

Príklad 10:Aké zrýchlenie malo auto, ktoré prešlo dráhu 100 m za 5 sekúnd? Počiatočná rýchlosť bola nulová.

a = 2 . s / t2 = 2 . 100 m : (5 s)2 = 2 m/s2 = 2 m/s2 : 9,81 m/s2 = 0,2 G

Príklad 11: Za aký čas spadne predmet z výšky 7 metrov na zem? Počiatočná rýchlosť je nulová.

t = √(2 . s / a) = √(2 . 7 m : 9,81 m/s2) = 1,2 s

C. Pohyb po kružnici

Pri pohybu po kružnici pôsobí na teleso odstredivá sila. Ak je komenzovaná dostredivou silou, napríklad pevné upevnenie na stred otáčania alebo gravitácia, tak sa teleso pohybuje po kružnici. Ak dostredivá sila prestane pôsobiť, teleso pokračuje priamočiarim pohybom po dotyčnici ku kružnici.

PrílohaVeľkosť
otacavy_pohyb.gif389 bajtov
posuvny_pohyb.gif556 bajtov
rovnomerne_zrychleny_pohyb.gif896 bajtov
rovnomerny_pohyb2.gif804 bajtov
volny_pad.gif447 bajtov

2.2. Dynamika

Vzájomné silové posobenie telies

Sila je vektorová veličina - má veľkosť a smer. Kreslí sa ako orientovaná úsečka.

Telesá na seba navzájom pôsobia silou. Napríklad teleso posobí na podložku tiažovou silou, a podložka naň posobí opačnou silou. Dynamický účinok sily sa prejavujú zmenu pohybu telesa vplyvom sily. Isac Newton [izak ňútn] bol vedec, ktorý sformuloval zákony súvisiace s účinkami síl.

I. Newtonov pohybový zákon - zákon zotrvačnosti

Každé teleso zotrváva v relatívnom pokoji, alebo v rovnomernom priamočiarom pohybe, kým nie je silovým posobením iného telesa nútené tento stav zmeniť.

Hybnosť telesa je súčin rýchlosti v a hmotnosti m telesa.
p = m . v

Príklad: Automobil má hmotnosť 1 000 kg a rýchlosť 72 km/h. Akú má hybnosť?
v = 72 km/h = 72 / 3,6 m/s = 20 m/s, m = 1 000 kg
p = m . v = 1 000 kg . 30 m/s = 30 000 kg.m.s-1

Príklad: Akú hybnosť má vlak s hmotnosťou 2 000 ton a rýchlosťou 36 km/h ?
m = 2 000 t = 2 000 000 kg, v = 36 km/h = 10 m/s
p = m . v = 3 000 000 kg . 10 m.s-1 = 30 000 000 kg.m.s-1

2. Newtonov pohybový zákon

Veľkosť zrýchlenia a, ktoré udeľuje sila F telesu hmotnosti m je priamo úmerná veľkosti tejto sily F (pri rovnakej hmotnosti telesa) a nepriamo úmerná hmotnosti telesa.
a = F / m ..... m - je takzvaná zotrvačná hmotnosť, je mierou zotrvačnosti telesa pri jeho zrýchľovaní.

Príklad: Na automobil s hmotnosťou 1 000 kg pôsobí motor silou 2 000 N. Aké má zrýchlenie?
m = 1 000 kg, F = 2 000 N
a = F / m = 2 000 N / 1 000 kg = 2 m.s-2
To znamená, že na rýchlosť 30 m/s = 108 km/h zrýchli za 15 sekúnd.

Tiažová sila G je príťažlivá sila, ktorou sú priťahované všetky telesá ku Zemi.
G = m . g

Príklad: Akou tiažovou silou posobí človek s hmotnosťou 90 kg na podlahu ?
m = 90 kg, g = 10 m.s-2 G = m . g = 90 kg . 10 m.s-2 = 900 kg.m.s-2 = 900 N

Tretí pohybový zákon - zákon akcie a reakcie

Každá akcia vyvolá rovnako veľkú reakciu opačného smeru.

Sily, ktorými navzájom na seba telesá posobia sú rovnako veľké, navzájom opačného smeru a súčasne vznikajú a zanikajú. Jedna sila sa nazýva akcia, druhá reakcia.

Príklady: spätný náraz pri strelných zbraniach, odstredivá a dostredivá sila.

Trecia sila Ft je brzdiaca sila, ktorá pôsobí na teleso. Teleso sa začne pohybovať, keď je prekonaná trecia sila.

Teleso urýchluje sila, ktorá je rozdielom pôsobiacej a trecej sily DF = F - Ft
a = DF / m = ( F - Ft ) / m

Príklad: Teleso má hmotnosť 100 kg. Pôsobí naň sila 300 N a trecia sila 100 N. Aké je zrýchlenie telesa?
m = 100 kg, F = 300 N, Ft = 100 N
a = ( F - Ft ) / m = (300 N - 100 N) / 100 kg = 200 N / 100 kg = 2 m.s-2

Príklad: Na automobil s hmotnosťou 1 600 kg pôsobí sila motora 2 000 N a trecia sila 400 N. Aké je zrýchlenie automobilu?
m = 1 600 kg, F = 2 000 N, Ft = 400 N
a = ( F - Ft ) / m = (2 000 N - 400 N) / 1 600 kg = 1 600 N / 1 600 kg = 1 m.s-2

PrílohaVeľkosť
akcia_reakcia.gif1.63 KB
trecia_sila.gif1.14 KB
vektor_sila.gif947 bajtov

2.3. Mechanická energia

Mechanická práca

Teleso koná mechanickú prácu W, ak pôsobí silou na iné teleso, ktoré sa pôsobením tejto sily premiestňuje po určitej trajektórii.

W = F . s ..... W - mechanická práca, F - sila, s - dráha. Jednotka mechanickej práce je Joule [džaul], J.

Mechanická energia

Mechanická energia telesa môže mať dva formy: 1. potenciálna energia Ep - je schopnosť telesa konať prácu, napr. stlačená pružina, alebo teleso vo výške 2. pohybová (kinetická) energia Ek - je schopnosť pohybujúceho sa telesa konať prácu

Tiažová potenciálna eneria

Ep = G . h = m . g . h

Príklad: Automobil má hmotnosť 2 000 kg a je na kopci vo výške 100 m. Akú má polohovú energiu?
m = 2 000 kg, h = 200 m, g = 10 m.s-2
Ep = m . g . h = 2 000 kg . 10 m.s-2 . 100 m = 2 000 000 J = 2 MJ
(na to je potrebná asi 0,2 l benzínu/nafty)

Kinetická energia

Ek = FG . h = m . g . 1/2 . g . t2 = 1/2 . m . g2 . t2 = 1/2 . m . v2
Ek = 1/2 . m . v2

Príklad: Automobil má hmotnosť 2 000 kg a rýchlosť 72 km/h. Akú má pohybovú energiu?
m = 1 000 kg, v = 72 km/h = 20 m/s
Ek = 1/2 . m . v2 = 0,5 . 2 000 kg . (20 m.s-1)2 = 1 000 . 400 J = 400 000 J = 400 kJ

Príklad: Koľko energie treba na vyzdvihnutie betónového bloku s hmotnosťou 2 tony do výšky 20 m ?
m = 2 t = 2 000 kg, h = 20 m
Ep = m . g . h = 2 000 kg . 10 m.s-2 . 20 m = 200 000 J = 200 kJ

Príklad: Aká je kinetická energia nákladného vlaku s hmotnosťou 2 000 ton pri rýchlosti 36 km/h ?
m = 2 000 t = 2 000 000 kg, v = 36 km/h = 10 m/s
Ek = 1/2 . m . v2 = 0,5 . 2 000 000 kg . ( 10 m.s-1 )2 = 1 000 000 . 100 J = 100 000 000 J = 100 MJ

Zákon zachovania mechanickej energie

Celková mechanická energia voľne padajúceho telesa sa počas pohybu nemení. Polohová energia (výška) sa mení na kinetickú (rýchlosť).

v bode 1 ..... E = Ep + Ek = 1 000 J + 0 J = 1 000 J
v bode 2 ..... E = Ep + Ek = 0 J + 1 000 J = 1 000 J

Výkon a účinnosť

Priemerný výkon P určíme ako podiel mechanickej práce W a času t za ktorý bola práca vykonaná.
P = W / t ..... Jednotkou je watt, W. Stroj má výkon 1 W, ak vykoná prácu 1 J za 1 s.

Príklad: Stroj vykoná prácu 10 000 J za 2 sekundy. Aký má výkon ?
P = W / = 10 000 J / 2 s = 5 000 W = 5 kW

Stroj premieňa dodanú prácu W0 na užitočnú prácu W. Účinnosť stroja ? je podiel užitočnej dodanej práce.
? = W / W0 ..... W - užitočná práca (J), W0 - dodaná práca (J)
? = P / P0 ..... P - užitočný výkon (W), P0 - dodávaný výkon (J)

Príklad: Z energie paliva 50 MJ vytvorí motor mechanickú energiu 15 MJ. Aká je účinnosť motora?
h = W / Wo = 15 MJ / 50 MJ = 0,3 = 30 %

Príklad: Aká je účinnosť elektromotora, ak odoberá zo siete 2 kW a premení na mechanickú prácu 1 800 W?
P = 1 800 W, Po = 2 kW = 2 000 W
h = P / Po = 1 800 W / 2 000 W = 0,9 = 90 %

Príklad: Aký je priemerný výkon stroja, ak za 1 hodinu vykonal prácu 3,6 MJ ?
t = 1 hod = 3 600 s
W = 3,6 MJ = 3 600 000 J = W / t = 3 600 000 J / 3 600 s = 1 000 W = 1 kW

PrílohaVeľkosť
1.gif1.33 KB
3.gif1.11 KB
4.gif1.05 KB
6.gif1.9 KB

2.4. Gravitácia

Vlastnosti gravitačného poľa: gravitačná sila je veľmi malá, kumuluje sa, nedá sa odtieniť.

Všeobecný gravitačný zákon: Dva hmotné body sa priťahujú rovnako veľkými silami opačného smeru.

Fg = k . m1 . mg / r2

gravitačná konštanta k = 6,67.10--11 N.m2

Príklad: Akou veľkou príťažlivou silou sa priťahujú dva olovené bloky každý s hmotnosťou 1 tona vzdialené od seba 10 cm?
m1 = m2 = 1 t = 1 000 kg, r = 10 cm = 0,1 m
Fg = k . m1.m2 / r2 = 6,67.10-11 N.m2. 1 000 kg . 1 000 kg / ( 0,1 m)2 = 0,007 N

Gravitačné zrýchlenie g určuje zrýchlenie všetkých telies v gravitačnom poli Zeme. Na povrchu Zeme má hodnotu g = 9,81 m.s-2 = 10 m.s-2

PrílohaVeľkosť
241.gif1.48 KB

2.5. Mechanika tuhého telesa

Moment sily

Moment sily M vyjadruje otáčavý účinok sily:
M = F . d ..... d - je rameno sily, je to kolmá vzdialenosť od stredu otáčania ku smeru sily (m), F - pôsobiaca sila (N). Jednotkou momentu sily je Newton meter (Nm).

Príklad: Aký krútiaci moment vyvolá sila 100 N pôsobiaca na kliešte s dĺžkou 20 cm?
d = 20 cm = 0,2 m, F = 100 N
M = F . d = 100 N . 0,2 m = 20 N.m

Momentová veta: Otáčavý účinok síl na tuhé teleso otáčavé okolo nehybnej osi sa ruší, keď vektorový súčet momentov všetkých síl vzhľadom na os otáčania je nulový:
M1 + M2 + M3 + .... + Mn = 0

Napríklad:

F1 . d1 = F2 . d2

Príklad: Aké protizávažie musí mať žeriav, ktorý dvíha závažie 10 ton s ramenom dlhým 20 m, pričom dĺžka ramena s protizávažím je 5 m?
M1 = M2
m1 . g . d1 = m2 . g . d2
m2 = ( m1 . d1 ) / d2 = 10 000 kg . 20 m / 5 m = 40 000 kg = 40 t

Skladanie síl

Sila je vektor. Má svoju veľkosť, smer a pôsobisko.

1. Skladanie rôznobežných síl - robíme pomocou rovnobežníka síl:

  1. Vektor = veľkosť a smer výslednej sily F určíme v rovnobežníku CF1F2 ako vektorový súčet
  2. Pôsobisko výsledej sily je v bode D.

Moment výslednice vzhľadom na ľubovoľnú os sa musí rovnať súčtu momentov zložiek vzhľadom na tú istú os.
M = M1 + M2 + ... + Mn
aby mala výslednica síl na teleso rovnaký otáčavý účinok ako ako sústava síl

2. Skladanie rovnobežných síl:

a) rovnakého smeru

F = F1 + F2
M1 = M2
F1. d1 = F2 . d2
d1 / d2 = F2 / F1

b) opačného smeru

F = F1 - F2
M1 = M2
F1. d1 = F2 . d2
d1 / d2 = F2 / F1

Ťažisko telesa

Ťažnica je priamka prechádzajúca ťažiskom telesa. Ťažisko je priesečník ťažníc. Poloha ťažiska je daná rozložením látky v telese.

Rovnovážna poloha je taká, v ktorej teleso zostáva v pokoji. Stabilita telesa je schopnosť zachovať si rovnovážnu polohu. Vzhľadom na stabilitu existujú polohy:

  1. stála (stabilná) - po vychýlení sa teleso vráti do pôvodnej polohy
  2. vratká (labilná) - po vychýlení sa výchylka ďalej zväčšuje
  3. voľná - po vychílení ostáva teleso v novej polohe

Jednoduché stroje

Páka je tyč, ktorá sa otáča okolo osi kolmej na tyč. Mení veľkosť sily.

Nakolnená rovina zviera s vodorovnou rovinou ostrý uhol = menej ako 45°. Sila potrebná na vytlačenie bremena je menšia ako sila potrebná na jeho zdvihnutie.

Pevná kladka obsahuje upevnené koleso a lano, príp reťaz. Mení len smer sily, nie jej veľkosť.

Skrutka obsahuje naklonenú rovinu zvinutú do skrutkovnice.

Koleso na hriadeli obsahuje koleso a hriadeľ, príp. kľuku.

Klin je trojboký hranol s jednou úzkou stenou - čelom. Malá sila pôsobiaca na úzku stranu (údery kladiva) vyvolá veľké sily pôsobiace na čelo.

Trecia sila pôsobí na teleso proti smeru pohybu.

  1. šmyková trecia sila - posun rovných plôch
  2. valivá odpor - trenie kolies
PrílohaVeľkosť
251.gif2.24 KB
2511.gif1.41 KB
2513.gif2.18 KB
2522.gif1.28 KB
2523b.gif1.33 KB
2532.gif1.22 KB
2533.gif1.03 KB
2534.gif1.02 KB
2535.gif1000 bajtov
2536.gif1.24 KB
2537.gif1.31 KB
2541.gif1.41 KB
2542.gif1.5 KB
2543.gif1.61 KB
2544.gif1.36 KB
2546.gif1.42 KB
skrutka.gif1.77 KB

2.6. Mechanika tekutín

Tekutiny - sú kvapaliny a plyny

Tlak v kvapaline

Pascalov zákon: Tlak vyvolaný vonkajšou silou na voľný povrch kvapaliny ja v každom mieste kvapalného telesa rovnako veľký.

Tlak p je spôsobený silou F, ktorá pôsobí na plochu S.
p = F / S

Príklad: Aký tlak vyvolá piest s plochu 10 cm2 ak naň pôsobí sila 1 000 N ?
S = 10 cm2 = 0,001 m2, F = 1 000 N
p = F / S = 1 000 N / 0,001 m2 = 1 000 000 Pa = 1 MPa

Hydraulické zariadenie sa používa na zväčšenie tlakovej sily. Obsahuje 2 valce rôzneho prierezu spojené trubicou.

p = F1 / S1 = F2 / S2

Druhá sila je toľkokrát väčšia, koľkokrát je väčšia druhá plocha: F2 = F1 . S2 / S1

Príklad: Hydraulické zariadenie má valce s plochou 10 cm2 a 10 m2. Na prvý piest pôsobí sila 1 000 N. Akou silou pôsobí druhý piest?
S1 = 10 cm2 = 0,001 m2, S2 = 10 m2, F1 = 1 000 N
F2 = F1 . S2/S1 = 1 000 N . 10 / 0,001 = 10 000 000 N (1 000 ton)

Hydrostatický tlak

Hydrostatická tlaková sila Fh pôsobí na teleso v hĺbke h. Je spôsobená hmotnosťou kvapliny nad telesom. Hydrostatický tlak phpôsobí na všetky telesá v kvapaline. Veľkosť tlaku závisí od hĺbky a hustoty kvapaliny:
ph = ? . h . g ..... ph - hydrostatický tlak (Pa), h - hĺbka (m), ? - hustota kvapaliny (kg/m3), g - tiažové zrýchlenie (m/s2)

Atmosferický tlak je tlak vzduchu. Na hladine mora má hodnotu 100 kPa.

Príklad: Aký tlak pôsobí v hĺbke 10 metrov pod hladinou vody?
hustota vody ? = 1 000 kg/m3, h = 10 m, g = 10 m.s-2
ph = ? . h . g = 1 000 kg.m-3. 10 m . 10 m.s3-2 = 100 000 Pa = 100 kPa

Archimedov zákon: Teleso úplne ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny rovnakého objemu, ako je objem ponoreného telesa.
Fvz = ? . V . g ..... Fvz - vztaloková sila (N), ? - hustota vytlačenej kvapaliny (kg/m3), V - objem telesa (m3)

Vztlaková sila pôsobí aj v plynoch. Napríklad balóny, vzducholode.

Príklad: Akou vztlakovou silou pôsobí voda na ponorený sud s objemom 100 litrov?
Fvz = ? . V . g = 1 000 kg.m-3. 0,1 m3 . 10 m.s-2 = 1 000 N (100 kg)

Teleso v sa kvapline vznáša ak jeho hustota sa rovná hustote kvapaliny. Pláve, ak je menšia, klesne na dno, ak je väčšia.

Prúdenie tekutín

Tekutina - je plyn alebo kvapalina.

Rovnica spojitosti:

Súčin prierezu potrubia S a rýchlosť prúdenia v je rovnaký pre všetky prierezy. Preto v užších častiach potrubia tečie voda rýchlejšie. Napríklad tryska na záhradnej hadici.
S . v = konšt.
S1 . v1 = S2 . v1

Príklad: Hadica má prierez 2 cm2. Tečie ňou voda rýchlosťou 0,1 m/s. Na konci hadice je tryska s prierezom 0,2 cm2. Akou rýchlosťou vyteká voda z trysky?

Bernouliho rovnica:

Súčet pohybovej a tlakovej (potenciálnej) energie je pre každý prierez trubice rovnaký. Ek + Ep = konšt.

Preto je v užšej časti potrubia nižší tlak. Tlak môže byť menší ako atmosferický. Tento princíp využíva karburátor. Podtlak na konci trysky spôsobuje miešanie benzínu so vzduchom.

Využitie energie prúdiacej vody: vodné turbíny - výroba elektrickej energie.

Prúdnice znázorňujú trajektórie častíc prúdiacej tekutiny.

Laminárne prúdenie - prúdnice sú rovnobežné, nepretínajú sa.

Turbulentné prúdenie - prúdnice sa zvlňujú a tvoria víry.

Príklady: víry za automobilom, víry za rohmi budov, víry vo vodovodných potrubiach - "hučanie vody".

PrílohaVeľkosť
2611.gif1.22 KB
2612b.gif1.54 KB
2623b.gif1.27 KB
2631.gif1.06 KB
2632.gif1.18 KB
2633.gif1.34 KB
2634.gif1.55 KB
karburator.gif2.05 KB
2623c.gif1.3 KB
2623b.gif1.27 KB
2623a.gif1.26 KB

3. Molekulová fyzika

Teplota a jej meranie

Termodynamická teplota T je teplota telesa vyjadrená v Kelvinoch.

Kelvin K je 273,16-ta časť termodynamickej teploty trojného bodu vody.

Celziova teplota t sa definuje pomocou termodynamickej teploty T vzťahom:
t = ( T - 273,15 ) °C

Trojný bod vody je rovnovážny stav sústavy: ľad + voda + nasýtená para. Bola mu pridelená teplota Tr = 273,16 K = 0,01 °C.

Príklady:
0 K = -273,15 °C
0 °C = 273,15 K
100 °C = 373,15 K
20 °C = 293,15 K
-100 °C = 173,15 K
0 K = - 273,15 °C
373,15 K = 100 °C

Meranie teploty:

  • teplomery - ortuťový, liehový,
  • infrakamery

Teplotu telesa možno meniť:

  1. konaním práce (trenie bŕzd)
  2. výmenou tepla
  3. vedením - z teplejšieho na chladnejšie,
  4. žiarením - tepelné (ohrievač), svetelné (Slnko), UV, gama
  5. prúdením - prenos teplej látky
    • nútené, napríklad čerpadlom, ventilátorom,
    • samovoľné gravitačné, napríklad teplá voda stúpa hore. Samovoľné prúdenie je spôsobené nižšou hustotou zohriatej látky.

Tepelná vodivosť je schopnosť látky prenášať teplo vedením. Tepelné vodiče sú kovy. Tepelné izolanty sú umelé hmoty, drevo, sklo, neprúdiaci vzduch (napr. penový polystyrén).

Základné poznatky

Tepelný pohyb je neusporiadaný pohyb častíc.

Druhy tepelných pohybov:

  • kmitanie - pohyb okolo rovnovážnej polohy
  • difúzia - prenikanie častíc z jednej tekutiny do druhej
  • Brownov pohyb - pohyb častice po určitej trajektórii

Vnútorná energia sústavy sa skladá z tepelnej energie (pohyb častíc) a tlakovej energie (vzájomné silové pôsobenie častíc).

Teplo Q je zmena vnútornej energie sústavy telies. Hovoríme, že teleso prijalo (odovzdalo) teplo. Jednotka je Joule [džaul], J. Staršia jednotka pre prácu bola kalória, cal. 1 cal = 4,2 J .

Výhrevnosť paliva je množstvo tepla, ktoré možno uvoľniť spálením jednotkového množstva paliva (1 kg, 1 liter a pod). Napríklad benzín má 60 MJ/liter.

Plyny, tepelné stroje

Stavová rovnica pre ideálny plyn:
p . V / T = konšt.

Ak sa zmení jedna veličina, úmerne sa zmení aj iná.

Príklady:

  1. pri zvýšení teploty stúpne tlak (spaľovanie paliva vo valci motora),
  2. pri roztiahnutí plynu klesne teplota (výparník v chladničke),
  3. pri stalčení plynu stúpne teplota (stlačenie vzduchu vo valci naftového valca sa silne zahreje).

Tepelný stroj - premieňa tepelnú energiu na mechanickú. Princíp: pracovná látka pri rozpínaní (zväčovaní objemu) koná prácu.

Časť energie plynu sa premení na mechanickú prácu stroja. Účinnosť tepelného stroja ?

je podiel vytvorenej mechanickej práce W1 a dodanej práce W (energie paliva).
? = W1 / W ..... (%)

Účinnosť je vždy menšia ako 100 %. Účinnosť spaľovacieho motora je asi 30 %.

Rozdelenie tepelných strojov:

a) podľa pracovnej látky
- parné
- spaľovacie
b) podľa konštrukcie
- piestové - majú valec s piestom
- turbíny - obsahujú lopatky, ktoré sa roztočia priechodom plynu
- raketové - obsahujú otvor (trysku) ktorou uniká látka

Používajú sa dva typy piestových spaľovacích motorov:

  • zážihové (benzínové) - palivo sa zapaľuje iskrou, palivo je zmes vzduchu a benzínu, alebo zemného plynu,
  • vznetové (Dieselové, naftové) - do stalčeného silne zahriatého plynu sa vstrekuje palivo - nafta.

Tuhé látky

  • kryštalické - majú kryštalickú mriežku = pravidelné usporiadanie častíc na veľkú vzdialenosť. Napríklad monokryštály (kremeň, soľ) a polykraštalické látky (kovy, zeminy, íly),
  • amorfné - rozmiestnenie atómov je iba približne pravidelné, už na malú vzdialenosť sa porušuje. Napríklad sklo, živica, vosk, asfalt.

Topenie - je zmena kryštalickej látky na kvapalinu. Teplota topenia závisí od tlaku. Napríklad stlačený freón je kvapalina. Amorfné látky nemajú teplotu topenia, ale určitý rozsah teplôt pri ktorých sa topia.

Tuhnutie je premena kvapalného telesa na tuhé.

Skupenské teplo topenia Lt je teplo (energia) potrebné na roztopenie tuhého telesa na kvapalinu s tou istou teplotou a hmotnosťou.

Sublimácia je premena tuhého telesa na plynné. Napríklad ľad v mraze, gáfor pri bežnej teplote.

Teplotná rozťažnosť je zväčšovanie rozmerov aj objemu telies pri zvyšovaní teploty. Využitie rozťažnosti: teplomery, spájanie predmetov, dvojkov (bimetal) - pri zmene teploty sa ohne - žehlička, tepelné relé v stykači.

Deformácia tuhých telies

Deformácia je zmena tvaru a rozmerov spôsobená vonkajšími silami.

Pružná (elastická) deformácia - po skončení deformovania nadobudne telesom pôvodný tvar.

Tvárna (plastická) deformácia je trvalá.

Deformovať možno:

  • ťahom - 2 sily opačného smeru smerom von
  • tlakom - 2 sily opačného smeru do vnútra
  • ohybom - podopretie na koncoch, sila pôsobí kolmio v strede
  • šmykom - na hornú a dolnú podstavu telesa pôsobia sily opačného smeru
  • krútením - 2 silové dvojice s opačnými krútiacimi momentmi

Kvapaliny a plyny

Povrchové napätie je sila, ktorá vťahuje molekuly v povrchovej vrstve do vnútra kvapaliny. Táto vrstva sa chová ako pružná blanka.

Vyparovanie je premena kvapaliny na paru, prebieha pri akejkoľvek teplote. Vyparujúca sa kvapalina prijme skupenské teplo vyparovania, preto sa predmety, z ktorých sa odparuje ochladzujú.

Var - vyparovanie aj vo vnútri (bublinky). Teplota varu je vyššia pri vyššom tlaku.

Kondenzácia - para sa mení na kvapalinu.

Nasýtená vodná para je para, ktorá je v rovnovážnom stave so svojou kvapalinou, napr. v uzavretom priestore s vodou.

Vlhkosť vzduchu:

  1. absolútna vlhkosť F je hmotnosť pary m v danom objeme vzduchu V : F = m / V
  2. relatívna j - je podiel husoty vodnej pary a hustoty nasýtenej vodnej pary pri rovnakej teplote a tlaku j = rp / rs

Relatívna vlhkosť sa meria vlasovým vlhkomerom.

Teplota rosného bodu je teplota, pri ktorej sa prehriata vodná para stane nasýtenou, pri ďalšom znižovaní teploty kondenzuje.

PrílohaVeľkosť
adiabaticka expanzia.gif1.3 KB
deformacia krutenim.gif1.65 KB
deformacia ohybom.gif1.6 KB
deformacia smykom.gif1.54 KB
deformacia tahom.gif1.26 KB
deformacia tlakom.gif1.32 KB

4. Mechanické kmitanie a vlnenie

Kmitanie

Periodický pohyb je pravidelne opakujúci sa pohyb. Napríklad pohyb piestu motora, otáčanie kolesa, pohyb stieračov. Kmit je pohyb z ľubovoľnej východiskovej polohy cez všetky polohy. Okamžitá výchylka y je vzdialenosť od rovnovážnej polohy 0. Amplitúda výchylky ym je najväčšia hodnota výchylky. Sínusoida je krivka, ktorá znázorňuje kmitanie telesa na časovej osi.

Netlmené kmitanie je kmitanie bez zmeny amplitúdy.

Tlmené kmitanie je kmitanie s postupným zmenšovaním amplitúdy. Po určitom čase tlmené kmitanie zanikne.

Vlnenie

Vlnenie je šírenie kmitania prostredím. Častice môžu kmitať priečne alebo pozdĺžne na smer šírenia:

  1. priečne vlnenie
  2. pozdĺžne vlnenie

V kvapalinách a plynoch sa šíri len pozdĺžne vlnenie. V pevných látach sa šíria obe druhy vlnenia.

Vlnová dĺžka ? je vzdialenosť dvoch najbližších bodov, ktoré majú rovnakú výchylku z rovnovážnej polohy. Napríklad dva vrcholy vlny.

Príklady vlnových dĺžok:

  • rádiové vlny (100 MHz) - 3 m
  • viditeľné svetlo - menej ako 1 mm

Rýchlosť šírenia vlnenia je rôzna v rôznych prostrediach. Čím je hustejšie prostredie, tým je vyššia rýchlosť.

Príklady rýchlosti zvuku:

  • vzduch: 340 m/s
  • oceľ: 5 000 m/s

Príklad: Za aký čas prejde zvuk vzdialenosť 1 km vo vode a vo vzduchu ?
v = s / t ... t = s / v
vzduch: t = s / v = 1 000 m / 340 m/s = 3 s
voda: t = s / v = 1 000 m / 1 000 m/s = 1 s

Akustika

Zvuk je mechanické vlnenie. Tón je zvuk s nemennou frekvenciou. Výška tónu je jeho frekvencia. Základný tón v technickej praxi je 1 kHz. Základný hudobný tón, komorné a1 je 440 Hz. Človek vníma zvuky od 16 Hz do 20 kHz.

Infrazvuk je zvuk s frekvenciou menšou ako 16 Hz, napr. otrasy, zemetrasenie.

Ultrazvuk je zvuk s frekvenciou väčšou ako 20 kHz. Používa sa na vyhľadávanie chýb v materiáloch, čistenie predmetov, v diagnostike v lekárstve a pod.

Intenzita zvuku je veľkosť tlakových zmien. Jednotka W.m-2. Prah počuteľnosti je minimálna intenzita, ktorú človek počuje. Prah bolestivosti je tlak, ktorý vyvoláva boleť a poranenie sluchu. Proti hluku sa používajú chrániče sluchu.

Hladina intenzity zvuku, tzv. hlasitosť, je podiel danej intenzity a prahu počuteľnosti. Jedotka je decibel, dB. h = 10 . log p/pmin [dB]

Píklady, pre 1 kHz:

  • prah počuteľnosti: 0 dB = 10-12 W / m2,
  • prah bolestivosti: 130 dB = 10 W / m2.

Farba tónu je ovplyvnená primiešanými tónmi, ktoré sú násobkov základného tónu. Farba tónu umožňuje rozoznať rôzne zdroj zvuku - klavír, trúbka. Človek najlepšie počuje 1 kHz.

PrílohaVeľkosť
kmitavy pohyb gulicky.gif2.47 KB
pozdlzne vlnenie.gif1.38 KB
priecne vlnenie.gif1.62 KB

5. Optika - 5.1. Svetlo ako vlnenie

Vlastnosti svetla

Svetlo má vlastnosti elektromagnetického vlnenia aj častice.

Rýchlosť šírenia svetla vo vákuu je c = 3.108 m/s = 300 000 km/s. Vo vzduchu je rýchlosť svetla skoro rovnaká v = c. V opticky hustejších prostrediach je rýchlosť menšia, napríklad voda, sklo, olej.

Vlnová dĺžka λ svetla je vzdialenosť, ktorú prejde svetlo v prostredí počas jednej periódy. Viditeľné svetlo odbsahuje vlnenia s dĺžkami vo vzduchu od 400 nm - 800 nm.

Frekvencia elektromagnetického vlnenia: f = c / λ .

Príklad 1: Akú je frekvencia svetla s vlnovou dĺžkou 700 nm (zelené svetlo)?

λ = 700 nm = 7.10-7 m
f = c / λ = 3.108 m/s : 7.10-7 m = 0,429.1015 Hz = 429 THz

Spektrum

Spektrum je obsah vlnových dĺžok žiarenia. Podľa vlnových dĺžok rozdeľujeme spektrum:

Infračervené žiarenie = tepelné žiarenie, je EM vlnenie s λ > 800 nm. Zdrojom tepelného žiarenia sú všetky objekty na zemi. Vlnová dĺžka závisí od teploty telesa. Pomocou infračervených kamier možno vidieť objekty v noci.

Ultrafialové žiarenie (UV) je EM vlnenie s λ < 400 nm. UVA je vlnenie s väčšími vlnovými dĺžkami. Spôsobuje opálenie kože. UVB má kratšie vlnové dĺžky a vytvára v koži alebo v hubách vitamín D. Zdrojom UV je slnko, alebo UV žiarivky. UV žiarenie rozkladá uhlíkaté zlúčeniny a poškodzuje kožu. Ochrana je hnedé farbivo v opálenej koži, oblečenie, UV krémy.

Rontgenove žiarenie - je EM vlnenie s dĺžkami 0,01 nm - 4 nm. Vyrába sa umelo pomocou rongenových trubíc. Frekvenciu vyžarovaného Rongenoveho žiarenia možno meniť zmenou napätia na trubici.

  • tvrdé Rongenové žiarenie má kratšie vlnové dĺžky, energia 100-ky keV. Je veľmi prenikavé, málo sa pohlcuje v materiáloch. Preniká aj kovmi, preto sa používa v defektoskopii (kontrola súčiastok, zvarov) a pri lekárskom snímkovaní.
  • mäkké Rontgenove žiarenie má dlhšie vlnové dĺžky. Pohlcuje sa v materiáloch a preto sa používa v lekárstve pri ničení nádorov (ožarovanie), alebo na snímkovanie tenších objektov.

Veľká dávka rongenového žiarenia poškodzuje bunky, môže spôsobiť chorobu z ožiarenia, a až smrť. Pri práci s Rontgenovými prístrojmi sa treba chrániť, napríklad odstúpiť ďalej alebo sa skryť za betónovú stenu.

Gama žiarenie je EM žiarenie s veľmi krátkymi vlnovými dĺžkami, energie sú nad 500 MeV. Je súčasťou kozmického žiarenia a vzniká pri jadrových reakciách (jadrové elektrárne, jadrové výbuchy). Gama žiarenie je veľmi prenikavé a veľmi škodlivé. Dá sa pohltiť niekoľkometrovou vrstvou hliny alebo betónu. Atmosféra pohlcuje vesmírne gama žiarenie.

Šírenie svetla

Svetlo sa šíri priamočiaro. Lúč svetla je úzky zväzok vychádzajúci zo zdroja svetla. Optické prostredie je materiál, v ktorom sa môže šíriť svetlo. Napríklad vzduch, sklo, voda, vákuum. Svetlo sa šíri v rôznych prostrediach rôznou rýchlosťou. Absolútny index lomu n0 je pomer rýchlosti šírenia svetla vo vákuu a v danom prostredí: n0 = c / v

Keďže v < c, tak je vždy n0 > 1. Napríklad: voda 1,33, oleje 1,47 - 1,50, sklá 1,51 - 1,76, diamant 2,42.

Prostredia s mešou rýchlosťou svetla sa označujú ako opticky hustejšie, majú väčší index lomu.

Príklad: Aká je rýchlosť šírenia svetla vo vode a v skle?
a) voda . n0 = 1,33 . n0 = c / v . v = c / n0 = 300 000 km/s / 1,33 = 226 000 km/s
b) sklo . n0 = 1,6 . n0 = c / v . v = c / n0 = 300 000 km/s / 1,6 = 188 000 km/s

Odraz svetla

Kolmica dopadu je priamka kolmá na plochu prechodu dvoch prostredí a prechádza miestom dopadu svetelného lúča. Uhol dopadu a uhol odrazu je rovnaký.

Príklad: Na spätné zdrkadlo v automobile hľadíme pod uhlom 30°. Pod akým uhlom voči bočnej časti auta musí byť nastavené spätné zrkadlo, aby sme videli priamo za seba ?

Lom svetla

Snelow zákon: pomer sínusu uhla dopadu a sínusu uhla lomu sa rovná pomeru rýchlosti šírenia svetla v oboch prostrediach. Tento pomer sa nazýva relatívny index lomu n dvoch prostredí.
n = sin φ1 / sin φ2 = v1 / v2 = n2 / n1 .

Pri prechode svetla z opticky hustejšieho do opticky redšieho nastáva lom ku kolmici a > b. Pri prechode svetla z opticky redšieho do opticky hustejšieho nastáva lom od kolmice a < b.

Medzný uhol je taký, pri ktorom uhol lome je 90°. Závisí od indexu lomu n.
n = sin φ / sin 90° = sin φm
sin φm = n02 / n01 . pre vzduch n02 = 1 a určitý materiál je sin φm = 1 / n0

Príklad: Pod akým uhlom by sa leskli dopravné značky, keby mali sklenený povrch s n0 = 1,6?
sin φ = 1 / n0
sin φ = 1 / 1,6
φ = arcsin 0,625
φ = 39° od kolmice

Rozklad svetla hranolom, spektrum

Index lomu závisí od frekvencie svetla. To sa prejavuje ako rozklad svetla na hranole:

Spektrum bieleho svetla:

Farby hranolového svetla majú vždy rovnaké poradie: červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová, fialová. Biele svetlo je zložené zo svetiel jednoduchých farieb. Zdrojom bieleho svetla je napr. Slnko, alebo žiarovka. Monochromatické svetlo obsahuje jednu farbu svetla. Jej zdrojom je napr. sodíková výbojka so žltým svetlom. Číry (bezfarebný) predmet prepúšťa všetky farby. Farebný priehľadný predmet má farbu svetla, ktoré prepúšťa. Farebný nepriehľadný predmet má farbu svetla, ktoré odráža. V odrazenom svetle sa predmet javí ako biely ak odráža všetky farby, ako čierny ak neodráža žiadne farby. Červený sa javí ak odráža červené svetlo, modrý ak odráža modré svetlo, atď.

Interferencia a ohyb svetla.

Pri dopade svetla na rozhranie prostredí sa svetlo čiastočne odrazí a čiastočne prenikne do prostredia. Pri dopade na tenkú vrstvu porovnateľnú s vlnovou dĺžkou svetla (100-ky nm) sa odrazená vlna skladá s pôvodonou. Takto môže dôjsť k zosilneniu určitej farby. Takáto tenká vrstva sa javí ako farebná pod učitým uhlom. V praxi sa tenké vrstvy používajú ako ochranný prvok na doklady alebo bankovky.
PrílohaVeľkosť
em_vlnenie.gif2.97 KB
lom.gif476 bajtov
odraz.gif450 bajtov
rozklad_svetla_hranolom.gif929 bajtov
spektrum.gif1.75 KB
spektrum_bieleho_svetla.gif2.99 KB

5.2. Zobrazenie zrkadlom a šošovkou

Základné body sústavy sú: optický stred 0, ohnisko F a optická os.

Zobrazenie zrkaldom

- spĺňa zákon odrazu

  1. Rovinné zrkadlo - obraz je neskutočný, rovnako veľký ako predmet, priamy.

    Kútový odrážač odráža svetlo do smeru, z ktorého prišlo. Sú to na seba kolmé zrkadlá.
  2. Duté guľové zrkadlo - odráža vonkajšou časťou guľovej plochy. Odráža lúče smerom ku optickej osi. Svetlo žiarovky v ohnisku zrkadla sa zobrazí ako válec. Ak je žiarovka umiestnená za ohniskom smerom ku zrkadlu, vznikne rozbiehajúci sa kužeľ svetla. Ak je žiarovka medzi ohniskom a stredom, vzniká zbiehajúci sa kužeľ. Rovnaké vlastnosti má aj parabolické zrkadlo.
  3. Vypuklé guľové zrkadlo - odráža vnútornou časťou guľovej plochy. Odráža lúče smerom od optickej osi. Zobrazené predmety sú zmenšené a neskutočné. Vzdialené predmety (automobil, alebo chodec) sú viditeľné na zrkadle z akéhokoľvek uhla.

Šošovky

- spĺňajú zákon lomu. Spojky lámu lúče ku kolmici, rozptylky od kolmice.

  1. Spojky - dvojvypuklá, ploskovypuklá, dutovypuklá, značka
  2. Rozptylky - dvojdutá, ploskodutá, vypuklodutá, značka

Plochá šošovka - napr. v reflektoroch:

Zobrazenie šošovkou

Ohnisková vzdialenosť f šošovky závisí od indexu lomu skla a od polomerov zakrivení plôch šošovky. Otická mohutnosť D je určená prevrátenou hodnotou ohniskovej vzdialenosti. Jednotou je dioptria. Pre spojky má kladnú hodnotu, pre rozptylky zápornú.

D = 1 / f

Príklad: Vypočítajte ohniskovú vzdialenosť šošovky s optickou mohutnosťou 2 dioptrie.

F = 1 / D = 1 / 2 dioptrie = 0,5 m

a) Spojka

Pravidlá pre zobrazovanie spojkou:

  1. Lúče prechádzajúce rovnobežne s optickou osou sa zobrazia v obrazovom ohnisku šošovky:
  2. Lúče prechádzajúce ohniskom sa zobrazia ako rovnobežné s optickou osou:
  3. Lúče prechádzajúce optickým stredom prechádzajú bez zmeny smeru.

Podľa týchto pravidiel premietne bod spojka takto:

b) rozptylka

Pravidlá pre zobrazovanie rozptylkou:

  1. Lúče prechádzajúce rovnobežne s optickou osou sa zobrazia v smere prechádzajúcom predmetovým ohniskom:
  2. Lúče prechádzajúce v smere obrazového ohniska sa zobrazia v smere rovnobežnom s optickou osou.
  3. Lúče prechádzajúce optickým stredom prechádzajú bez zmeny smeru.

c) Chyby šošoviek

- prejavujú sa pri hrubších šošovkách:

  1. Otvorová chyba - lúče sa lámu viac pri okrajoch šošovky, chyba sa prejavuje pri zobrazovaní na väčšie vzdialenosti. Odstránenie chyby: clona, alebo sústava rozptyliek a spojok z rôzneho skla.
  2. Farebná chyba - rôzne zaostrovanie rôznych farieb svetla. Odstránenie: sústava spojok a rozptyliek z rôzneho skla.

Ľudské oko

Optickú sústavu ľudského oka tvoria:

Optická sústava vytvára na sietnici skutočný, zmenšený a prevrátený obraz. Akomodácia je schopnosť zmeny optickej mohutnosti = zakryvenia šošovky, aby oko zaostrilo na rozdielne vzdialené predmety. Zdravé oko môže zaostriť aj na veľmi vzdialené body. Hovoríme, že jeho vzdialený bod je v nekonečne. Blízky bod je najmenšia vzdialenosť na ktorú oko dokáže zaostriť, obyčajne je to asi 10 cm. Krátkozraké oko nedokáže zaostriť na vzdialené body. Optická sústava vytvára obraz pred sietnicou. Chybu možno napraviť rozptylkou. Ďalekozraké okno nedokáže zaostriť na blízke body. Optická sústava oka vytvára obraz za sietnicou. Chyba sa dá odstrániť spojkou. Konvenčná zraková vzdialenosť d sa označuje hodnota 25 cm, pri ktorej akomodácia zdravého ľudského oka pomerne ľahká a dlhodobá.

Optické prístroje

Optické sústavy sú súčasťou mnohých prístrojov: fotoaparát, ďalekohľad, premietací prístroj.

Zorný uhol t pozorovného predmetu je uhol, ktorý zvierajú lúče od okrajov predmetu do oka.

a) Lupa

- zväčšuje zorný uhol malých blízkych predmetov. Lupa je spojná šošovka s malou ohniskovou vzdialenosťou. Pozorovaný predmet dávame medzi šošovku a jej predmetové ohnisko. Obraz je skutočný, priamy a zväčšený.

Uhlové zväčšenie g je podiel uhla t´ pod ktorým nám lupa umožňuje vidieť predmet a zorného uhla t.

g = t´ / t

Uhlové zväčšenie je závislé od ohniskovej vzdialenosti šošovky.

g = d / f

d - je konvenčná zraková vzdialenosť 25 cm

Pre zväčšenie treba aby f < 25 . Bežné lupy majú ohniskovú vzdialenosť 2 až 5 cm, ich uhlové zväčšenie je 5 až 12. Špeciálne konštrukciu umožňujú až zväčšenie 20. Väčšie zväčšenie možno dosiahnúť len sústavou šošoviek.

Príklad: Aké zväčšenie má lupa s ohniskovou vzdialenosťou 5 cm?

g = f / d = 25 cm / 5 cm = 5

b) Mikroskop

c) Ďalekohľad

PrílohaVeľkosť
chyby_sosoviek.gif1.46 KB
lupa.gif995 bajtov
mikroskop.gif2.08 KB
oko.gif1.33 KB
sosovka1.gif730 bajtov
sosovka2.gif661 bajtov
sosovka3.gif671 bajtov
sosovka4.gif663 bajtov
sosovka5.gif631 bajtov
sosovka6.gif551 bajtov
sosovky.gif1.87 KB
zorny uhol.gif531 bajtov
zrkadlo1.gif1.29 KB
zrkadlo1b.gif673 bajtov
zrkadlo2.gif1.4 KB
zrkadlo3.gif1.47 KB
plocha_sosovka.gif308 bajtov

5.3. Fotometria

Pojmy

Žiarivý tok je podiel žiarivej energie W prechádzej zvolenou plochou a času t. Jednotka je Watt. Intezita vyžarovania je žiarivý tok vystupujúci z plochy 1 m2. Jednotka je W/m2.

Svietivosť zdroja I má jednotku kandela, cd. Svietivosť zdroja sa určuje pomocou etelónov porovnávacou metódou.

Svetelný tok F je svetelná energia prechádzajúca istou plochou za čas 1 s. Jednotkou je lumen, lm. Lumen sa definuje ako svetelný tok vyžarovaný bodovým zdrojom so svietivosťou 1 cd do priestorového uhla veľkosti 1 steradiánu. Steradián, sr je veľkosť priestorového uhla, ktorýna guľovej ploche s polomerom 1 m vymedzuje plochu 1 m2.

Osvetlenie E je podiel svetelného toku DF dopadajúceho na predmet a plochy DS na ktorú dopadá. Jednotkou je lux, lx.

E = DF / DS = I / r2 S - osvetlená plocha r - vzdialenosť od zdroja, m Osvetlenie je závislé od uhla dopadu: E = I . cos a / r2

Príklad: 60 W žiarovka má svietivosť 400 lm. Aké je osvetlenie vo vzdialenosti 2 m?
E = I / r2 = 400 lm / 4 m2 = 100 lx

Technika a hygiena osvetlenia

Žiarovka obsahuje volframové vlákno v sklenenej nádobe. Využitie: osvetlenie miestností, svetlá v automobile, kontrolky. Väčšie žiarovky napájané striedavým napätím svietia nepretržite vzhľadom na tepelnú zotrvačnosť vlákna. Schematická značka pre jednovlákovú a dvojvláknovú žiarovku:

Žiarovky vyžarujú väčšinu svetla vo forme infračerveného svetla, preto má malú svetelnú účinnosť. Ich spektrum je spojité:

Halogénová žiarovka pracuje pri vyšších teplotách, v nádobe je prvok, ktorý pri vyšších teplotách vracia odparený wolfrám späť na vlákno.

Žiarivka je sklenená trubica obsahujúca neón alebo argón a dva elektródy, Využitie: osvetlenie miestností, reklama. Žiarivky na 50 Hz nesvietia nepretržite, ale blikajú. To môže vyvolať stroboskopický efekt. Preto sa v dielňach musia kombinovať so žiarovkami. Schematická značka:

Žiarivky vyžarujú svetlo len niektorých vlnových dĺžok, väčšinou vo viditeľnej oblasti. Preto majú veľkú svetelnú účinnosť. Ich spektrum je čiarové:

Tlejivka ako žiarivka, ale tlak pod 5 kPa, Využitie: kontrolky. Schematická značka:

Dnes sú tlejivky už nahradené LED diódami.

Výbojka obsahuje inertný plyn s vyšším tlakom a sodík alebo ortuť, ktoré po zahriati žiaria vo výboji. Použitie: Osvetlenie miest a hál.

Odporúčané osvetlenie: schodiská a chodby 20 lx, sklady 40 lx, práca v dielni 100 lx, mechanické práce 200 lx. Osvetlenie slnečným svetlom je 100 000 lx. Plošný zdroj svetla obsahuje matný kryt. Nepriame osvetlenie je tvorené odrazom svetla od stien alebo od stropu.

PrílohaVeľkosť
spektrum1.gif922 bajtov
spektrum2.gif577 bajtov
uhol osvetlenia.gif504 bajtov
znacka ziarovka.gif1.09 KB
znacka ziarovka2.gif175 bajtov
zn_neonka.gif1008 bajtov
zn_tlejivka.gif943 bajtov

5.4. Kvantová optika

Vonkajší fotoelektrický jav

Pri dopade svetelného žiarenia s dostatočnou frekvenciou (krátkou vlnovou dĺžkou) na povrch niektorých kovov sa z ich povrchu uvoľnujú elektróny. Tento jav sa nazýva vonkajší fotoelektrický jav. Svetlo sa z tepleho telesa (vlákno žiarovky, slnko) uvoľňuje v dánkach (kvantách) s určitou energiou. Tieto dávky sa nazývajú fotóny. Veľkosť energie fotónu závisí len od jeho frekvencie. Na fotoemisiu elektrónui z kovu treba fotón - svetlo s určitou minimálnou frekvenciou. Fotoelektrické javy sú elektrické zmeny vyvolané osvetelním látky, napríklad zmena odporu, alebo emisia elektrónov. 1. vonkajší fotoelektrický jav - uvoľnenie elektrónov z povrchu 2. vnútorný fotoelektrický jav - uvoľnené elektróny sa stanú voľnými elektrónmi v kove a vytvárajú napätie na rozhraní osvetlených vzájomne sa dotýkajúcich polovodičov. Súčiastky využívajúce fotoelektrické javy: Fotorezistor - veľkosť odporu klesá s osvetlením, obsahuje sulfid kadmiový CdS, používa sa ako snímač osvetlenia, napr. pre súmrakový spínač. schematická značka: Fotodióda -
PrílohaVeľkosť
fotorezistor.gif557 bajtov
znacka - fotorezistor.gif260 bajtov

6. Jadrová fyzika

1. Štruktúra atómu

Atóm hélia :

Jadro atómu obsahuje tieto jadrové častice (nukleóny):

  • protóny p+ - s kladným elektrickým nábojom,
  • neutróny n0 - bez elektrického náboja

Elektrónový obal obsahuje elektróny e- so záporným nábojom. Pomer hmotnosti elektrónu a protónu (alebo neutrónu) je približne 1 : 1 000. V Mendelejovej sústave prvkov sú uvedené pre každý prvok 2 čísla ZXA:

  • X - protónové číslo, je to počet protónov v jadre, rôzne chemické prvky majú rôzne protónové číslo.
  • Z - nukleónové číslo, je to počet nukleónov = počet protónov + počet neutrónov. Izotopy sú atómy s rovnakým počtom protónov ale s rozličným počtom neutónov. Napríklad: vodík 11H , deutérium 21D a trícium 31T, uhlík 1212C, 1412C, urán 23592U, 23892U.

2. Modely atómu

1. planetárny model - elektróny obiehajú po kruhových dráhach okolo jadra 2. kvantový model - elektrón sa vyskytuje v určitom mieste priestoru s určitou pravdepodobnosťou. Graf pravdepodobnosti výskytu elektrónu v závislosti od vzdialenosti od jadra. - hlavné, vedľajšie a magnetické kvantové číslo elektrónu

3. Spektrálna analýza

  • rovnica pre vyžarovanie energie pri prechode medzi hladinami
  • čo je to čiarové spektrum, prečo vzniká
  • príklady využitia spektrálnej analýzy
Rádioaktivita - rozdiel medzi štiepnou a termonukleárnou reakciou ? prvky, podmienky vzniku, väzbová energia - a , b , g žiarenie - polčas rozpadu - zákon zachovania elektrického náboja, hmotnosti e energie, nukleónov, hybnosti Jadrové reakcie - štiepenie uránu (235, 92) + n (1, 0) - čo je to reťazová reakcia a kritická hmotnosť Jadrový reaktor časti a ich význam Rádionuklidy Výroba plutónia: 23892U + 10n --> 23992U 23992U --> 23993Np + 0-1e 23993Np --> 23994Pu + 0-1e Využitie rádionuklidov: - kontrola zvarov - stopovanie v lekárstve - kontrola činnosti vysokej pece

Ochrana pred rádioaktívnym žiarením

Škodlivé účinky: - koža - rozpad, vredy, nádory, vypadávanie vlasov - krv - leukémia, anémia, - generačné orgány - poškodenie, - vnútorné orgány - nádory pľúc. kostí Účinky závisia od druhu žiarenia a od dávky (množstva enegrie pohltenej tkanivom). Ožiarenie sa udáva v Rontgenoch alebo v Remoch. Spôsoby ochrany: - olovený plášť - báriová omietka - skrátenie času a zväčšnie vzdialenosti od žiariča Značka pre označenie rádioaktívnych zariadení alebo priestorov:
PrílohaVeľkosť
stavba_atomu.gif1.14 KB

Fázový diagram vody

PrílohaVeľkosť
Phase diagram of water.svg16.51 KB

Informatika

1. Práca na počítači

Okná

Úlohy:

  1. Spuste programy: Poznímkový blok, Skicár, Kalkulačka a prehliadač www stránok (napríklad Mozilla Firefox, Google Chrome, Opera alebo Internet Explorer).
  2. Zmenšite a presuňte okná tak, aby ich bolo celé vidno a aby sa neprekrývali.
  3. Zapnite zobrazovanie ikon na obrazovke, zarovnanie do mriežky, nastavte ich automatické triedenie.
  4. Zmeňte obrázok na pozadí stránky. Spuste šetrič obrazovky.

Hodnotenie: Za každý nesplnený bod ao stupeň nižšia známka.

2. Ovládacie prvky okenného manažéra

Okenný manažér je grafická časť operačného systému, ktorá umožňuje vizuálne ovládanie a zobrazenie činnosti systému.

Ovládacie prvky okenného manažéra sú obvykle tieto:

  • formulár
  • ikona
  • panel
  • okno
  • posuvník
  • ponuka
  • tlačítko
  • pole
  • číselník

Okno programu obvykle obsahuje tieto ovládacie prvky:

  • formulár = plocha okna
  • okraje - ich ťahaním možno meniť veľkosť okien
  • titulný pruh - obsahuje názov programu a názov súboru alebo www stránky, ovládacie tlačítka a ponuka okna
  • ovládacie tlačítka: [-] - minimalizácia okna, [D] - maximalizácia okna, [X] uzatvorenie okna, obvykle sa ukončí program
  • hlavná ponuka - obsahuje všetky príkazy a nastavenia pre dané okno

Udalosti v systéme sú obvykle tieto:

  • myš
    • kliknutie = jedno stlačenie tlačítka myši
    • dvojité kliknutie - dva rýchlo po sebe stlačenia tlačítka myši
    • ťahanie - držanie stlačeného tlačítka myši a posúvanie myšou
    • účel ľavého tlačítka myši - bežná práca
    • účel pravého tlačítka myši - ponuka príkazov pre objekt nad ktorým sa myš nachádza
  • klávesnica - stlačenie klávesy
  • vloženie zariadenia do USB koncovky

V operačnom systéme sa vykonávajú procesy = spustené programy. Procesy aj udalosti majú určitú prioritu a preto reakcia na nejakú udalosť nemusí byť okamžitá. Napríklad niektoré webowé stránky obsahujú programy ktoré spôsobia že počítač nereaguje aj niekoľko minút. Riešením je vypnúť tieto programy, obvykle skripty, alebo tieto stránky nepoužívať.

Navigácia v prehliadači www stránok

Www stránky obsahujú hypertext, čo je text do ktorého sú vložené hypertextové odkazy = linky. Kliknutím na takýto odkaz sa zobrazí cieľ na ktorý odkaz ukazuje - iná čas www stránky, iná stránka, obrázok, súbor, hudba... Webové stránky sú zložené z hypertextu a ďalších vložených objektov - obrázky, tabuľky, programy... Zobrazovanie týchto častí možno vypnúť, čím sa zrýchli načítanie stránok.

Ovládacie panely prehliadača obsahuje obvykle:

  • tlačítko <- : zobrazí predchádzajúci cieľ
  • tlačítko -> : zobrazí nasledujúci cieľ, tlačítko je prístupné ak sme predtým klikli na tlačítko <-
  • tlačítko (x) - zastavenie načítavania stránky, používa sa ak sa stránka načítava príliš dlho
  • Tlačítko "zakrivená šípka" - opätovné načítanie stránky, používa sa ak sa stránka nenahrala celá.
  • tlačítko domček - zobrazenie prednastavenej domovskej www stránky
  • tlačítko nový panel
  • pole s URL adresou
  • pole pre vyhľadávanie
  • ušká panelov - kliknutím na nich prepíname stránky, ak ich máme otvorených naraz viac

Na stránke možno vyhľadávať reťazce textu. Mozille sa panel na vyhľadávanie zapína v ponuke Úpravy - Vyhľadať.

1. Práca na počítači

1. Úlohy

  1. úloha: Práca s aplikáciami v počítači:
    1. Vytvorte adresár pomenovaný Vaším menom a priezviskom. Tento adresár umiestnite do hlavného adrsára USB kľúča alebo v škole do adresára Dokumenty.
    2. Spuste program Poznámkový blok. Napíšte doňho text:

      Šteňa šteká celý deň.
      @ € $ ^
      2x + 3y = 5
      Dnes bolo -5 °C.

      Tento textový súbor uložte pod akýmkoľvek menom s príponou .txt do vášho adresára

    3. Vytvorte obrázok typu PNG v programe Skicár, nakreslite doňho nejaký objekt (kvietok, domček a podobne) a uložte ho do svojho adresára.
    4. Vytvorte súbor typu tabuľka (.ODS, XLS, CSV...) v programe pre tabuľky (napríklad MicrosoftOffice Excel, alebo OpenOffice Calc). Do tabuľky zapíšte cenník pre aspoň 4 tovary alebo služby. Názvy a ceny budú v samostatných bunkách = okienkach tabuľky.
    5. Z www stránky skopírujte aspoň 2 odstavce textu do textového súboru pod už existujúci text.

    Hodnotenie: Za všetky splené body (a, b, c, d, e) je známka 1. Za každý nesplnený bod je o jeden stupeň nižšia známka.

  2. úloha: Informácie na internete:

    Vyhľadané stránky dajte do záložiek alebo odfoťte obrazokvu (PrintScreen + Skicár) a uložte do vášho adresára. Učiteľovi ukážete samotné stránky ktoré môžete vyvolať pomocou záložiek, alebo ukážete obrázky obrazovky.

    1. Nastavenie prehliadača: Prehliadač nastavte tak aby mal zapnutý JavaSkript, neukladali sa heslá, a po vypnutí programu sa zmazali dôverné informácie. Tento bod sa neznámkuje, ale je určený na spoľahlivú a bezpečnejšiu prácu na prehliadači.
    2. Záložky: V záložkách prehliadača vytvorte adresár pomenovaný svojim menom a priezviskom. Budete tam ukladať linky nájdených stránok.
    3. Vyhľadanie informácie: Na tému súvisiacu s Vaším odborom nájdite stránku, obrázok a video.
    4. Vyhľadanie v stránke: Na stránke http://sk.wikipedia.org nájdite informácie súvisiace s Vaším odborom.
    5. Internetový obchod: V internetovom obchode vyhľadajte cenovú ponuku pre tovar, ktorý súvisí s vaším študijným odborom. Napríklad vyhľadávač cien http://www.heureka.sk/ .
    6. Letáky: Zobrazte leták supermarketu. Napríklad http://www.billa.sk/ -> klik na letáky.
    7. Preklad stránky: Vyhľadajte cudzojazyčnú stránku týkajúcu sa vášho odboru a preložte ju do slovenčiny. Prekladať môžete pomocou stránky http://translate.google.sk/ , alebo kliknutím na Google ponuku, ale nainštalovaným doplnkom prehliadača.
    8. Preklad textu: Preložte cudzojazyčný text. Napríklad stránka http://translate.google.sk/ .
    9. Cestovné poriadky: Vyhľadajte autobusové alebo vlakové spoje domov po skončení vyučovania v aktuálnom dni. Napríklad stránka http://cp.sk/ alebo stránky MHD.
    10. Plánovanie cesty: Zobrazte trasu cesty na mape tak, aby bolo vidno dôležité miesta pre odbočovanie, pre cestu autom. Napríklad stránka: http://mapy.azet.sk/ .
    11. Google street: Zobrazte fotky zaujímavých miest. Napríklad stránka: http://mapy.azet.sk/ .

    Hodnotenie: Za splnenie aspoň polovice každého nasledujúceho bodu je stupeň známky. Vyhľadané:

    1. stránka, obrázok, video, na wikipedii
    2. tovar v internetovom obchode, leták supermarketu
    3. preklad stránky a textu
    4. cestovný poriadok, trasa cesty, fotky google street

2. Ovládacie prvky súborového manažéra

3. Klávesnica

Význam klávesov:

1. Preradzovače:
  • Shift - horný význam klávesy
  • Alt, Ctrl - menia význam kláves
  • AltGr = grafický Alt = pravýAlt - vkladanie špeciálnych znakov @?$#[]
2. Prepínače
  • CapsLock - trvalé písanie veľkými písmenami
  • NuLock - zapnutie čísel na numerickom bloku
  • ScroolLock - zákaz posunu v okne
  • Insert - režim prepisovania / vkladania znakov pri písaní
3. Pohybové klávesy
  • šípky - jeden krok v danom smere
  • Home - na začiatok riadku
  • End - na koniec riadku
  • PageUp - o stránku / okno vyššie
  • PagDown - o stránku / okno nižšie
4. Mazanie textu
  • Backspace - mazanie doľava od textového kurzora
  • Delete - mazanie doprava od textového kurzora

5. Funkčné klávesy F1 až F12 - rôzna funkcia v programoch

6. Riadiace a iné klávesy
  • Enter - potvrdenie príkazu, vloženie konca riadku
  • Escape - Esc - zrušenie príkazu
  • Tabulátor - Tab -skok na zarážku / inú položku v zozname
  • PrintScreen - vytlačenie / skopírovanie obrazovky; Shift+ PrintScreen - skopírovanie okna do schránky
  • Pause - zastavenie činnosti počítača

4. Dialógové okno pre uloženie súboru

Hlavná ponuka programu obsahuje všetky príkazy programu. Skladá sa z jednotlivých ponúk, napríklad Súbor, Úpravy, Vložiť, Formát. Pre uloženie súboru sú v ponuke Súbor 2 príkazy:

  • Uložiť ako - uloží súbor do zvoleného adresára, pod zvoleným menom a typom
  • Uložiť - uloží iba zmeny do existujúceho súboru, čiže do toho istého adresára, pod tým istým menom a typom.

Po kliknutí na príkaz ?Uložiť ako? sa zobrazí dialógové okno ?Uložiť ako?. V ňom si nastavíme adresár, napíšeme názov súboru a môžeme zvoliť typ súboru.

5. Program Schránka

Medzi otvorenými súbormi možno kopírovať texty, obrázky, ... a aj samotné súbory medzi adresármi. Kopírované objekty treba označiť, napríklad myšou. Na kopírovanie sú v ponuke Úpravy 3 príkazy:

- Kopírovať (Ctrl+C)- zadá sa príkaz na kopírovanie - Vystrihnúť (Ctrl+X) - zadá sa príkaz na presun - Vložiť (Ctrl+V) - objekt sa prekopíruje/presunie

Kopírovanie a presun možno dosiahnúť aj ťahaním objektu myšou na nové miesto. Ak sa používa program na schránku (Klipper), príkazy v ponuke Úpravy majú tento význam:

- Kopírovať (Ctrl+C)- objekt sa skopíruje do schránky - Vystrihnúť (Ctrl+X) - objekt sa skopíruje do schránky a označí sa na zmazanie - Vložiť (Ctrl+V) - objekt sa skopíruje zo schránky do nového súboru, pri presune sa zmaže pôvodný súbor.

6. Ovládaie prvky programu Skicár.

7. Ovládacie prvky programu na tvorbu tabueliek.

PrílohaVeľkosť
KlavesnicaSkQwerty.png52.4 KB

2. E-mail

Hodnotené úlohy:

  1. Zaregistrujte si poštovú schránku za účelom vyučovania: www.centrum.sk , www.azet.sk , www.google.com/gmail ... Učiteľ skontroluje odhlásenie, prihlásenie a zobrazenie adresára "Doručená pošta".
    (Heslo voľte ľahko zapametateľné ale ťažko odhaliteľné, napríklad kombináciu mena a čísla. Prihlasovacie meno má byť tiež ľahko zapamätateľné, pre účely vyučovania si ho môžete poznačiť do zošita.)
  2. Vytvorte kontakt na učiteľa a zvolených známych. Učiteľ skontroluje vloženie adresy z kontaktov do novej správy..
    (@ = AltGr + V = pravý Alt + V. Do formulára kontaktu nepíšte sprostosti, všetko sa zobrazí prijímateľovi.)
  3. Pošlite mail, ktorý bude obsahovať:
    1. adresa učiteľa
    2. predmet: trieda, priezvisko a meno
      (predmet vystihuje obsah správy, aby sa prijímateľ rozhodol či ju vôbec otvorí a bude čítať, umožňuje triediť maily)
    3. text správy: Odpoveď na otázku "Na čo je email?"
    4. podpis na konci mailu: 2 krátke pomlčky "--", Enter, Meno a priezvisko, Enter, ďalšie osobné informácie
      (pomĺčky oddeľujú podpis od textu, v niektorých programoch je podpis farebne odlíšený, podpis obsahuje všetky potrebné osobné informácie,, napríklad aj telefónne číslo, alebo funkciu vo firme).
  4. Odpovedzte na e-mail učiteľa 2-ma spôsobmi:.
    1. So zochavaním histórie - v odpovedi ponechajte pôvodnú správu a odpoveď napíšte hore.
    2. S vybranými citátmi - z pôvodnej správy ponechajte hlavičku a vybrané citáty pod ktoré reagujte. Citát je riadok ktorý sa začína znakom ">" lebo modrou čiarou.
  5. Prepošlite akúkoľvek správu z Doručenej pošty na adresu učiteľa.
  6. Vytvorte správu a uložte ju ako rozpísanú.
  7. Pošlite pripojený súbor, napríklad obrázok.
  8. Vytvorte archív (TAR.GZ, ZIP...) obsahujúci aspoň 2 súbory, a pošlite učiteľovi.
  9. Pošlite linky na 3 zaujímavé stránky, pred linky napíšte ich popis a oddelte medzerou, napríklad VUB banka: https://www.vub.sk/
  10. Naraz pošlite prázdny mail na 2 adresy, a to dvoma spôsobmi:
    1. So zverejneným zoznamom doručiteľov - adresy píšte do políčka Komu.
    2. S NEzverejneným zoznamom doručiteľov - adresy píšte do políčka Skrytá kópia.

Doplnkové úlohy:

  1. Vytvorte 3 kontakty a 1 skupinu. Hromadne pošlite mail skupine.
  2. Vytvorte si adresár INF v Doručenej pošte. Vytvorte pravidlo, ktorým sa správy od učiteľa presunú do tohto adresára.
  3. Prihláste sa na maillist (diskusná mailová skupina), zaslaním prázdneho mailu na prihlasovaiu adresu maillistu. Počkajte kým vám príde oznámenie o príhlásení a potom pošlite akýkoľvek mail do tejto skupiny. Potom sa môžete odhlásiť zaslaním prázdneho mailu na odhlasovaciu adresu skupiny. Ak zostanete prihlásení, môžete dostávať správy zasielané inými účastníkmi do tejto skupiny.
  4. Nastavte e-mailový program:
    1. Textový formát každej správy.
    2. Automatické ukladanie odoslaných správ.
    3. Pri odpovedi citát začína znakom ">" na začiatku riadku.
    4. Do odpovedi sa vloží aspoň čas a dátum citovaného mailu.
    5. Do každého mailu sa automaticky vloží podpis. Podpis bude obsahovať minimálne vaše meno a priezvisko, a bude oddelený od textu správy znakmi (prefixom): --
  5. Nahrajte obrázok na obrázkový súborový server a dokument na dokumentový súborový server. Obrázok a súbor sa má týkať vášho odboru. Linky na obrázok a dokument pošlite učiteľovi
PrílohaVeľkosť
ssl.png3.27 KB
osi.png5.1 KB

3. Informácie na internete

Informácie sa vyhľadávajú na stránkach typu univerzálny vyhľadávač Google, Zoznam, DucKDuckGo... alebo typu špecializovaný vyhľadávač.

Úloha na precvičenie:

  1. Porovnajte výsledky vyhľadávanie v rôznych vyhladávačoch: www.google.sk , https://duckduckgo.com/ . Boli nájdené iné stránky? Ako sú označené reklamné odkazy?
  2. Vyhľadajte obrázok v plnej veľkosti pomocou obrázkového vyhľadávania vyhľadávača.
  3. Porovnajte výsledky vyhľadávania videí pomocou vyhľadávanie videí na vyhľadávači, a vyhľadávaním na špecializovanej stránke www.youtube.com . Kde sa našlo viac podobných videí a kde sú nezmysli?
  4. Vyhľadajte dopravné spoje pomocou vyhľadávania letov cez Google, autobusov a vlakov na www.cp.sk mestskej dopravy v meste.
  5. Nájdite výmenný kurz banky pre EURO voči ostatným svetovým menám.
  6. 3 zvolené stránky pridajte do záložiek prehliadača.

Hodnotená úloha: Nájdite a pošlite 5 liniek na informácie typu:

  1. Ponuka práce: www.profesia.sk , www.kariera.sk , http://www.upsvar.sk/volne-pracovne-miesta.html?page_id=12925
  2. Tovar na predaj: www.heureka.sk , www.bazos.sk , www.topreality.sk
  3. Preklad cudzojazyčnej stránky: adresa do Google, alebo https://translate.google.sk/
  4. Informácia z mapy: mapy, satelitné snímky a fotky ulíc www.google.sk/maps , letecké snímky https://sk.mapy.cz/letecka , katastrálne mapy a listy vlastníctva https://zbgis.skgeodesy.sk/mkzbgis , turiscké trasy https://mapy.hiking.sk/
  5. Aktuálny zákon: www.zakonypreludi.sk
  6. Hodnotenie: Za každú neposlanú informáciu o stupeň nižšia známka.

4. Princíp fungovania počítača a sietí (teória)

Obsah

  1. Pojmy
    1. Rozdelenie počítačov
    2. Pojmy
    3. Jednotky
  2. Princíp činnosti PC
    1. Architektúra PC
    2. Rozhrania
    3. Časti počítača
    4. Dlhodobé pamäte
  3. Programové vybavenie
    1. Typy programov
    2. Typy súborov
    3. Štruktúra adresárov
    4. Kódovanie
  4. Počítačové siete
    1. Účel počítačovej siete
    2. Rozdelenie sietí
    3. Sieťové zariadenia
    4. Server - klient
    5. Sieťové služby
    6. Protokoly
    7. Adresy
  5. Linky
  6. Otázky na opakovanie

1. Pojmy

1.1. Rozdelenie počítačov

  • Stolný počítač, PC (Personal Computer = Osobný Počítač) - je počítač zložený z vymeniteľných častí. V skrinke s konektormi je umiestnený zdroj, základná doska, zásuvné moduly. Niektoré firmy sa zaoberajú skladaním PC, potom ide o značkové PC, napríklad firmy Compaq, IBM, Apple. Komponenty vyrábajú iné firmy, napríklad procesory - AMD, Intel, Alpha; grafické karty - ATI, NVidia; RAMky - Kingston, Harddisk - WesterDigital, Caviar.
  • Notebook - prenosné PC veľkosti knihy. Obsahujú komponentny s menším odberom prúdu ako klasické PC.
  • Tablet - prenosný počítač bez klávesnice a myši s dotykovým displeyom.
  • Mikropočítač - 1 integrovaný obvod, po naprogramovaní majú nejakú funkciu, napríklad ovládanie klávesnice PC.
  • Server - obvykle výkonné PC na poskytovanie sieťových služieb (www stránky).
  • Superpočítač - veľmi výkonné počítače pre vedecké a iné využitie.

Každý rok sa zdvojnásobuje rýchlosť počítačov a veľkosť pamätí.

1.2. Pojmy

Informácia - nová a dôležitá správa.

Hardware (čítaj hardvér) ? je technické vybavenie počítača. Napríklad monitor, procesor, USB kľuč, myš, kábel.

Software (čítaj softvér) ? je programové vybavenie počítača, napríklad Mozilla Firefox, obrázok, videoklip, mail.

Program - software ktorý vykonáva činnosť. Napríklad prehliadač www stránok, hra, program na písanie textu.

Dáta - užitočné údaje, ktoré sami o sebe nevykonávajú činnosť. Napríklad text, fotky, video.

Počítačová zostava je počítač zložený z komponentov. O zostave sa obyčajne hovrí v súvislosti s použitými časťami PC.

Štart počítača sú činnosti po zapnutí počítača. U PC je to 1. otestovanie počítača, 2. spustenie opreračného systému (Windows, Linux), 3. spustenie programov (hlasitosť, schránka, antivírový program).

Štart programu je jeho spustenie, činnosti ktoré sa automaticky vykonávajú od kliknutia na ikonu po možnosť s programom pracovať.

Reštart programu alebo celého operačného systému je jeho vypnutie a opätovné spustenie. Operačný systém sa reštartuje automaticky príkazom pre reštart pri odhlasovaní.

Reset počítača je okamžité vymazanie operačnej pamäti a uvedenie počítača do stavu testne po jeho zapnutí. Po resete nasleduje nový štart počítača. Reset sa vykonáva tlačítkom reset na počítači. Reset sa vykonáva ak počítač dlhšie nereaguje.

1.3. Jednotky

Bit b, čítaj bit - jedno pamäťové miesto, môže na ňom biť zapísané číslo 1 alebo 0.

Byte B, čítaj bájt - skupina 8 bitov, 1 B = 8 b

Predpony: http://www.fyzika7.szm.sk/predpony.html
k - kilo - 1 000 = 103
M - mega - 1 000 000 = 106
G - giga - 1 000 000 000 = 109
T - tera - 1 000 000 000 000 = 1012
P - peta = 1015
E - exa = 1018
Z - zeta = 1021
Y - yotta = 1024

1 kB = 1 024 B. Je to z dôvodu, že počítač pracuje v 2-kovej sústave a 210 = 1 024. Pri delení 1024 počítač iba škrtne 10 núl. Potom 1 MB = 1 024 kB = 1 048 576 B. Preto môže byť údaj v B, kB či MB trochu rozdielny, aj keď ide o tú istú hodnotu. Pozor na rozdiel medzi b a B, napríklad 100 B = 800 b, 1 kB = 1 024 B = 8 192 b.

Prenosová rýchlosť - počet prenesených dát za sekundu, jednotka je bps (bit per second) = bity za sekundu = baud (čítaj bód). Napríklad rýchlosť pripojenia na internet 2,4 Mbps = 300 kB/s, rýchlosť čítania z CD je 3 Mb/s = 400 kB/s.

Palec - je americká jednotka dĺžky, 1" (jeden palec) = 2,54 cm.

DPI - jednotka pre rozlíšenie, napríklad tlačiarne, myši, skenera jednotka. DPI - Dot Per Inch = počet bodov na palec. Napr. tlačiareň má 1200 DPI = 1200 bodov/palec = 48 bodov/mm.

2. Princíp činnosti PC

2.1. Architektúra PC

Bloková schéma PC:

RAM = operačná pamäť je rýchla polovodičová pamäť v ktorej sú uložené programy a dáta s ktorými práve pracujeme. Ak si niekam klikneme, otvorí sa súbor či webová stránka, a táto sa najprv nahrá do RAM. Po vypnutí PC sa RAM zmaže, preto musia byť údaje uložené v dlhodobých pamätiach, napríklad na harddisku. Rýchlosť RAM závisí predovšetkým od počtu možných zápisov a čítaní z RAM, takzvanej taktovacej frekvencie RAM.

Procesor vykonáva výpočty, rozhoduje sa a riadi počítač. Načítava bloky údajov (programov a dát) z RAM, spracuje ich podľa programu, a potom ich môže zapísať späť do RAM alebo na iné zariadenia, napríklad "na monitor". Procesor obsahuje vyrovnávacie pamäte, takzvané Cache, do ktorých sa presúvajú veľké bloky údajov z RAM. Cache urýchľuje činnosť Procesora. Na rýchlosť procesora má vplyv aj taktovacia frekvencia, čiže pošet krokov ktoré procesor spraví za sekundu. Procesor je tvorený jadrom, cache a je zaliaty do púzdra. Jadro obsahuje výpočtovú jednotku, logickú a riadiacu jednotku. Jadier môže byť viac, čo tiež zrýchľuje činnosť procesora.

BIOS je program na test PC a zavedenie OS do RAM pri štarte PC. BIOS je uložený v zvláštnej polovodičovej pamäti, ktorá sa nevymaže ani po vypnutí PC. Nastavenia BIOSu možno vykonať na štandardnom PC po stlačení klávesy Delete pri štarte PC.

Zbernice sú skupiny vodičov, ktoré prepájajú časti PC medzi sebou.

Vstupno-výstupné zariadenia sú elektronické obvody, ktoré umožňujú komunikáciu rôznych častí PC. Tieto zariadenia tvoria rozhrania, ktoré vidíme ako "koncovku". Existujú vnútorné rozhrania, napríklad PCI pre zásuvné karty, a vonkajšie rozhrania, napríklad USB pre rôzne vonkajšie zariadenia. Vonkajšie rozhrania sú:

2.2. Rozhrania

Rozhranie je miesto prenosu dát v počítači s definovanými vlastnosťami. Vonkajšími rozhraniami sú napríklad konektory grafickej, zvukovej a sieťovej karty, a USB. Vnútornými rozhraniami sú napríklad zásuvné konektory pre rozširujúce karty.

a) Jednoúčelové:

  • grafické konektory - prepájajú grafickú kartu a monitor(telvízor, alebo dataprojektor)
  • zvukové konktory - prepájajú zvukovú kartu a replroduktory alebo slúchadlá (zelený), mikrofón (ružový) alebo externý zvukový vstup (modrý)
  • zásuvka na sieťovej karte ? pripojenie kábla na internernet

Obyčajne správna zásuvka pasuje len do do správnej zástrčky

b) Univerzálne

  • USB ? umožňuje priojiť viac zariadení naraz, rýchle rozhranie USB2 - 480 Mb/s = 60 MB/s, USB3 - 5 Gb/s = 625 MB/s, možno pripojiť akékoľvek zariadenie ? myš, klávesnica, USB kľúč, fotoaparát, mobilný telefón, kameru, scanner, tlačiareň.
  • PS2, LPT, COM ? pomalé rozhrania, kedysi na pripájali myš, klávesnicu, tlačiareň.
  • IrDA = infračervené, je pomalé, história
  • BlueTooth = rádiové, história
  • Wifi - súčasné rádiové, umožňuje pripojiť viac WiFi zariadení.

23. Časti počítača

Vonkajšie zariadenia

  • Monitor ? vlastnosti: obrazovka CRT - sklenená vákuová, alebo LCD - tekuté krištály; uhlopriečka 15?, 17", 19", 21"..., pomer strán 3:4 alebo širokouhlé
  • Tlačiareň ? podľa náplne:- atramentová ? obyčajná alebo s fotonáplňou, laserové ? náplň je prášok = toner, obraz sa vykresľuje laserovým lúčom,LED ? náplň je toner, obraz sa vykresľuje radom LED diód
  • Scanner ? snímajú obraz do počítača, bežné lacné CIF ? majú svietiace LED a senzory v jednom rade - profesionálne drahé CCD - obsahujú lampy, zrkadlo a CCD čip
  • Myš - optická LED ? funguje skoro na všetkých povrchoch okrem papiera, - laserová ? funnguje všade a presne
  • Klávesnica ? s vhodnými popiskami ? slovenské znaky a znaky cez AltGr ako napríklad @?$
  • fotoaparát, USB kľúč, MP3 prehrávač, telefón, webkamera...

2.4. Dlhodobé pamäte

  • pevný disk (harddisk, HDD) je veľkokapacitná pamäť s mechanickými časťami. Pri náhlom výpadku prúdu sa mechanické časti môžu poškodiť. Na HDD je obvykle umiestnený operačný systém a všetky súbory. Pamäťou HDD sú kovové otáčajúce sa disky s magnetickou vrstvou, na ktoré zapisuje a číta pomocou vysúvacích hlavičiek na malých nosníkoch ovládaných krokovým motorom. HDD je namontovaný v počítači a pripojený k základnej doske plochým zbernicovým vodičom.
  • SSD disk je veľkokapacitná čisto polovodičová pamäť bez mechanických častí. Preto je odolná voči poškodeniu, má rýchlejšiu dobu prístupu a nevadí jej fragmentácia disku. Počítač vybevaný SSD diskom spúšťa programy podstatne rýchlejšie ako z HDD. Vzhľadom na vyššie ceny SSD, je dobrá mať na SSD operačný systém a na HDD uložené data.
  • USB kľúč je vymeniteľná čisto polovodičová pamäť ktorá sa pripája do USB konektora, a po zasunutí trčí z počítača.
  • Mikro SD je miniatúrna vymeniteľná čisto polovodičová pamäť ktorá sa zasúva do konektoru v počítači alebo inom zariadení (fotoaparát, kamera, mobilný telefón, MP3 prehrávač), a preto je vo vnútri zariadenia a nezavadzia.
  • CD je disk z plexiskla s odrazivou vrstvou (hliík a striebro), zapisuje sa s infračerveným laserom do plexiskla - bublinky. Kapacita je 700 MB.
  • DVD je podobný ako CD ale zapisuje sa pomocou modrého laseru vo viacerých vrstvách a preto má podstatne vyššiu kapacitu, 4,7 GB

3. Programové vybavenie PC

3.1. Typy programov

  • Operačný systém má funkcie:
    1. ovláda počítač - obsahuje ovládacie programy, takzvané ovládače,
    2. komunikuje s človekom cez grafické rozhranie, takzvaný okenný manažér,
    3. spravuje súbory v pamätiach, napríklad vie kde sú fyzicky uložené na harddisku, alebo zálohuje súbory. Pre užívateľa sú sbory len ikonky.
    4. vykonáva aplikácie. Aplikácia teda nemusí vedieť všetko, ale využíva služby operačného systému - ovládače, okenný manažér, prácu so súbormi.
    Príklady operačných systémov: Windows, Linux, Android, FreeBSD, Apple Macintosch OS, Solaris, QNX.
  • Súbor je balíček údajov v pamäti počítača. Zobrazuje sa ako ikona s názvom.
  • Aplikácia - je program ktorý rieši úlohy užívateľa, a je vykonávaný operačným systémom. Prehľad aplikácii si môžeme napríklad pozrieť na týchto adresár: otvorený softvér: http://labs.lubomirr.eu/opendvd/ , www.sourceforge.net ; komerčný softvér: www.sw.sk . Aplikácie môžeme rozdelliť na skupiny podľa účelu napríklad takto:
    1. pre internet - prehliadače stránok (programy Mozilla Firefox, Internet Explorer, Opera), poštové klienty (Mozilla Thunderbird, Outlook Express), diskusné programy (Pidgin, klient ICQ, Skype, MSN, Ajax).
    2. multimédiá - prehrávače (MediaPlayer), videoeditory
    3. kancelárske balíky - na tvorbu textu, tabuliek, prezentácii, obrázkov. Napríklad OpenOffice, MicrosoftOffice, KOffice, GoogleDocs.
    4. grafické programy - prehliadače obrázkov, a grafické editory = na tvorbu a úpravu obrázkov - bitmapové (KolourPaint/Skicár , GIMP/Photoschop), alebo vektorové (Inkscape/Corel).
    5. nástroje - kalkulačka, napaľovací program, ochranné programy, testovanie, virtuálny počítač, zavádzač a prekladová vrstva.
  • Zásuvný modul - rozširuje funkcie aplikácie, obvykle si ho môže doinštalovať užívateľ. Napríklad rožširujúce moduly pre aplikáciu Mozilla Firefox sú na adrese: https://addons.mozilla.org/sk/firefox/ .
  • 3.2. Typy súborov

    Program je súbor ktorý vykonáva činnosť. Dáta nevykonávajú činnosť a potrebujú na svoje zobrazenie program. Napríklad obrázok je dátový súbor a zobrazuje sa programom typu prehliadač obrázkov

    Typ súboru popisuje spôsob ukladania údajov do súboru a ich interpretáciu pri otváraní súboru. Ináč sa ukladajú pobrázky, text, alebo video, a otvárajú sa rôznymi programami. Napríklad video sa otvára pomocou prehliadača médií, internetová stránka pomocou prehliadača stránok, text pomocou textového editora. V operačnom systéme možno nastaviť, ktorý typ súboru sa bude otvárať ktorým programom.

    Súbor obsahuje hlavičku a telo. V hlavičke je zapísaný okrem iného aj typ súboru. V tele sú samotné údaje. V OS Windows sa typ rozpoznáva pomocou prípony, čo je niekoľko písmen za bodkou v názve súboru. Napríklad fotka025.jpg má príponu jpg, čo sú obrázky.

    Dátové typy súborov - ich prípona, sú napríklad:

    • textový súbor - txt
    • textový dokument - ods, doc, rtf
    • obrázok - jpg, png, bmp, gif
    • video - avi

    3.3. Stromová štruktúra adresárov

    Adresár je špeciálny typ súboru, do ktorého sa ukladajú iné súbory. Adresár teda môže obsahovať súbory alebo ďalšie adresáre = podadresáre = vnútorné adresáre. Podadresáre môžu znova obsahovať súbory a adresáre. Takto vzniká stromová štruktúra adresárov, napríklad::
    Domáci adresár
    ... |__ Dokumenty
    ... |__ Obrázky
    ............. |__ Fotky z dovolenky
    ............. |__ Rodina a oslavy
    ... |__ Hudba a video

    Obsah a strom adresárov možno zobraziť v programe Konqueror (Linux) alebo Tento počítač, Prieskumník (Windows).

    Skript je typ súboru zložený z príkazov aplikácie a je vykonávaný aplikáciou. Napríklad skripty na www stránke, alebo makrá v office.

Softvér tvorí vrstvy. Vyššia vrstva pracuje v nižšej vrstve.

3.4. Kódovanie

Kódovanie je zápis informácií do inej formy. Informáciu možno zapísať bezstratovo = úplne alebo stratovo = s vynechaním menej dôležitých častí. Komprimácia je zmenšenie množstva zapísaných dát, pričom je zachovaná informácia. Napríklad fotky jpg alebo hudba mp3 .

3.4.1. Text

Textové súbory majú koncovku .TXT ale text v ich vnútri môže byť zapísaný pomocou rôznych ASCII tabuliek.

Každé písmenko je v počítači uložené ako 1 alebo 2 byty. Číslo zodpovedajúce každému písmenu je zapísané v tabuľke znakov. Existujú rôzne tabuľky. Staršie používali 1 B = 8 bitov na 1 písmeno. Dokážu zakódovať 2^8 = 256 znakov. Do jednej tabuľky nevojdú všetky národné znaky na svete, preto existuje veľa národných 1-bajtových tabuliek. Napríklad tabuľky ISO 8859-2 alebo Windows-1250 sú pre strednú Európu..

Tabuľka využívajúca 2 byty na 1 znak umožňuje uložiť 2^16 = 65 536 znakov. To je dosť na všetky národné znaky, ale text v pamäti zaberá 2x viac miesta. Príkladom takejto tabuľky je UTF16.

Kombináciou výhod 1 a 2-bajtového kódovania vzniklo dnes najpoužívanejšie kódovanie UTF8. Základné znaky sa ukladajú pomocou 1 bajtu, národné znaky pomocou 2 bajtov. Slovenský text zaberá v pamäti pri UTF8 iba niekoľko desiatok % viac miesta ako pri ISO 8859-2.

3.4.2. Obrázky

Formáty:

  • BMP - Ukladá sa každý bod obrázku ako číslo s rovnakou dĺžkou, napríklad 24-bitová bitmapa. Je to bezstrátový formát.
  • PNG - matematickým postupom sa zmenšuje bitmapa, nedochádza k strate informácie.
  • JPG - matematickým postupom sa zmenšuje bitmapa, dochádza k strate informácie, ktorá je pri fotkách obvykle nepodstatná.

3.4.3. Zvuk

Formáty:

  • MIDI - notový zápis hudobných nástrojov, ktoré prehrá zvukové zariadenie ako syntetickú hudnu.
  • WAV - zosnímaný nekomprimovaný záznam zvuku, sníma sa hladina zvukového tlaku sa vzorky v určitých časových periódach (mikrosekundy) a uloží sa ako číslo do počítača. Pri prehrávaní tieto číslo vyskladajú zvukovú vlnu. Vlna je po anglicky wave, odtial prípona wav.
  • MP3 - komprimovaný zvuk WAV, ide o stratovú komprimáciu, ktorú bežne nie je počuť.

3.4.4. Video

Formáty:

  • AVI - nasnímané obrázky = video, a zvuk. Nekomprimovaný formát.
  • MP4 - komprimované video

3.4.5. Archívy

Archív je komprimovaný adresár.

Formáty:

  • ZIP
  • RAR
  • TAR
  • GZ

4. Internet

4.1. Účel počítačovej siete

Počítačová sieť je prepojenie počítačov za účelom:

  1. komunikácie - napríklad diskusia (AZet), telefonovanie (Skype),
  2. spoločného zdieľania prostriedkov - napríklad spoločný prístup na internet v lokálnej sieti, sieťová tlačiareň v lokálnej sieti, www stránky na jednom počítači sú prístupné pre celý svet.

4.2. Rozdelenie sitetí

Podľa veľkosti delíme počítačové siete na:

  • LAN (local area network) - je malá sieť, obyčajne v jednej budove, napríklad činžiak, škola, administratívna budova firmy.
  • MAN (metropolitan area network) - metropolitná sieť, napríklad v jednom meste má mikrovlnný poskytovateľ pripojenia na internete svoju sieť.
  • WAN (wide area netvork) - rozľahlá sieť spájajúca mestá a štáty.
  • Internet je sieť tvorená počítačmi ktoré komunikujú spoločným jazykom, TCP/IP.

4.3. Sieťové zariadenia

Aby počítače mohli spolu kominikovať, potrebujú sieťové zariadenia.

  • Sieťová karta
  • Switch, čítaj svič = prepojovač Jeho základná funkcia je dátovo spojiť dvojice počítačov.
  • Router, čítaj rútr = smerovač. Jeho základná funkcia je preklad adries. Umožňuje pripojiť cez 1 IP viac počítačov na internet, vytvárať lokálne siete a smerovať sieťovú prevádzku.

4.4. Server - klient

Na sieťových službách sa podieľajú dve strany, server a klient.

Server je program ktorý poskytuje sieťové služby, napríklad www stránky, e-mail, sociálne siete... Server je obvykle nainštalovaný na samostatnom počítači, ktorý sa tiež označuje ako server.

Klient je program ktorý využíva sieťové služby. Napríklad prehliadač www stránok (Mozilla Firefox, Opera, Internet Explorer), poštový program (Mozilla Thunderbird, Outlook Express), diskusný klient (Pidgin, ICQ klient, Skype klient). Klient môže byť nainštalovaný na počítači užívateľa alebo na serveri a spúšťa sa ako aplikácia na www stránke (AZet).

P2P (peeer to peer) sieť je komunikácia počítačov medzi sebou bez špeciálneho servera. Napríklad LAN. Známe sú aj DirectConnect, BitTorrent, Kazaa.

4.5. Sieťové služby

Služby sú funkcie poskytované servermi.

a) Užívateľské služby

  • Www - stránky
  • E-mail - elektronická pošta
  • FTP - prenos súborov
  • Diskusie - IRC, Jabber, ICQ, MSN
  • Internetové vysielanie - rádiá, televízie
  • Zdieľanie súborov - DirectConnect, BitTorrent, Kazaa.

b) Serverové služby

  • Servery pre užívateľské služby - www, email, ftp...
  • DNS - preklad adries z doménových na IP

4.6. Protokoly

Protokol je popis štruktúry dát. Internetový protokol je predpis, akým spôsobom sa majú dáta rozobrať, poslať a zasa poskladať pri ich posielaní medzi serverom a klientom. Rôzne protokoly tvoria vrstvy, majú rôzny účel. Protokoly vyšších vrstiev môžu využívať ten istý protokol nižšej vrstvy.

    Prenosové protokoly:

  • IP (Internet Protocol) sa používa na dátový prenos cez paketové siete. Paket je balíček dát, niekoľko kilobajtov, posielaný cez sieť. Napríklad www stránka sa rozdelí na množstvo malých balíčkov, paketov, a tie sa pošlú klientovi, ktorý si ich zasa poskladaá na www stránku. Pakety môžú putovať cez rôzne servery, nie je teda vytvorené priame spojenie medzi klientom a serverom. Naopak príklad priameho spojenia je telefonovanie.
  • TCP (Transmision Control Protocol) je je služba, ktorá mezi dvoma aplikáciami naviaže spojenie, vytvorí duplexný okruh (dáta sa prenášajú súčasne na sebe nezávisle oboma smerami). Prenášané bajty sú číslované. Stratené alebo poškodené dáta sú znova vyžiadané. Integrita prenášaných dát je zabezpečená kontrolným súčtom.

Aplikačné protokoly:

  • HTTP - pre www stránky
  • POP3 - účelom je sťahovanie pošty zo servera na počítač, ktorý nemusí býť stále pripojený k internet. POP3 má vyhradený TCP port 110.
  • IMAP - e-maily sú uložené na serveri a uživatelia k nim pristupujú zo svojho počítača.
  • SMPT (Simple Mail Transfer Protocol) - pre odosielanie pošty, a to pri použití POP3 aj IMAP.
  • FTP - pre prenos súborov

Šifrovanie sa používa pre utajenie komunikácie:

  1. SSL - šifruje aplikačné protokoly. Príkladom použitia SSL je https.
  2. TSL (Secure Societ Layer) - upravené SSL, šifrovanie a autorizácia na úrovni transportnej vrstvy OSI.

SSL/TSL používa symetrické šifrovánie s nezávislými kľúčmi pre oba smery prenosu dát. Iba výmena kľúčov je zabezpečena asymetrickým šifrovaním s použitím veřejného a súkromého kľúča.

Adresácia na internete

4.7. Adresy

Doména je časť menného priestoru na internete. Z domén sa skladajú aj adresy www stránok, napríklad www.klasici.sk . Domény sú oddelené bodkou. Na konci je najvyššia doména, obvykle doména štátu. Napríklad sk - Slovensko, cz - Ćeská republika, de - Nemecko, ru - Rusko. USA má viac domén, napríklad com - pre komerčné organizácie, org, net - pre nekomerčné organizácie, edu - školstvo, mil - armáda, gov - vláda. Majitelia domén poskytujú menný pristor osobám alebo organizáciám pre domány nižšieho stupňa. Ako doména druhého stupňa býva názov organizácie, napríklad souplevoca.sk . V rámci domén druhého stupňa zas môžu byť domény nižších stupňov, teda domény 3., 4. ... stupňa. Napríklad biker.estranky.cz .

IP adresa je číslo počítača v protokole IP. V novej 64 bitovej verzii protokololu IP verzia 6 môže mať každý počítač na internete svoju IP adresu. V starom 32-bitovom protokole, ktorý sa dnes používa, nie je dostatok adries pre počítače, preto sa jedna verejná IP prideľuje aj skupinám počítačov zapojených do lokálnej sieti. Počítače v LAN potom ešte majú svoje "vnútorné" IP adresy.

Port je adresa na ktore počítač komunikuje so serverom. Obvyklé porty sú: 80 - www, 21 - ftp.

URL je úplná adresa sieťového prostriedku. Obsahuje použitý protokol, adresu počítača a prípadne aj komunikačný port. Napríklad http://www.klasici.sk/ .

MAC adresa (z anglického ?Media Access Control?) je jedinečný identifikátor sieťového zariadení, ktorý používajú rôzne protokoly. Napríklad sieťová karta má svoju MAC adresu.

Host name - jedna IP môže mať priradené aj viac hostname (princíp virtuálnych serverov na jednom stroji), a tiež jeden hostname môže mať aj viac IP adres - například pre rozloženie záťaže, pokiaľ sa jedná o preťažovaný poštovný alebo www server.

5. Linky

Veľkosklad: www.agem.sk.

6. Otázky na test

Tlač testu:

Hodnotenie testu: Každá skupina obsahuje 4 otázky. Za každú správne zodpovedanú otázku je jeden stupeň známky. Za všetky správne zodpovedané otázky je známka 1. Otázka je zodpovedaná správne, ak sú napísané správne aspoň 2 z 3 požadovaných odpovedí, správne priradené všetky pojmy, a správne nakreslený strom adresárov podľa zadania.

  1. okruh - Pojmy:
    1. Spojte čiarami pojmy v ľavom stĺpci s definíciami v pravom stĺpci:
      • tablet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . stolný počítač zložený zo zameniteľných častí
      • notebook . . . . . . . . . . . . . . . . . prenosný počítač bez klávesnice
      • desktop PC . . . . . . . . . . . . . . . prenosný počítač s klávesnicou
      • reštart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . okamžité vypnutie bez uloženia dát
      • reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vypnutie a zapnutie
    2. Vypočítajte:
      • 1 kB = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B
      • 10 Mb = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kb
      • 10 B = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b
    3. Napíšte názov alebo značku jednotky (napríklad hmotnosť: kilogram, kg) pre:
      • uhlopriečka monitora: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • rozlišenie tlačiarne: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • prenosová rýchlosť pripojenia na internet: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
  2. okruh - Princíp činnosti PC:
    1. Napíšte aspoň 1 zariadenie ktoré možno pripojiť na rozhrania:
      • USB: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • grafická karta: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • zvuková karta: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
    2. Čiarou spojte pojmy v ľavom stĺpci s ich definíciou v pravom stĺpci:
      • procesor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sú tam všetky nainštalované programy
      • operačná pamäť . . . . . . . . . . . . . . . . . . miesto prenosu dát s definovanými vlastnosťami
      • pevný disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vykonáva výpočty a riadi počítač
      • BIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sú tam spustené programy
      • rozhranie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . program pre štart počítača
    3. Čiarou spojte pamäte v ľavom stĺpci s ich popisom v pravom stĺpci:
      • pevný disk . . . . . . . . . . . . . . . malá prenosná polovodičová pamäť pripojená zvonku
      • SSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . miniatúrna polovodičová pamäť zasunutá do zariadenia
      • USB kľúč . . . . . . . . . . . . . . . . velkokapacitná pamäť s krokovým motorom
      • mikro SD . . . . . . . . . . . . . . . . priesvitný kotúč s odrazivou vrstvou
      • DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . velkokapacitná čisto polovodičová pamäť
  3. okruh - Programové vybavenie
    1. Napíšte názvy 3 operačných systémov alebo ich verzií.
      • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
    2. Nakreslite príklad sttromovej štruktúry adresárov, minimálne 2 hlavné adresáre a 3 podadresáre.








    3. Zakrúžtujte ktoré z uvedených formátov sú stratové:
      • TXT
      • BMP
      • PNG
      • JPG
      • ZIP
      • MP3
  4. okruh - Internet:
    1. Napíšte vymyslenú adresu:
      • URL adresu stránky: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • IP adresu počítača: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • adresu e-mailovej schránky: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
    2. Napíšte 3 užívateľské služby na internete:
      • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
    3. Napíšte hlavnú funkciu pre:
      • server: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • swirch: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      • router: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
PrílohaVeľkosť
architekturaPC.png43.99 KB
konektory-fotka.png237.65 KB
princip_pc.odt179.1 KB
princip_pc.pdf132.33 KB
vrstvy_software.png3.62 KB
testINF1A.odt13.36 KB
testINF1A.pdf23.36 KB
testINF1B.odt13.33 KB
testINF1B.pdf23.74 KB
testINF1C.odt14.52 KB
testINF1C.pdf25.85 KB

5. Tvorba textov

1. Oprava textu

Úloha: Otvorte dokument UlohaInf16.rtf a opravte v ňom pravopisné a typografické chyby.

Postup:

  1. Nastavíme slovenčinu na kontrolu pravopisu tak, že označíme celý text a klikneme na názov aktuálneho jazyka na stavovom riadku.
  2. Otvorte si tento dkokument: . Odstráňte všetky nadbytočné medzery, tabulátory a veľké Entery. Opravte gramatické chyby.
  3. Nastavte formát písma: Čierna farba textu, font bezpätičkový (napríklad Verdana, Arial, Tahoma...). Pre nadpis veľkosť písma 16 bodov, pre text v odstavcoch veľkosť 11 až 12 bodov.
  4. Nastavte formát odstavcov: Pre nadpis centrovanie. Pre odstavce zarovnanie do oboch strán, posunutie prvého riadku o 5 až 10 %, medzera pred a za odstavcom vo veľkosti 0,5 až 1 riadok, riadkovanie 1,5 riadku. Orámujte odstavec.
  5. Zvýraznite 3 slová: tučným písmom, podčiarknutím vlnovkou a podfarbením slova.

Tu je ukážka 1. úlohy. ukazka41.pdf

2. Účel textového editora

Textový editor je program na tvorbu textových dokumentov. Textový dokument môže obsahovať text, nastavenia textu, obrázky, tabuľky, vzorce a iné objekty. Zadarmo môžete používať kvalitný kancelársky program OpenOffice, ktorý si môžete stiahnúť z adresy sk.openoffice.org. Na Slovensku je zatiaľ najrozšírenejší komerčný kancelársky balík s profesionálnymi funkciami, Microsoft Office. V uvedených balíkoch sa používa textový editor OpenOffice Writer, alebo Microsoft Office Word. V nasledujúcich poznámkach je popísaný program OpenOffice Writer.

3. Popis okna programu

  1. hlavná ponuka programu - obsahuje všetky príkazy programu rozdelené do ponúk Súbor, Úpravy... Ponuka sa zobrazí kliknutím na jej názov alebo klávesovou skratkou Alt + podčiarknuté písmeno, napríklad Súbor -> Alt + S.
  2. Panely s nástrojmi - obahujú najpoužívanejšie príkazy, ktoré sa zadávajú cez ovládacie prvky ako je tlačítko, zoznam, číselník.... Bežne sa používajú panely Štandardný a Formátovanie. Panely sa zapínajú a vypínajú v ponuke Zobraziť - Panely nástrojov.
  3. Poznámka: V novom MicrosoftOffice sú spojené hlavná ponuka a panely s nástrojmi.

  4. Okno súboru - obsahuje list papiera s textovým kurzorom (blikajúca čiarka), na pozíciu ktorého sa píše. Okno súboru tiež obsahuje aj A. pravítka zobrazujúce rezmery a polohu v dokumente a B. posuvníky umožňujúce pohyb v dokumente.
  5. Stavový riadok - zobrazuje stav dokumentu: pozíciu kurzora - strana, riadok, veľkosť lupy, stav tlače...

Úloha: Spuste textový editor. Vypnite a zapnite panely Štandardný a formát. Uvoľnite panel Formát a potom ho ukotvite.

4. Kopírovanie textu

Schránka je pamäť v systéme, do ktorej možno skopírovať jeden objekt (text, obrázky, tabuľky...) z jedného súboru, a potom zo schránky možno kopírovať tento objekt do iných súborov. Príkazy pre prácu so schránkou sú v ponuke Úpravy. Vedľa príkazov sú vyznačené ikony v paneloch a klávesové skratky. Objekt ktorý chceme kopírovať do schránky označíme myšou. text sa označuje takt, že ideme na začiatok zvoleného bloku textu, stlačíme a držíme ľavé tlačítko myši, a myšou ťaháme na koniec zvoleného textu. Označený text sa vyfarbí inverznou farbou, napríklad biela/čierna. Ak chceme blok textu odznačiť, teda zrušiť označenie, klikneme hocikde do textu. Miesto kam chceme kopírovať objekt do dokumentu v programe OpenOffice zvolíme tak že tam klikneme myšou. Obvykle bude na tomto mieste blikať textový kurzor, blikajúca čiarka.

Príkazy pre prácu so schránkou: slovensky (anglicky) - klávesková skratka: význam:

  • Kopírovať (Copy) - Ctrl+C : skopíruje označený objekt do schránky
  • Vystrihnúť (Cut) - Ctrl+X : presunie vybraný objekt do schránky, čiho ho skopíruje a zmaže v pôvodnom súbore
  • Vložiť (Paste) Ctrl+V :skopíruje objekt zo schránky do zvoleného súboru
  • Pri kopírovaní z webových stránok sa často prekopírujú aj tabuľky, hypertextové odkazy, štýly a rôzne skryté nastavenia, ktoré je obtiažné odstrániť. Ak chcem prekopírovať iba text, môžeme použiť príkaz "Vložiť inak", ktorý je tiež v ponuke "Úpravy".

    Úloha: Na internete nájdite www stránku s hľadaním textom. Na hľadanie stránky môžete požiť napríklad Google, www.google.sk . Na www nájdenej www stránke označte zvolený text myšou a zadajte príkaz kopírovať. Spuste OpenOffice Writer, a zadajte príkaz "Vložiť inak" v ponuke "Úpravy". Vyberte možnosť vložiť Neformátovaný text".

    5. Formát znaku

    Formát znaku sú všetky nastavenia pre znak. Napríklad veľkosť, farba a font písma. Tieto vlastnosti textu možno nastaviť:

    1. na panely Formátovanie
    2. príkazom v ponuke Formát - Znak, v dialógovom okne Znak.

    Najčastejšie nastavované vlastnosti:

    • Veľkosť písma - udáva sa v bodoch, štandardná veľkosť býva 12 bodov.
    • Farba písma - pre dobrú čitateľnosť musí byť kontrast medzi farbou pozadia, papiera a farbou písma. Ak je papier svetlý, biely, písmo musí byť tmavé, napríklad čierne, alebo sýtofarebném, napríklad červená, modrá, zelená. Ak je pozadie tmavé, napríklad čirne, tak písm musí byť svetlé, napríklad biele, svetložlté, ružové, svetlomodré.
    • Font je tvar písma. Font je zložený z obrázkov - písmen. Pre tlač sa používajú pätičkové písma s vlasovými krivkami, napríklad Nimbus Roman, Times Roman. Pre zobrazenie na obrazovke, napríklad na www stránkach, sa používajú hladké písma bez vlasových kriviek, napríklad Liberation Sans, Arial, Verdana, Helvetica.
    • Rez písma - zahrňuje tučné B, kurzíva I = šikmé, podčiarknuté U, indexy, prečiarknuté... Rez sa používa na zvýraznenie dôležitých slov v texte.

    Úloha: Napíšte text "slovo" s formátom: veľkosť 96 bodov, červené písmo, font Nimbus Roman, podčiarknuté vlnovkou.

    6. Odstavec

    Odstavec je text medzi dvoma znakmi Enter. Znak Enter sa nezobrazuje, ale spôsobí, že text za ním sa zobrazí v novom riadku a v novom odstavci. Riadiace znaky ako je Enter sa dajú zobraziť tllačítkom ? (pí) na Štandardnom paneli. Znak Shift+Enter spôsobí iba zobrazenie na novom riadku, nevytvorí nový odstavec.

    Úloha: Napíšte 5 slov za seba: Jeden, dva tri, štyri, päť. Vložte pred každé slovo Enter. Zobrazte Entery pomocou tlačítka ? (pí) na Štandardnom paneli. Zmažte znaky Enter.

    Úloha: Napíšte nadpis, jeden odstavec na 3 riadky a podpis. Nadpis vycentrujte, odstavec zarovnajte do bloku, podpis zarovnajte do prava.

    Úloha: V predchádzajúcom texte zmažte Entery a nahraďte ich Shift+Enter. Skúste nastaviť rôzne zarovnanie odstavcov.

    7. Formát odstavca

    Formát odstavca sú všetky nastavenia pre odstavec. Okraje odstavca, medzery medzi odstavcami, posunutie prvého riadku, odrážky a číslovanie a podobne. Po stlačení Enteru nový odstavec preberá nastavenia formátu predchádzajúceho odstavca. Formát odstavca sa nastavuje v ponuke "Formát" príkazom "Odstavec", ovládacími prvkami na panely formát, alebo klávesovými skratkami.

PrílohaVeľkosť
write_format1.png33.13 KB
write_format2.png32.87 KB
write_okno.png45.61 KB
schranka.jpg51.57 KB
ukazka41.odt14.53 KB
ukazka41.pdf60.65 KB
UlohaInf61.rtf10.2 KB
ZruseniePrepojeniaSekcie.PNG52.98 KB
CislovanieStran.PNG75.11 KB
zlomy.PNG67.33 KB

2. Formát

3. Štýly

Úloha: Vytvorte dokument so stručným textom, obsahujúci aspoň 2 nadpisy, 2 podnadpisy a 2 odstavce. Použite štýl "Nadis1" na nadpis, štýl "Nadpis2" na podnadpis a štýl "odstavec" na odstavec textu. Štýly majú mať tieto vlastnosti:

  1. Normálny - 12 bodov, Times, čierne, zarovnanie vľavo, riadkovanie 1, medzery pred a za odstavcov 0 bodov.
  2. Odstavec - treba ho vytvoriť, založený na štýle "Normálny", medzera pred a za odstavcom 6 bodov, zarovnanie na obe strany, 1. riadok posunutý o 1,25 cm.
  3. Nadpis1 - založený na normálny, 18 bodov, medzera za odstavcom 12 bodov, začína na novej strane.
  4. Nadpis2 - založený na normálny, 14 bodov, tučný, medzera za odstavcom 6 bodov, nasledujúci odstavec má štýl "Odstavec".
  5. Nastaviť číslovanie kapitol. Vytvorte automatický obsah.

Hodnotenie: Za každý nesplnený bod o stupeň nižšia známka.

5. Zoznamy a zarážky

Úloha: Vytvorte cenník pomocou zoznamu a zarážiek. Ukážka je na obrázku dole. Musí obsahovať aspoň:

  1. zoznam 1) a) , 2 tovarové skupiny a 5 tovarov
  2. veľkosť písma aspoň 22 bodov, text zoznamu jednej úrovne má byť zarovnaný pod sebou
  3. desatinnú zarážku na 12 cm, cenu na ňu umiestniť tabulátorom
  4. vodiaci (výpňový) znak tabulátora "bodky" medzi názvom tovaru a cenou

Hodnotenie: Za každý nesplnený bod o stupeň nižšia známka.

Pomôcka: Typ zoznamu vyberiete v tlačítku "Zoznam". Na nižšiu alebo vyššiu úroveň zoznamu sa dostanete stlačením tlačítka "Zväčšiť zarážku" a "Zmanšiť zarážku". Začiatok textu v zozname môžete posunúť tak, že posuniete ľavú zarážku odstavca, alebo vytvoríte nový zoznam v tlačítku "Zoznam". Desatinnú zarážku vyberiete klikaním na tlačítku "Zarážka". Potom kliknutím na pravítko sa zarážka umiestni na pravítko. zarážku možno voľne pohybovať po pravítku, alebo ju ťahať mimo pravítko a tým ju zmazať. Vodiaci znak môžete nastaviť po dvojitom kliknutí na zarážku na pravítku. Všetky uvedené nastavenia odstavca (zoznam, zarážky, vodiace znaky) možno spraviť na začiatku, a po stlačení Enter nový odstavec preberá všetky nastavenia, alebo možno prekopírovať tieto vlastnosti na iné riadky zoznamu tlačítkom "Kopírovanie formátu" (ikona so štetcom v ponuke Domov).

Ukážka obrazovky:

PrílohaVeľkosť
ZoznamyZarážky.PNG64.9 KB

6. Obrázky

Úloha: Vytvorte dokument s obrázkami obsahujúci:

  1. Nadpis vo forme vektorového obrázku (WordArt, Kúzelný text)
  2. Bitmapový obrázok, napríklad fotku.
  3. Tvar, napríklad hviezda, bublina, šípka. Do tvaru napíšte text.
  4. Textové pole, napríklad otváracie hodiny.

7. Tabuľky

8. Zlomy

1. Na čo sú zlomy

Zlomy sú značky v dokumente, ktoré zalamujú textové objekty - riadky, strany stĺpce, sekcie. V sekciách možno nastaviť odlišné vlastnosti dokumentu, napríklad okraje a orientácia strany, vypnúť číslovanie strán.

2. Obrazovky ako vložiť zlomy

Ponuka Zlomy:

Vypnutie prepojenia sekcií pre číslovanie:

3. Úloha na precvičenie

4. Úloha na rýchle preskúšanie

  1. vytvoriť 3 prázdne strany
  2. číslovanie vľavo a vpravo pre párne a nepárne strany
  3. zmazať číslovanie na 3. strane.
  4. orientácia 3. strany na bok,
  5. vytvoriť 2 stĺpce na 3. strane s nakopírovaným textom, zlom prvého stĺpca v polovici.

Ukážka úlohy:

Hodnotenie – za každý nekompletne splnený bod o stupeň nižšia známka.

Postup:

  1. Prázdne strany vytvoríte zlomom strany v ponuke Vložiť alebo Rozloženie strany – Zlomy.
  2. 2-krát poklikajte na pätu. V ponuke Návrh - Možnosti zaškrtnite Rôzne pre párne a nepárne strany. V ponuke Vložiť – Číslovanie strán vložte zvlášť číslovanie na hociktorú párnu nepárnu stranu.
  3. Zlom sekcie priebežne je v ponuke Rozloženie strany – Zlomy. Klikneme na číslovanie strany na 3. strane, ktorá je pod zlomom sekcie a vypneme prepojenie v ponuke Návrh – Navigácia - Prepojiť s predchádzajúcim. Zmažeme číslovanie na 3. strane.
  4. Orientáciu 3. strany na šírku zmeníte v ponuke Rozloženie strany – Nastavenie strany – Orientácia.
  5. 2 stĺpce vytvoríte v ponuke Rozloženie strany – Nastavenie strany – Stĺpce. Prerušenie stĺpca za 2. odstavcom vložíte v ponuke Rozloženie strany – Zlomy.
PrílohaVeľkosť
zlomy.PNG69.48 KB
ZlomyUkazka.PNG13.95 KB
ZlomyPrepojenieSekcii.PNG50.41 KB

9. Vzorce

Vzorce sa píšu postupne od najvyššej úrovne a potom sa píšu vnútorné časti.

Úloha:

Vytvorte vzorec v dokumente Wordu, ktorý je na obrázku, Zväčšte veľkosť písma tak, aby bol vzorec aspoň na polovicu šírky strany.

Pomôcka:

Vzorce sú v ponuke Vložiť – Rovnica (Návrh). Veľkosť písma je v ponuke Domov. Orientácia strany je v ponuke Rozloženie strany. Ak zabudnete na vnorenie, časť výrazu môžete preniesť cez schránku – vystrihnúť a prilepiť. Symboly Δ , Ω, ~ ... sú v ponuke Návrh. Sínus je funkcia, logaritmus je limita. Šípka nad A je operátor, čiarka nad 3 a zložená zátvorka sú dôrazy.

Ponuka Návrh:

Hodnotenie – za každý nekompletný bod o stupeň nižšia známka:

  1. vnorenia
  2. zlomky, symboly
  3. dôrazy, operátory
  4. indexy, funkcie, limity
  5. zátvorky
  6. veľkosť písma, strana na šírku
PrílohaVeľkosť
VzorecWordu.PNG11.3 KB
RovnicePonuka.PNG23.86 KB

9. Číslovanie strán

  1. Rozloženie strany -> Zlomy -> Zlom sekcie na ďalšej strane
  2. Prejsť do paty
  3. Návrh -> Prepojenie s predchádzajúcou (vypnuté)
  4. Vložiť číslo strany
  5. Pravé tlačítko -> Formát čísla strán

10. Korešpodencia

1. Jedna obálka

Postup od Microsoftu: https://support.office.com/sk-sk/article/vytvorenie-a-vytla%C4%8Denie-je...

Po kliknutím na "obálky" sa objaví dialógové okno, kam napíšeme adresy, a nastavíme podávanie obálky.:

Po kliknutí na "Možnosti..." sa objaví ďalšie okno, kde nastavíme veľkosť písma a formát obálky. Popis formátov je tu: https://sk.wikipedia.org/wiki/Form%C3%A1t_papiera. :

Adresu môžeme pridať do dokumentu (tlačítko "Pridať do dokumentu) alebo vytlačiť do PDF (tlačítko "Tlač"). Obálka má vyzerať takto:

PrílohaVeľkosť
hk1.PNG32.74 KB
hk2.PNG27.84 KB
hk3.PNG19.86 KB
hk4.PNG16.42 KB

2. Viac obálok

Postup od Microsoftu: https://support.office.com/sk-sk/article/ob%C3%A1lky-na-hromadn%C3%BA-ko...

Vytvoríme tabuľku s adresami v programe Microsot Office EXCEL, a uložíme ju ako súbor:

Vo Worde zadáme tento zoznam:

Priradenie polí si môžeme skontrolať a zmeniť tlačítkom "Mapovanie polí":

Do hlavného dokumentu obálok vložíme polia pre adresy tlačítkom "Vložiť zlučovacie pole". Spätnú adresu napíšeme ako text. V ponuke tlačítka "Dokončiť a zlúčiť" máme možnosť všetky obálky upravovať alebo tlačiť, bez tlačiarne do PDF. Hlavný dokument môžeme upravovať ako bežný dokument - veľkosť písma, zarážky, obrázky... PDF-ko bude vyzerať takto:

PrílohaVeľkosť
hk5.PNG11.43 KB
hk6.PNG38.78 KB
hk7.PNG32.71 KB
hk8.PNG13.19 KB

3. Podmienky

Postup od Microsoftu: https://support.office.com/sk-sk/article/Nastavenie-pravidiel-pre-hromad...

Podmienky

  • Ak Tak Inak - vloží text podľa hodnoty v zázname. Napríklad firemná akcia sa bude konať na niekoľkých miestach a ľudia na ňu budú pozývaný podľa bydliska.
  • Preskočiť záznam ak - vynechá záznam podľa hodnoty v zázname. Napríklad nebudeme vymáhať dlh menej ako 5 eur, alebo budeme pozývať na firemný večierok len manažérov.

Úloha: Vytvorte obálky a pozývacie listy na firemnú akciu pre manažérov podniku. Manažéri pôsobiaci na západe slovenska budú mať stretnutie v Bratislave, manažéri pôsobiaci na východe budú mať stretnutie v Tatrách. Vytvorte tabuľku zamestnancov firmy, ktorá bude obsahovať aspoň 2 manažérov z východu a 2 zo západu, pričom z nich bude aspoň 1 muž a 1 žena. V tabuľku budú aj obyčajní zamestnanci, ktorých nebudete pozývať.

Postup:

  1. Vytvoríme si tabuľku databázy zamestnancov. Dodatočne ju nemožno meniť ak ju zdieľame s Wordom. Tabuľka má obsahovať pole "pohlavie" kde napíšeme m (ako muž) a nič ž (ako žena), pole "pozícia" do ktorej napíšeme manažér, zamestnanec a podobne, a pole "oblasť" - kde napíšeme V (ako východ) alebo Z (ako západ).
  2. Vytvoríme hlavný dokument pošty (šablónu), prvá strana bude vo formáte C5 na šírku, ďalšie vo formáte A4 na výšku.
  3. Na prvú stranu, ktorá bude obálka, napíšeme adresu odosieľateľa, a vložíme polia pre adresy príjemcov.
  4. Na druhá stranu napíšeme pozývací list.
  5. Podmienky:
  6. Oslovenie pán alebo pani volíme podľa poľa pohlavie a podmienky Ak Tak Inak. Hneď za vložíme pole pre meno a priezvisko.
  7. Miesto konania vložíme pomocou podmienky Ak Tak Inak, na základe poľa "oblasť".
  8. Pomocou podmienky "Preskočiť záznam ak" vynecháme zamestnancov ktorý nie sú manažéri.

Ukážka tabuľky adresy.xlsx, treba spraviť viac záznamov:

PrílohaVeľkosť
WordKorespodenciaPodmienkyTabulka.PNG6.67 KB
adresy.xlsx10.31 KB

11. Posúdenie dokumentu

Úloha:

  1. Nájdite chyby a napíšte ku ním komentáre v dokumente VysokeTatry_chyby.docx.
  2. Porovnajte 2 dokumenty: VysokeTatry.docx a VysokeTatry_upravene.docx.
  3. Spojte revízie z 2 dokumentov: VysokeTatry_komentare1.docx a VysokeTatry_komentare2.docx

V programe Microsoft Office Word je na to určená ponuka "Posúdiť":

V programe Libre(Open)Office Writer treba otvoriť súbor, a pre porovnanie alebo zlúčenie treba v ponuke "Úpravy - Sledovanie zmien" otvoriť ďalší súbor:

PrílohaVeľkosť
Posudit1.PNG28.38 KB
Posudit2.PNG28.05 KB
VysokeTatry.docx18.31 KB
VysokeTatry_chyby.docx18.28 KB
VysokeTatry_upravene.docx17.93 KB
VysokeTatry_komentare1.docx19.17 KB
VysokeTatry_komentare2.docx19.22 KB
PosudeniePorovnanieLibre.PNG47.21 KB

12. Referencie

Číslovanie nadpisov a obsah

Číslovanie nadpisov: Domov -> Viacúrovňový zoznam 1. Nadpis1 1.1. Nadpis2

Obsah: Referencie -> Obsah

6. Informačná spoločnosť (teória)

Dáta, programy, funkčnosť počítača, identita, osobné údaje a komunikácia majú pre človeka hodnotu. Toto všetko možno chrániť.

PrílohaVeľkosť
firefox_predvolby_javascript.png43.49 KB
mozillanastavenie.png42.57 KB
mozillator.png13.91 KB
tor_nastavenia.png30.36 KB
torprincip.png6.16 KB
mozilla_nastavenie1.png49.85 KB
firewall.png47.77 KB
vzdialeny_pristup.png39.59 KB
mozilla_nastavenie2.png49.46 KB

1. Informačné technológie

IT v domácnosti:

  • osobné počítače - osobné pc, notebooky, playstation.
  • internet - pripojenie cez DSL2, mobilný telefón alebo GPS modem, satlitné pripojenie. Služby - www, vyhľadávanie (Google, Altavista), email a mailove diskusne skupiny, chat (azet, facebook, komunikacne siete - Jabber, MSN, ICQ, IRC), video/telefonovanie (skype, azet), zdieľanie dát (torrent).
  • mobilné telefóny - hovory, sms, mms, prístup na internet, java aplikácie, programy ako na pc (internetové telefonovanie, elektronická pošta, www stránky)
  • GPS - globálny polohovací systém, umožňuje určiť polohu prijímača signálu z GPS družíc, využitie v automobilových navigátoroch, mobiloch, navádzaní zbraní, digitálna televízia.

IT v zamestnaní - príklady:

  • strojárstvo - CNC stroje (počítačom riadené obrábacie stroje)
  • automobilky - automatizované linky - bodové zváranie,pozinkovanie, lakovanie
  • administratíva - informačné systémy na webe, účtovníctvo
  • návrhové kancelárie - grafika, CAD-y
  • zdravotníctvo - evidencia pacientov, chorôb, liečby a platieb (body)
  • poľnohospodárstvo - satelitná kontrola pôdy a úrody (v USA)

2. Autorské práva

Autorský zákon popisuje spôsob ochrany práv autora diela.

Dielom môže byť literárne, umelecké a vedecké dielo, programy, výkon umelca, výroba zvukového a video záznamu, rozhlasového a televízneho vysielateľa, a zhotoviteľa databázy.

Autorské práva sú:

    Osobnostné:
  • označiť alebo neoznačiť svoje dielo menom alebo pseudonymom
  • rozhodnúť o zverejnení svojho diela
  • nedotknuteľnosť diela - ochrana pred nedovolenou zmenou
  • Majetkové:
  • autor má právo používať svoje dielo
  • autor má právo udeľovať súhlas na každé použitie diela vyhotovenie rozmnoženiny, verejné šírenie, spracovanie, preklad a adaptáciu diela

Majetkové práva trvajú počas života a 70 rokov po smrti autora. Tieto práva sa dedia, Po uplynutí 70 ročnej lehoty sa dielo stáva voľne šíriteľným. Pri diele, kde je viac spoluautorov a pri spojenom diele, je dielo voľne šíriteľné až po uplnynutí 70 ročnej lehoty všetkých autorov, teda aj toho posledného ktorý žil najdlhšie. Napríklad na knihu ako dielo sa vzťahujú práva autora textu, ilustrátora, prekladataľa, nakladateľa...

Obmedzenie majetkových práv:

  • Kópiu (rozmnoženinu) zverejneného diela môže fyzická osoba vyhotoviť bez súhlasu autora pre svoju osobnú potrebu.
  • Citácia diela - bez súhlasu autora možno použiť krátku časť zverejneného diela vo forme citácie v inom diele len na účel recenzie diela alebo na vyučovacie účely, vedeckovýskumné účely alebo umelecké účely. Pri citácii sa musí uviesť meno autora, alebo jeho pseudonym, ak nejde o anonymné dielo.

Licenčnou zmluvou udeľuje autor nadobúdateľovi súhlas na použitie diela. Licenčná zmluva musí mať písomnú formu, inak je neplatná.

Zamestnanecké dielo - práva autora k zamestnaneckému dielu vykonáva vo svojom mene a na svoj účet zamestnávateľ. Počas výkonu majetkových práv autora k zamestnaneckému dielu zamestnávateľom je autor povinný zdržať sa výkonu majetkových práv k tomuto dielu. Skončením pracovného vzťahu zostávajú práva zamestnávateľa na zamestnanecké dielo nedotknuté.

Śkolské dielo - škola môže uzatvoriť s autorom licenčnú zmluvu o použití školského diela. Ak nie je dohodnuté inak, môže autor školského diela použiť svoje dielo alebo poskytnúť licenciu inému. Škola môže požadovať, aby jej autor školského diela zo získanej odmeny súvisiacej s použitím diela alebo poskytnutím licencie primerane prispel na úhradu nákladov vynaložených na vytvorenie diela.

Porušenie práv definovaných v autorskom zákone sa rieši prostredníctvom:

  • občiansko-právneho konania, je to však zdĺhavé a málo účinné, výsledkom je zastavenie činnosti, náhrada škody, prípadne zadosťučinenie,
  • trestným konaním, páchateľ môže skončiť vo väzení, ale je potrebné dokázať úmysel a škoda musí byť nad určitú sumu (asi 200?)

Poskytovatelia priestoru na webe sa zbavujú zodpovednosti za obsah tak, že autor obsahu musí súhlasiť s prehlásením, že všetko robí na vlastnú zodpovednosť.

Licenčnou zmluvou udeľuje autor nadobúdateľovi súhlas na použitie diela. Licenčná zmluva musí mať písomnú formu, inak je neplatná. Preto pri inštalácii programu musíme potvrdiť že súhlasíme so zobrazenou licenčnou zmluvou. Po inštalácii obvykle môžeme licenciu nájsť v ponuke programu alebo ako súbor v inštalašnom adresári programu.

Otvorené licencie obvykle umožňujú slobodné a neobmedzené používanie softvéru. Licenciou môže byť akákoľvek formulácia autora, ale kôli lepšej právnej ochrane sa štandardne používajú licencie:

Komerčné licencie obvykle umožňujú inštalovať program na jeden počítač a súčasne iba jedenkrát. Zriedkavé sú multilicencie - program možno nainštalovať na určitý počet počítačov alebo v rámci nejakej organizácie alebo firmy.

Otvorený softvér je taký, u ktorého sa zobrazuje zdrojový kód a môžu byť aj prístupné inštalačné balíčky.

Uzatvorený (proprietárny) softvér je taký, ktorého zdrojový kód sa nezverejňuje, obyvkle je majetkom softvérovej firmy alebo programátora. Pre zákazníka je k dispozícii iba hotový binárny program, obvykle inštalačný balíček - setup.exe alebo setup.msi vo Windows, nieco.rpm pre Mandriva Linux, či nieco.deb v Debian Linuxe.

Uzatvorený softvér zadarmo:

  • Freeware (frívér) - binárny program možno voľne šíriť a používať.
  • Shareware (šérvér) - možno voľne šíriť, ale používanie je obmedzené časovo alebo funkčne. Demo je ukážka časti programu.

3. Bezpečnosť

A. NASTAVENIE SYSÉMU

a) Možnosti prieniku do systému vo verejných priestoroch:

  1. Užívateľ je prihlásený ako správca, a preto má každý spustený program rovnaké práva ako správca, môže robiť čokoľvek.
  2. Možnosť bootovania [bútovania], spustenia operačného systému, z iných pamätí, napríklad CD, DVD, USB.
  3. Nezaheslovaný BIOS umožňuje nastavenie bootovania.
  4. Odhalenie hesla správcu, alebo iných prístupových hesiel.
  5. Zapnutý diaľkový prístup do počítača.
  6. Spustené škodlivé programy ktoré umožňujú prístup.
  7. Zmazanie dôležitých dát a programov.
  8. Zmena užívateľských nastavení.

b) Opatrenia na zabezpečenie počítača

  1. Prihlasovať sa ako užívateľ s obmedzenými právami. Potom všetky spusteneé programy budú mať tiež obmedzené práva.
  2. Zakázať v BIOS-e bootovanie z iných pamätí ako je harddisk. Alebo fyzicky odpojiť mechaniky a USB.
  3. Zaheslovať BIOS.
  4. Používať dlhšie heslá obsahujúce text, čísla a špeciálne znaky. Nikde si heslá nezapisovať.
  5. Vypnúť diaľkový prístup, vypnúť všetky nepotrebné sieťové služby ktoré umožňujú diaľkový prístup.
  6. Neinštalovať neznáme a nepreverené programy. Môžu obsahovať škodlivý kód.
  7. Zálohovanie dát a programov pomocou zálohovacích programov.
  8. Zakázať zmenu užívateľských nastavení užívateľom, potom ich nemôžu meniť ani spustené programy. Alebo nespúšťať neznáme programy, ktoré by mohli meniť nastavenia, napríklad skripty na www stránkach.

Podrobne o zabezpečení systému:

  • Bežne sa prihlasovať ako užívateľ s obmedzenými právami. Ako správca iba pri inštalácii programov. Bezpečnejšie je dať práva správcu iba programom ktoré ich práve potrebujú. Ako správca sa možno bezpečnejšie prihlásiť v Linuxe cez program "sudo", príkaz "su" v konzole. Vlastné programy možno spúšťať aj obyčajný užívateľ, napríklad portované aplikácie z portableapps.com
  • Heslo správcu by malo byť ťažko odhaliteľné a ľahko zapamätateľné. Odporúča sa aspoň 6 znakov, kombinácia textu, čísel a do vnútra špeciálny znak (#@$...), napríklad tiger$26. Program 0phcrack dokáže jednoduché heslo zistiť do pár sekúnd. Program možno nabootovať ako živé CD.
  • Neukladať heslá do počítača. Napríklad v prehliadači Mozilla Firefox si to užívateľ môže nastaviť v ponuke Úpravy - príkaz Predvoľby. V dialógovom okne "Predvoľby aplikácie Firefox" na kartičke "Zabezpečenie" vypnúť ukladanie hesiel.

    Rovnako môžete zakázať ukladanie dôverných dát a histórie, prípadne ich nechať automaticky zmazať po vypnutí programu Firefox. Pamatanie dát vo formulárových poliach alebo cookies sú niekedy potrebné na funkčnosť webových stránok, preto ich možno nechať zapnuté.
  • Pravidelné aktualizácie programov obsahujú nahrávanie opráv chýb programov, doplnenie databázy vírusov antivírového programu, nové verzie programov a podobne. Chyby programov alebo zastaralá databáza vírusov môžu umožniť prienik do systému. Antivírové programy sa aktualizujú aj viackrát za deň, operačný systém raz za niekoľko dní.
  • V BIOS-e nastaviť bootovanie iba z harddisku. Bootovanie je spustenie operačného systému, obvykle z harddisku. Ak cudzí užívateľ nabootuje vlastný operačný systém zo "živého" CD alebo USB kľúča, potom získa kontrolu nad počítačom, a napríklad môže zmazať údaje na harddisku. Toto nastavenie má význam napríklad v internet-kafe, vo firmách alebo v školách, kde vlastník počítačov je zodpovedný za ich funkčnosť a legálne používanie.
  • Zaheslovať BIOS, aby si cudzí užívateľ nemohol meniť nastavenia počítača, napríklad bootovanie, frekvenciu, či napätie procesora.
  • Záloha dát alebo systému umožní ich obnovu v prípade poškodenia počítača.
    • Pravidelnú zálohu dát možno robiť ručne alebo automaticky, na harddisk, CD, DVD či USB klúč.
    • Záloha disku do súboru umožňuje napríklad prekopírovať novonainštalovaný operačný systém do zálohy. V prípade akejkoľvek poruchy, zavírenia alebo blokovania systému možno prekopírovať systém zo zálohy späť a systém je ako nový. Odporúča sa robiť záloha na živé DVD s obnovovacím programom. Také DVD sa iba vloží do mechaniky a po zapnutí počítača sa systém automaticky obnoví. Na zálohu a obnovú systému možno použiť napríklad program CloneZilla.
    • Záloha harddisku na serveroch sa robí pomocou RAID polí. Napríklad sa dáta ukladajú rovnako naraz na dva harddisky. Pri poruche jedného harddisku sa poškodený harddisk vymení a z druhého nepoškodeného sa všetko prekopíruje na nový harddisk.
  • Zabrániť neželanej zmene užívateľských nastavení, napríklad prestane fungovat klávesnica, alebo zmiznú panely. Dá sa uložiť sedenie = všetky užívateľské nastavenia a zakázať zmenu nastavení. Alebo vymazať užívateľské nastavenia a potom budú platiť štandardné. Nastavenia sú uložené v príslušnom podadresári, v adresári užívateľa. Napríklad v Linuxe v adresári užívateľa /home/student je podadresár ./mozilla s nastaveniami pre Mozillu a v adresári ./kde s nastaveniami pre okenný manažér KDE.
  • Vypnúť nepoužívané sieťové služby a zavrieť nepotrebné porty
    • Vypnúť diaľkový prístup, ak ho nepotrebujete.

D. SOCIÁLNE INŽINIERSTVO - využíva naivitu ľudí:

  • Požiadanie o heslo správcu (priamo, mailom...) - bezmocný začiatočník čo dočasne potrebuje heslo správcu, predstieraná technická podpora, niekto dôležitý...
  • Podvrh je program ktorý sa tvári ako užitočný program, ale v skutočnosti vykonáva škodlivú činnosť. Napriklad falošný antivírus ktorý v skutočnosti zavíri počítač.
  • Phishing = rybárenie je získavanie údajov podvrhnutými materiálmi. Najčastejšie je záujem o prístupové údaje k internetovému bankovníctvu. Používajú sa skeny stránok vyzerajúce ako oficiálne stránky banky, samozrejme na inej adrese ako je adresa banky, alebo e-maily s odkazem na nejaký nový systém kde treba zadať svoje prihlasovacie údaje ako vo svojej banke.
  • Hoax = poplašná správa, ktorá obsahuje výzvu na okamžité hromadné rozposlanie správy. Cieľom je vytvorenie spamu. Napríklad snaha získať prostriedky pre ťažko chorého človeka, petície...

HROMADNÝ ÚTOK

  • Botnet je sieť infikovaných počítačov ovládaná niekým z vonku. Botnety umožňujú anonymitu a hromadný útok. Botnet môže obsahovať tisíce až milióny počítačov. Botnety sa vytvárajú za účelom finančného zisku alebo získanie osobných údajov, napríklad prístupových hesiel k bankovým účtom. Zisk sa dosahuje prenájmom časti botnetu, jeho funkcií alebo strojového času. Botnet sa využíva na lámanie Captcha a hesiel, rozposielanie spamu, hromadné (DDoS) útoky, utajenie IP alebo odpočúvaniu komunikácie (sniffovania).
  • DDoS (distributed denial-of-service) je metóda, keď útočník zahltí počítač obrovským množstvom požiadaviek. To má za následok odpojenie počítača od Internetu. Obvykle sa DDoS robí cez botnetu. Možno zahltiť počítač, firmu, poskytovateľa pripojenia alebo celú krajinu. Za ďalšie problémi, napríklad pád systému, môže bezpečnosť počítača (servera).
  • Spam sú nevyžiadané správy, predovšetkým emaily. Dnes sa producenti spamu zameriavajú nielen na e-mail, ale aj na webové stránky (komentáre, diskusné fóra), blogy, stránky sociálnych sietí a mobilné telefóny. Spam môže zahltiť schránku, web, či telefón. Ochrana proti spamu (antispamová ochrana) sa vykonáva programami ktoré rozpoznávajú spam od obyčajnej správy. Spam sa rozlišuje na základe adries odosielateľa (zoznamy spamerských adries sa zverejňujú), obsahu (bayesovské filtre) alebo digitálnych otlačkov prstov. Šíreniu spamu napomáha aj hromadné posielanie pošty užívateľmi pomocou políčka komu. Ak sa takýto mail dostane do zavíreného počítača, vírus si môže prečítať adresy všetkých príjemcov a potom im bude posielať spam. Preto je lepšie pri hromadnej pošte používať políčko "skrytá kópia".
    Úplne sa spam dá z mailov odstrániť zavedením elektronického podpisu. To by ale každý, od koho chcete prijať mail musl používať elektronický podpis. Realita je taká, že ho nepoužíva nikto. V štátnej správe boli pred pár rokmi snahy o zavedeniu elektronického podpisu, ale neujalo sa to.

Linky

  1. Snowden

4. Škodlivé programy

  • Vírus je program, ktorý sa vie sám kopírovať. Užívatelia si ho všimnú obvykle až vtedy, keď začne vykonávať nejakú škodlivú činnosť. Napríklad zmaže dáta alebo znefukční systém. Podľa spôsobu šírenia delíme vírusy na:
    • Súborový vírus sa aktivuje po spustení infikovaného programového súboru.
    • Červ je vírus ktorý sa šíri obvykle ako príloha emailu. Červy môžu mať formu prílohy mailu s dôverihodnou ikonou napríklad MS Wordu, alebo dvojitou príponou niečo.txt.exe. Po otvorení súboru sa spustí vírus. Prílohy neznámych mailov nemusíme otvárať. Červy aj zneužívajú bezpečnostné chyby poštových programov, kedy sa otvoria aj bez súhlasu užívateľa. Počítačové červy sú schopné šíriť svoje kópie aj prostredníctvom sietí P2P (lokálna sieť) a cez zdieľané adresáre na diskoch.
    • Makrovírusy sa šíria v makrách dátových súborov, obvykle v Office. Makro je program zložený z príkazov aplikácie.
  • Špión je program, ktorý informuje o činnosti užívateľa. Nainštalované lišty (toolbary) v prehliadači môžu informovať len o činnosti v okne prehliadača. Napríklad pohyb a klikanie myšou, písanie textu. Špióny spustené v programe umožňujú sledovať užívateľa v celom systéme. Napríklad kam kliká, aké heslá používa, čo píše.
    • Keyloggery boli aplikácie zaznamenávajúce písanie obete na klávesnici. Dnešné keyloggery už monitorujú akúkoľvek akciu na počítači. Vďaka botnetom napadnuté obete prichádzajú o kontá na on-line hry (ako napríklad WoW, Counter-Strike atď.), ICQ a, samozrejme, bankové kontá a podobne.
  • Trojský kôň je program, ktorý umožňuje prístup do systému zvonku.
  • Rootkit je program alebo kombinácia viacerých programov, ktorý je vytvorený s cieľom získať práva administrátora na cieľovom počítači bez vedomia majiteľa. Na získanie práva administrátora stačí rootkit spustiť na pc pod obyčajným užívateľom, a treba počkať kým sa spustí nejaký program s administrátorskými právami.
  • Zadné vrátka sú trojský kôň a špión. Komunikuje so serverom obsluhovaným autorom programu. Umožňuje zasielanie prístupových hesiel, záznamov o aktivitách počítača alebo zvolených súborov mimo počítač, respektíve jeho diaľkové ovládnutie.
  • Ransomware [ransomvér] zablokujw počítač, alebo obmedzí prístupu k jednotlivým súborom, napríklad ich zašifruje. Za odblokovanie alebo sprístupnenie je potrebné útočníkom zaplatiť „výkupné“. Nie je zaručené, že po zaplatení skutočne dôjde k odblokovaniu.
  • Programy na www stránkach môžu obsahovať čokoľvek, teda aj vírus alebo špión. Obvykle sú ale neškodné. Sú dva typy - javascript - tento je bezpečný lebo neumožňuje zápis súborov na disk, a programy java - môžu robiť čokoľvek, pred ich spustením sa skompilujú na binárny program. V prehliadači Mozilla Firefox možno zapnúť a vypnúť tieto programy v menu Úpravy - Predvoľby, v dialógovom okne Predvoľby na kartičke Obsah:

    Niektoré stránky potrebujú na svoju činnosť skripty. Obľúbené sú na AZet-e synchrónne volané skripty Ajax. Na automatické vypínanie zvolených skriptov na zvolených stránkach možno nainštalovať zásulvný modul Firefoxu: NoScript alebo Adblock Plus. Užívateľ si sám nastaví, ktoré stránky považuje za bezpečné alebo nebezpečné.
    Cookie [kuki] sú malé textové súbory, do ktorých si stránky zapisujú informácie o činnosti užívateľa. Cookie zlepšujú prácu na stránke, môžu si napríklad zapamätať nastavenia na stránke, už prezreté časti stránky, obľúbené veci užívateľa. Cookie sú bezpečné a v prehliadačoch sú bežne zapnuté.
  • Zásuvné moduly aplikácii rozširujú ich možnosti. Sú to programy a môžu obsahovať čokoľvek. Napríklad do Firefoxu si moduly môžete stiahnúť tu: https://addons.mozilla.org/sk/firefox/
  • Sieťový analyzátor odchytáva a analyzuje komunikáciu počítačov v lokálnej sieti, napríklad v sieti poskytovateľa internetu. Dokáže napríklad odchytit nezašifrované heslá posielané po sieti. Sieťové analyzátoru sa používajú aj na kontrolu bezpečnosti siete.
  • Skener portov zistuje otvorené porty na PC, obvykle za účelom prieniku. Posiela na rôzny porty pakety, čím môže zahltiť počítač, prípadne sa zrúti systém.

5. Ochranné programy

Škodlivé funkcie

  • Antivírové programy hľadajú a mažú vírusy v programoch. Skenovanie je kontrola súborov na disku. Rezidentná ochrana automaticky kontroluje každý spustený program. Spôsob zisťovanie vírusov je podľa vzorkov už známych vírusov, alebo testovaním na podozrivé operácie programu, napríklad časté zápisy na disk, alebo zmena veľkosti programu. Na kontrolu pomocou vzorkov je potrebná pravidelná aktualizácia = nahrávanie nových vzoriek od autora antivírového programu. Aktualizácia sa obvykle robí automaticky raz alebo viackrát za deň Príklady anivírových programov: pod otvorenou licenciou: ClamWin (nemá rezidentný štít), komerčné: NOD, AVG, Norton Antivirus. Počítač možno skotrolovať online, napríklad antivírom Kaspersky.
  • Antispyware (antišpión) je program ktorý vyhľadáva a odstraňuje špiónov. Napríklad pre Windows freewareový program Spybot Search & Destroy.
  • Prekladová vrstva a zavádzač programov (API), umožňuje spustenie aplikácií z jedného operačného systému v druhom, napríklad spustiť programy z Windows v Linuxe. Príkladom je opensource-ový program Wine alebo komerčný Cedega.
  • Virtuálny počítač emuluje príkazy procesora. V PC môže byť neobmedzený počet virtuálnych počítačov a do každého možno nainštalovať akýkoľvek operačný systém. Ak vo virtuálnom počítači zakáže užívateľ všetky cesty pre vstup - CD, USB, internet... tak daný operačný systém nemožno zavíriť a vôbec nijak napadnúť. Napríklad pre bežnú prácu na Internete môže mať užívateľ nainštalovaný Linux a vo virtuálnom počítači má nainštalovaný Windows s potrebnými programami a tento Windows nemožno zavíriť.
  • Antispamový filter je program ktorý dokáže odlíšiť normálny email od nevyžiadaného = spamu.
  • Captcha je automatický test na rozlíšenie ľudí od počítačov. Má podobu logickej otázky, alebo obrázka z ktorého sa opíše text. Captcha sa dáva na stránky do registračných formulárov, aby spamové programy nezahltili registráciu.
  • Firewall povoľuje alebo zakazuje každý prístu z internetu do počítača a naopak. Firewall je súčasťou operačných systémov a je dobré ho mať zapnutý. Ak vám nevyhovuje ten ktorý máte, môžete si nainštalovať vlastný.
  • Softwareový router umožňuje povoliť len niektorým programom prístup na internet systémom whitelist alebo blacklist. Používa sa ak chcete mať istotu, že žiaden program neposiela údaje na internet bez vášho súhlasu. Napríklad program Firehol, umožňuje kontrolovať aj programy spúšťané vo Wine.
  • TCP wrapper obmedzuje počet sieťových spojení, čím zamedzí zámernému preťaženiu.

Doplnky prehliadača

Inštalácia doplnkov prehliadača Firefox zo stránky https://addons.mozilla.org/sk/firefox/ :

  1. NoScript - Povoľuje spúšťanie JavaScriptu, Javy a ďalšieho spustiteľného obsahu len na dôveryhodných doménach podľa vášho výberu. Tým chráni pred zneužitím bezpečnostných dier.
  2. AdblockPlus - Odstráni reklamy zo stránok.
  3. 1-clik Youtube Dowloader - uloženie videa z Youtube
  4. Slovak (sk) Language Pack - slovenčina do Firefoxu

Nastavenia doplnkov sú v ponuke Nástroje - Doplnky.

Inštalácia a nastavenie programov

PRIVOXY

Spolu s Tor-om treba mať nainštalovaný program privoxy. Je v repozitári. Treba upraviť súbor /etc/privoxy/config. Na úpravu možno použiť program nano od Tiny, ktorý je tiež v repozitáry. Ľahšie sa ovláda ako VIM. Kôli bezpečnosti inštalácie sa prihlásite ako root cez program sudo, v konzole treba napísať: su root. Editáciu súboru pomocou nano spustíte príkazom nano /etc/privoxy/config. V súbore config treba zakomentovať riadok s príkazom "logfile logfile", teda napísať na začiatok znak #, Na koniec súboru na nový riadok treba dopísať "forward-socks4a/localhost:9050". Súbor config uložte. Reštartujte počítač, prípadne len privoxy: sudo /etc/init.d/privoxy restart .

TOR

Tor si možno doinštalovať z repozitára. Návod ako ho nastaviť je na stránke: http://blog.mypapit.net/... .

Komunikácia cez TOR je pomalá, preto ho treba niekedy vypnúť. Grafické tlačítko pre Torbuton na jeho zapínanie a vypínanie možno nainštalovať zo stránky: https://addons.mozilla.org/sk/firefox/search?q=torbutton&cat=all . Po reštarte Mozilly klikneme pravím tlačítkom myši na textové tlačítko TORa a nastavíme miesto textového tlačítka ikonku. Grafická ikonka Tor-a vyzerá potom takto:

Ďalej treba nastaviť proxy, aby komunikácia šla len cez TOR. Klikneme pravým tlačítkom myši na ikonu TOR-a, nastavíme proxy:

Ďalej nastavíme priame priojenie k sieti vo Firefoxe. Dialógové okno "Nastavenie pripojenia" vyvoláme príkazom v ponuke: Úpravy ? Nastavenie (Predvoľby) ? Rozšírené ? Sieť ? Pripojenie ? Nastavenie. Nastavíme voľby takto:

6. Šifrovanie

Šifrovanie dát je spôsob zmeny dát tak aby ich nepovolená osoba nemohla prečítať. Šifrujú sa súbory alebo komunikácia. Na šifrovania a dešifrovanie sa používa kľúč, čo je nekaé číslo alebo reťazec znakov, a zvolený šifrovací postup, algoritmus. Používa sa symetrické alebo nesymetrické šifrovanie.

Symetrické šifrovanie používa ten istý kľúč na zašifrovanie aj odšifrovanie dát. Nevýhodou je, že tento kľúč treba bezpečne dopraviť, čo sa zasa bez šifrovania nedá. Výhodou je jednoduché a rýchle šifrovanie.

Princíp prenosu:

Príklad šifrovania:

Nesymetrické šifrovanie používa dvojicu kľúčov, jedným sa dáta šifrujú, druhým dešifrujú. Toto šifrovanie je náročnejšie na výpočtový výkon počítača, môže byť pomalšie, ale nepotrebuje posielať dešifrovací kľúč, a preto je bezpečné. Používa sa napríklad pri začiatku komunikácie počítačov, pomocou neho sa pošle kľúč na symetrické šifrovanie.

Pri prenose dát vygeneruje cieľový počítač dvojicu kľúčov, pričom šifrovací kľúč je verejný, a pošle sa počítaču ktorý bude posielať a šifrovať dáta. Druhý, dešiforvací, kľúč je súkromný, ponechá si ho cieľový počítač a dešifruje ním prijaté dáta.

Pri overovaní pravodsti odosielateľa sa pošle, zverejní, dešifrovací kľúč, a šifrovací ostane ako súkromný a šifruje ním dáta posielajúci počítač.

Pri obojstrannej komunikácii pomocou nesymetrickej šifry musí obe počítače vygenerovať dvojicu kľúčou a navzájom si poslať šifrovací kľúč.

Súbory a disky možno šifrovať pomocou programu TrueCrypt.

Na šifrovanie sa používa dĺžka šifry od 512 do 2048 bitov. RSA je veľmi bezpečná. Napríklad u 1024-bitového RSA je zistenie súkromného kľúča v rozumnom čase nad sily súčasnej úrovne technológie. Odhaduje sa potrebná výpočtová sila na súčasných moderných CPU na 15 miliónov počítačov bežiacich po dobu jedného roka.

Na šifrovanie prenášaných dát z www stránky sa používa protokol https. V prehliadači sa pri použití https objaví informčné tlačítko so zamknutou kladkou. Väčšina stránok používa nešifrovaný prenos. Ak chceme utajiť prenos zo stránky aspoň v sieti internetového poskytovateľa, môžeme použiť šifrovací server, napríklad GNU PG.

Kontrolný súčet je menšie množstvo dát, ktoré vznikne ako výsledok operácie HASH na väčšom dátovom celku. Kontrolný súčet sa používa na overenie pravosti súboru, či nejde o podvrh. Napríklad CD ktoré si stiahneme má zverejnený kontrolný súčet a ten musí byť totožný so súčtom ktorý vygeneruje napaľovací program.

Elektronický podpis je náhrada za klasický podpis. Vyrába sa tak, ze zo súboru, ktorý chceme podísať, sa vytvorí kontrolný súčet a tento sa zašifruje súkromným kľúčom.

Certifikát je potvrdenie pravosti verejného kľúča. Certifikát je podpis vášho verejného kľúča certifikačnou autoritou. Autorita vám podpíše váš podpis, až si overí vašu totožnosť. Certifikát môže vydávať ktokoľvek a verejný kľúč autority môže byť podvrhnutý. Preto existuje hierarchia certifikačných autorít, ktoré si navzájom podpisujú kľúče. Najvyššie certifikačné autority musia byť dobre zabezpečená a ich verejný kľúč musí byť verejene známy.

PrílohaVeľkosť
SymetrickeSifrovaniePriklad.PNG19.83 KB
SymetrickeSifrovaniePrincip.PNG8.14 KB
NesymetrickeSifrovaniePrenos.PNG19.86 KB
NesymetrickeSifrovanieOverenie.PNG20.16 KB
NesymetrickeSifrovanieObojstranne.PNG31.74 KB
Sifrovanie.odg36.17 KB
Sifrovanie.png43.68 KB

7. Identita

Pozrite sa, aké informácie o vás môže zistiť www stránka: http://www.whatsmyip.org/more/ .

Určenie identity

  • IP adresa - IP počítača v lokálnej sieti, a verejná IP siete. (Staršie IPv4 majú štyri 8-bitové čísla, napríklad 170.250.5.10, čo umožňuje zaadresovať len 2^32 = 4 miliardy počítačov a iných zariadení pripojených k sietí. Nové adresy sú IPv6.)
  • Doménová adresa počítača alebo siete, tzv host name, napríklad a25.levonet.le.cust.gts.sk .
  • Identifikačné čísla elektroniky v počítači - MAC adresa sieťovej karty, procesora, grafickej karty...
  • Osobu identifikujúce údaje, napríklad prihlasovacie údaje formulárov, navštevované stránky, obraz z kamery.

Umiestnenie identifikačných údajov

  • záznamové súbory (logy) na serveroch (sociálne siete, e-mail, stránky) ukladajú všetku činnosť, napríklad IP adresu návšetvníkov a čo robili
  • textové súbory prehliadača (cookie) - do nich si stránky zapisujú čo chcú, napríklad navštívená stránka, prihlasovacie údaje, činnosť na stránke
  • samotné súbory v počítači

Utajenie identity

  • Zmena IP adresy sa robí pomocou proxy, čo sú routre. Môžu mať formu verejných (public) proxy, proxy sietí (napríklad TOR) alebo vírusom napadnutý počítač alebo sietí zavírených počítačov (botnet).
  • Zmena MAC adries
  • Zmenu osobu idetifikujúcich údajov uložených v počítačí robí napríklad program Privoxy.
  • 10 minútový mailu ( 10minutemail.com ) možno použiť pri registráciách na rôznych stránkach, zamedzí sa tým prístup k osobných údajom emailu. (IP, súkromná pošta, kontakty).
  • Používať servere neukladajúce svoju činnosť do záznamových súborov. V EU je zákonom povinnosť to ukladať.

Zmenu IP adresy vykonávajú:

  • Verejné proxy servere - menia IP. Skutočnú identitu (IP) možno dodatočne zistiť, lebo je uložená na proxy serveri a tiež možno zistiť že je IP zmenená, pretože adresa proxy servera je verejne známa.
  • Proxy siete: TOR a Freenett. Princíp je taký že do siete je zapojených niekoľko proxy serverov a dáta sa prenášajú pomocou prerušovaných šifrovaných spojení medzi nimi.

    Zo siete dáta vystupujú cez koncový server. Proxy siete menia IP. Bežne nemožno zistiť IP, iba polícia ju môže zisťiť po prehľadaní výstupného servera a ďalších serverov v reťazci. Možno zistiť použitie verejného proxy alebo proxy siete, pretože sú známe zoznamy proxy serverov, napríklad rbl.efnet.org. Nevýhodou proxy siete je aj malá prenosová rýchlosť, asi 40 kB/s, a táto sieť nie je vhodná pre bankové operácie, lebo existuje možnosť nastrčenia falošného koncového servera.
  • Botnety - zmenia IP, nie je možné zistiť identitu ani zistiť že ide o zmenenú identitu.

10-minútový email

Registračné maily sú potrebné napríklad pri registrácii do diskusných skupín. Mailový server pozná identitu vlastníka schránky. Existuje služba 10 minútový mail, ktorý sa použije pri registrácii a po 10 minútach sa zmaže vrátane vašich identifikačných údajov (IP, MAC, host). Výhodou je že vám nechodí (ďalší) spam na váš mail.

Zverejnenie súboru

Ak potrebujete zverejniť súbor, je dobré ho umiestniť na server, ktorý nukladá vaše identifikačné údaje, napríklad www.filesurf.ru .

Zmena posielania osobných údajov

Niektoré programy automaticky posielajú údaje, ktoré máte uložené v počítači. Napríklad váš email, či meno. Zmenu posielaných osobných údajov robí napríklad programom privoxy. Ked nájde nejakú osobne identifikovateľnú informáciu, ktorá sa posiela, tak ju nahradí niečim neutrálnym. Privoxi je v aj Linuxovom repozitári.

Zmena MAC adresy sieťovej karty

V Linuxe sa mení takto:

ifdown eth0 ... vypnutie sieťovej karty
ifconfig eth0 hw ether 00:11:22:33:44:55 ... nastavenie MAC
ifup eth0 ... zapnutie sieťovej karty

8. Otázky na opakovanie

Teória:

  1. Uveďte 2 príklady majetkových autorských práv, definujte licenciu programu a citát. Kto je majiteľom majetkových autorských práv pre školské a zamestnanecké dielo?
  2. Definujte pojmy: vírus, špión, trojský kôň, zadné vrátka.
  3. Akej škodlivej činnosti majú zabrániť tieto ochranné programy: antivírus, antispamový filter, API (prekladová vrstva a zavádzač programov), virtuálny počítač, firewall (obmedzenie prístupu na zvolené IP), softwareový router (ombmedzenie prístupu na IP pre konkrétne programy), captcha (automatický test na rozlíšenie ľudí od počítačov), TCP wrapper (obmedzovač sieťových pripojení)?
  4. Definujte pojmy: symetrická a nesymetrická šifra, kontrolný súčet, elektronický podpis, certifikát.
  5. Uveďte po 3 príklady na: určenie identity počítača a za ním sediaceho človeka, umiestnenie identifikačných údajov v počítači, možnosti utajenia idetity.

Praktické úlohy

  1. Nájdite licenciu komerčného programu, GPL licenciu pre otvorené programy, a licencie Creative Commons pre voľne šíriteľné texty.
  2. Zistite sieťovú prevádzku pomocou sieťového analyzátoru.
  3. Skontrolujte počítač pomocou antivírového programu, aktualizujte vírusovú databázu.
  4. Zobrazte certifikát stránky. Zašifrujte súbor.
  5. Zistite svoju IP, a registračné údaje o majiteľovi stránky.

7. Tvorba tabuliek

1. Popis okna programu

Tabuľkový kalkulátor je program na výpočty v tabuľkách, tvorbu farebných tabuliek, grafov, a tabuľkových aplikácií. Najpoužívanejšími sú programy Libre(Open)Office Calc, a MicrosoftOffice Excel. Súborom v programe je zošit, ktorý obsahuje listy = hárky, a tie obsahujú sieť okienok = buniek. Každá bunka má svoj názov daný písmenom stĺpca a číslom riadku, napríklad D3. V bunke môže byť text, číslo alebo vzorec, ktorého vypočítaná hodnota sa zobrazuje. V riadku vzorcov (C) sa zobrazuje a upravuje vzorec. V poli názvov (A) sa zobrazuje alebo zapisuje aktuálna bunka.

PrílohaVeľkosť
calc_okno.png40.9 KB

2. Vyfarbenie tabuľky

Šírku stĺpcov a výšku riadkov možno meniť tak že ťaháme čiaru medzi ich názvami, alebo na ňu dva razy poklikáme a nastaví sa na šírku alebo výšku obsahu. Tabuľku je dobré začať tvoriť vo viditeľnej časti listu, aby sme ju neprehliadli. Ďalšie tabuľky ktoré nemožno začať vo viditeľnej časti je lepšie umiestniť do ďalších listov.

Vyfarbiť možno písmo, orámovanie a pozadie bunky. Na to sú určené tlačítka alebo dialógové okno "Formát bunky", ktoré možno vyvolať kliknutím pravým tlačítkom na zvolenú bunku alebo oblasť.

To čo chceme meniť treba najprv označiť. Kliknutím sa označuje jedna bunka a zruší sa predchádzajúce označenie. Viac buniek, takzvanú oblasť, možno označiť ťahaním myši zo stredu bunky v jednom rohu budúcej obdĺžnikovej oblasti, do protiľahlého rohu. Nesúvislé bunky možno označovať držaním "Shift" a klikaním na zvolené bunky.

Kopírovanie formátu bunky sa vykonáva tak, že označíme bunky s už nastaveným vhodným formátom, potom klikneme na ikonu "Kopírovať formát" (obrázok štetca) a nakoniec označíme bunky na ktoré sa má formát prekopírovať.

3. Vzorce

Každý vzorec začína znamienkom "=" (rovná sa). Za ním sa zapíše matematický výraz pomocou operácií (+ - * / ^), zátvoriek, konštánt, premenných a funkcií.

Ako premenné slúžia názvy buniek, ktorých obsah sa automaticky dosadí do výpočtu vzorca. To umožňuje mať čísla prehľadne v tabuľke, a dodatočne ich meniť, pričom sa všetky vzorce znova prepočítajú po každej zmene čísel v tabuľke.

Funkcie možno priamo zapísať, alebo ich vyhľadať v zozname funkcií, kde je ich presný zápis a popis ich funkcie.

Vzorce možno kopírovať, čím sa ušetrí práca pri ich písaní. Kopíruje sa ťahaním úchytka, ktorý je v pravej dolnej časti rámu označenej bunky alebo oblasti, alebo cez schránku. Pri kopírovaní sa štandardne menia názvy riadkov a stĺpcov, podľa smeru kam sa kopíruje. Ak nechceme aby sa názov riadku alebo stĺpca pri kopírovaní menil, treba neho napísať znak Dolára $ = "Pravý Alt + "ô".

4. Grafy

6. Formát čísla

6. Podmienené formátovanie

Podmienené formátovanie umožňuje formátovať bunku na základe jej hodnoty. Treba definovať podmienku a formát.

Podmienka s číslom porovnáva hodnotu bunky s konkrétnym číslom. Napríklad teplota sa bude zobrazovať modro ak bude menšia alebo rovná nule, červeno ak bude väčšia ako nula.

Podmienka so vzorcom porovnáva hodnotu s číslom, ktoré sa vypočíta. Podmienka obsahuje odkaz na bunku alebo vzorec. Napríklad porovnanie aktuálnych tržieb s priemernými tržbami za jednotlivé mesiace.

7. Kontingenčná tabuľka

8. Riešiteľ

8. Tvorba prezentácií

1 Jednoduchá prezentácia

Úloha

Vytvorte prezentáciu, ktorá bude obsahovať aspoň:

  1. 3 snímky
  2. nadpis snímu
  3. obrázok
  4. tabuľku
  5. linky na súvisiace stránky

2. Efekty

Úloha

Do prezentácie doplňte:

  1. hotový návrh snímky
  2. automatické prehrávanie prezentácie, časovanie snímok niekoľko sekúnd
  3. pohyb obrázku po krivke
  4. postupné zobrazovanie objektov (obrázkov, textov, tabuliek...) na snímke

Postup

Pre program Microsoft PowerPoint:

  1. V ponuke Návrh si kliknutím vyberieme Motív.
  2. V ponuke Animácie - Ďalšia snímka zaškrtneme pole Automaticky po a nastavíme počet sekúnd. Potom kliknene na Použiť na všetky.

Pre program Open (Libre) Office Impress:

9. Tvorba www stránok

1. Webová stránka

10. Úprava obrázkov

Úlohy

  1. Vytvorte vektorový 2D obrázok.
  2. Vytvorte vektorový 3D obrázok.
  3. Exportujte 2D obrázok do bitmapy a rozmažte mu okraje.
  4. Prenste 3D obrázok do fotky krajiny.
  5. Vytvorte animáciu.

1. 2-D vektorový obrázok

2. 3D vektorový obrázok

3. Bitmapy

4. Animácie

5. Videá

11. Programovanie

1. Programy a študijné materiály

Študijné materiály:

Študijné materiály pre Javu:

Vývojové nástroje:

2. Algoritmy

1. Algoritmus

Algoritmus je postup ako riešiť úlohu. Program je algoritmus zapísaný do matematickej formy, ktorú vie vykonávať počítač. Algoritmus zo vstupných údajov určí výstupné údaje. Pre jednu úlohu môže existovať viac vhodných algoritmov, podľa toho pre koho je určený, alebo čo berie do úvahy.

Príklad 1: Algoritmus pre ľudí: Príprava hrianok:

  • nakrájame chlieb
  • na panvicu dáme olej
  • zapneme ohrev a položíme chlieb
  • čakáme kým zhnedne a potom vyberieme

Príklad 2: Algritmus pre počítač: Súčet dvoch čísel.

  • načítaj 2 čísla A, B
  • C ← A + B
  • vypíš C

Algoritmizácia úlohy - je postup ako nájsť riešenie a zapísať ho do podoby vhodnej pre spracovanie údajov:

  1. definovanie vstupov
  2. definovanie výstupov
  3. hľadať riešenia, vybrať to najlepšie
  4. rozdeliť riešenie na menšie úlohy, ktoré možno zapísať matematicky

Príklad 3: Algoritmizácia úlohy: Určenie skutočnej spotreby auta po bežnej trase.

  1. vstupy: kilomtere, litre
  2. výstupy: litrov/km
  3. hľadanie riešení:
    1. až auto zastane, naliať liter benzínu a zmerať koľko kilometrov ešte prejdeme
    2. natankovať plnú nádrž, nejaký čas jazdiť a potom znova natankovať plnú nádrž
    3. počkať kým zasvieti signalizácia rezervy, niečo natankovať, a jazdiť kým znova nezasvieti rezerva ... tento riešenie som si vybral
  4. rozdelenie úlohy na menšie časti:
    • ak zasvieti rezerva, odčítať stav kilometrov KM1
    • po natankovaní poznačiť množstvo natankovaného benzínu LITRE
    • keď znova zasvieti rezerva, poznačiť stav kilometrov KM2
    • vypočítať prejdené kilentre KM = KM2 - KM1
    • vypočítať spotrebu na km SPOTREBA = LITRE : KM
    • poznačiť si údaj SPOTREBA na papier
PrílohaVeľkosť
AlgoritmyStruktury.svg55.46 KB
AlgoritmusProgram.odg10.03 KB
AlgoritmusProgram.svg13.24 KB

2. Vývojové diagramy

Značky

Lineárny algoritmus

- obsahuje sled príkazov.

Príklady 1: Súčet dvoch čísel:

Príklady 2: Priemer 2 čísel:

C <-- (A + B)/2

PrílohaVeľkosť
DiagramyVyvojoveZnacky.PNG29.32 KB
algoritmus1.PNG13.25 KB
algoritmus2.PNG17.64 KB
algoritmus4.PNG21.25 KB
algoritmus3.PNG17.19 KB
algoritmus5.PNG14.98 KB
VyvojoveDiagramy.svg40.31 KB
VyvojoveDiagramy.zip54.71 KB
VyvojoveDiagramy2.svg20.59 KB
VyvojoveDiagramy3.svg18.63 KB
VyvojoveDiagramy4.svg21.41 KB
VyvojoveDiagramy1.odg20.15 KB
VyvojoveDiagramy1v2.svg42.61 KB

3. Programovanie

Úrovne programovania

  1. Strojový kód - príkazy a dáta sa píšu v binárnom kóde (1 a 0), ktoré vykonáva procesor. Binárny je .exe súbor vo Windows.
  2. Vyššie programovacie jazyky - napríklad Basic, Pascal, Java, C - slovne popisujú problém. Program zapísaný vo vyššom jazyku sa nazýva zdrojový. Pre Pascal je to súbor .pas.
  3. Vývojové nástroje - sú program na programovanie, napríklad FreePascal, Delphi, Lazarus. Uľahčujú programovanie, napríklad hľadajú chyby, vytvárajú binárne programy, vkladajú časti zdrojového programu.

Požadované vlastnosti programu

  1. Konečnosť = po urrčitom čase alebo počte krokov muí skončiť.
  2. Jednoznačnosť = má robiť to čo po ňom chceme a nič iné.
  3. Efektivita = s najmenší úsilím dosiahnúť najlepšie výsledky.
  4. Všeobecnosť = rieši množinu problémov.
  5. Prehľadnosť = program nás informuje.

4. Číselné sústavy

Číselná sústava je spôsob, akým sú zapisované čísla pomocou znakov (nazývaných cifry).

Nepozičná číselná sústava

Nepozičná číselná sústava je spôsob reprezentácie čísel, v ktorom nie je hodnota číslice daná jej umiestnením v danej sekvencii číslic. Tieto spôsoby zápisu čísel sa dnes už takmer nepoužívajú a sú považované za zastarané.

V najjednoduchšom systéme stačí sčítať hodnoty jednotlivých číslic. Ak by napríklad boli hodnoty symbolov nasledovné: A = 1, B = 10, C = 100, D = 1000, potom by vyjadrením čísla 3542 mohol byť napríklad reťazec "AABBBBCCCCCDDD", ale rovnako dobre aj "ACDABBCCCCDDBB" a pod. (z hľadiska hodnoty, ale za cenu horšej zrozumiteľnosti).

Nevýhody

  • Často neobsahovali symbol pre nulu a záporné čísla
  • Dlhý zápis čísel, ktorá výrazne prevyšujú hodnotu najväčšieho symbolu sústavy

Výhody: Jednoduché sčítanie a odčítanie

Rímske číslice sú spôsob zápisu čísiel pomocou písmen abecedy. Ešte v 19. storočí bola veľmi rozšírená. Dnes sa používa zriedkavo, napríklad čísla kapitol v knihách.

Základné symboly:

  • I = 1
  • V = 5
  • X = 10
  • L = 50
  • C = 100
  • D = 500
  • M = 1 000

Spájaním a opakovaním sa zapisujú väčšie čísla, väčšie číslice predchádzajú menším. Napríklad VI je 6, CLXXIII je 173, MDCCCXXII je 1822. Rimania písali číslo 4 ako IIII, číslo 40 ako XXXX, číslo 999 ako DCCCCLXXXXVIIII. Ku skráteniu zápisu dlhých čísiel sa v stredoveku používalo pravidlo pre odčítanie, použilo sa šesť zložených symbolov, v ktorých menšia číslica predchádza väčšej:

  • IV = 4
  • IX = 9
  • XL = 40
  • XC = 90
  • CD = 400
  • CM = 900

Pri použití tohto pravidla možno číslo 999 napísať úspornejším spôsobom CMXCIX. Používanie iných symbolov nie je dovolené. Preto nemožno napísať 999 ako IM. Na druhej strane ale používanie tohto pravidla nie je povinné. Číslicu 4 možno napísať správne ako IV aj ako IIII.

Neskôr sa používajli aj malé písmená, napr. vi znamená 6 a cxiv 114. Niekedy sú miešané, napr. Cxl pre 140. Niekedy sa dokonca používa namiesto malého i písmeno j. Niekedy sa používa písmeno j iba ako posledný znak v slede jednotiek, napr. xxiij pre 23.

Pozičná číselná sústava

Pozičná číselná sústava je dnes prevládajúci spôsob písomnej reprezentácie čísel. Váha každej číslice je daná jej pozíciou v postupnosti symbolov. Základ je zvyčajne prirodzené číslo väčšie ako jedna. Váhy jednotlivých číslic sú potom mocninami tohto základu. Zároveň základ určuje počet symbolov pre číslice používané v danej sústave. V pozičných číselných sústavách má tiež zmysel hovoriť o rádoch čísel. Kde za rád číslice považujeme jej váhu a za rád čísla maximálnu váhu nenulovej číslice.

Desiatková sústava, nazvaná podľa svojho základu (10) má desať symbolov pre číslice: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 a 9. Váhy jednotlivých číslic sú mocniny čísla 10: ...; 1000; 100; 10; 1; 0,1; 0,01; ... Pre sústavy o vyššom základe ako je tradičný počet číslic (teda desať) sa pre vyššie číslice používajú písmená bez akcentov. Napríklad šestnástková sústava má symboly: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Pričom A = 10, B = 11... F = 15.

V bežne používaných číselných sústavách sa jednotlivé číslice zapisujú za seba, nijako sa neoddeľujú. Čiarka odlišuje len celú a zlomkovú časť čísla. Niekedy sa pre prehľadnosť oddeľujú tiež významnejšie rády: tisíce, milióny, a pod. Číslo sa zapíše do zátvoriek za ktorou je dolný index so základom. V prípade desiatkovej sústavy sa číslo nemusí zapisovať do zátvoriek, ani nie je nutné k nemu písať jeho základ.

Hodnotu čísla zapísanáho v danej sústave získame ako súčet hodnôt jednotlivých číslic vynásobených ich váhou. Napríklad:

(10010)2 = 0 ⋅ 20 + 1 ⋅ 21 + 0 ⋅ 22 + 0 ⋅ 23 + 1 ⋅ 24 = 0 + 2 + 0 + 0 + 16 = 18

(152)8 = 2 ⋅ 80 + 5 ⋅ 81 + 2 ⋅ 83 = 2 + 40 + 64 = 105

(A3F)16 = 15 ⋅ 160 + 3 ⋅ 161 + 10 ⋅ 162 = 15 + 48 + 2560 = 2623

Postup pre zápis čísla v danej číselnej sústave sa líši pre jeho celú a zlomkovú časť.

Celá časť čísla (metóda delenia základom) možno vypočítať takto:

  1. Prepočítavané číslo celočíselne delíme základom cieľovej sústavy.
  2. Z podielu zapíšeme celé číslo a zvyšok po delení.
  3. Výsledok delenia použijeme v ďalšom cykle algoritmu.
  4. Predchádzajúce kroky opakujeme, kým nie je výsledkom delenia nula.
  5. Prepočítané číslo je zápis zvyškov po delení v opačnom poradí ako sa vypočítali.

Príklad: (152)10= (x)2:

152 : 2 = 76 zv. 0
79 : 2 = 38 zv. 0
38 : 2 = 19 zv. 0
19 : 2 = 9 zv. 1
9 : 2 = 4 zv. 1
4 : 2 = 2 zv. 0
2 : 2 = 1 zv. 0
1 : 2 = 0 zv. 1

Výsledok: (152)10= (10011000)2

Zlomková časť čísla (metóda násobenia základom) sa vyráta podobne, len namiesto delenia sa násobí. Postup je nasledujúci:

  1. Zlomkovú (desatinnú) časť násobíme základom cieľovej sústavy.
  2. Výsledok zapíšeme ako súčet celej a zlomkovej časti. Zlomkovú časť použijeme v ďalšom opakovaní tohto násobenia.
  3. Predchádzajúce kroky sa opakujú, až kým nie je dosiahnutý zvyšok 0 alebo požadovaná presnosť výsledku
  4. Cela časť získaného čísla je príslušnou číslicou požadovaného zápisu v inej číselnej sústave. Zapisuje sa od desatinnej čiarky doprava v poradí ako bola vypočítaná.
  5. Príklad. (0,6789)10= (x)2:

    0,678 9 ⋅ 2 = 1,357 8 = 1 + 0,357 8
    0,357 8 ⋅ 2 = 0,715 6 = 0 + 0,715 6
    0,715 6 ⋅ 2 = 1,431 2 = 1 + 0,431 2
    0,431 2 ⋅ 2 = 0,862 4 = 0 + 0,862 4
    0,862 4 ⋅ 2 = 1,724 8 = 1 + 0,724 8

    Výsledok je (0,6789)10= (0,10101)2.

    Priame prevody medzi sústavami sú možné, ak základ jednej sústavy je mocninou základu sústavy druhej. Obvykle sa tento postup používa pri prevode medzi dvojkovou a šestnástkovou. Pretože je 16=24, zodpovedá každým štyrom čísliciam dvojkového čísla práve jedna číslica šestnástková. Napríklad číslo (10010001)2obsahuje 2 štvorice znakov (1001)2 = (9)16 a (0001)2 = (1)16 a preto (10010001)2=(91)16. Pri priamom prevode zo 16-kovej do 2-kovej sústavy stačí nahradiť každý znak 16-kovej sústavy kombináciou dvojkových číslic:

    0 = 0000
    1 = 0001
    2 = 0010
    3 = 0011
    4 = 0100
    5 = 0101
    6 = 0110
    7 = 0111
    8 = 1000
    9 = 1001
    A = 1010
    B = 1011
    C = 1100
    D = 1101
    E = 1110
    F = 1111

    Napríklad (A2)16 = (1010 0010)2.

    Otázky na opakovanie

    1. Zapíšte rímskymi číslicami 2018.
    2. Zapíšte v desiatkovej sústave (1011)2
    3. Prepočítajte do dvojkovej sústavy 14,25
    4. Spravte priamy prevod medzi sústavami (10110011)2 = (x)16 ; (A2)16 = (x)2

5. Logické operácie

Logické hodnoty:

  • True = pravda = logická 1
  • False = nepravda = logická 0

Príklad 1: Výrok "v januári mrzne" má logickú hodnotu "pravda".

Základné logické funkcie:

  • AND = a zároveň - musia byť splnené všetky podmienky
  • OR = alebo - stačí aby bola splnená aspoň jedna podmienka
  • NOT = negácia = opak - opačná hodnota

Príklady:

  • AND - Pri horení je potrebné palivo a vzduch./li>
  • OR - Kúriť možno plynom alebo elektrinou.
  • NOT - Dnes je slnečné počasie a zajtra bude opak, zamračené.

Zápis logických operácií:

  • logický súčet: AND, "+", "∨"
  • logický súčin: OR, "." , "x" , "∧"
  • negácia: NOT, čiara nad premennou, apostrof, znak mínus "-"

Odvodené logické funkcie:

  • XOR - exkluzívna disjunkcia = nezhoda = buď alebo. Porovnáva unikátnosť hodnoty každého vstupu: a XOR b = a.b´ + a´.b
  • EQ - ekvivalencia = zhoda. a EQ b = ab + a´b´= (a + b´) . (a´+ b)

Príklady:

  • XOR - Na výlet pôjdeme buď na turisitiku do hôr, alebo k vodnej nádrži.
  • EQ - Na idúcom aute majú byť zapnuté obrysové aj stretávacie svetlá, alebo žiadne z nich.

Pravdivostné tabuľky funkcií obsahujú všetky kombinácie stavov premenných:

Úlohu: Napíšte logickú rovnicu pre stavbu snehuliaka. Snehuliak sa stavia (Q) ak je sneh (A), a je teplo (B) alebo svieti slnko (C).

Q = A AND (B OR C)

Q = A . (B + C)

Zápis logického výrazu z tabuľky hodnôt:

  1. Súčinova metóda: Z tabuľky zvolíme riadky s výslednou hodnotou 1. Premenné v riadku zapíšeme ako logický súčin, pričom premenné ktoré majú hodnotu 0 sa zapíšu ako negácia. Jednotlivé riadky zapíšeme ako logický súčet.
  2. Súčtová metóda: Z pravdivostní tabulky sa vyberú riadky, ktoré majú výsledek operácie rovný logickej nule. Z vybraných riadkov sa vytvoria logické súčty. Ak je premenná rovna 1, tak sa neguje. Ak je logická premenná rovná 0, neneguje sa.

Úloha: Napíšte logickú rovnicu z pravdivostnej tabuľky pre stavbu snehuliaka:

Použijeme metódu ktorá dáva jednoduchšiu rovnicu, v tomto prípade súčinovú:
Q = (´A . B . C) + (A . ´B . C)

Minimalizácia logického výrazu sa dá robiť pomocou

  1. Booleova algebra – vhodná pre jednoduché funkcie a učnú úpravu, https://is.muni.cz/th/322248/pedf_b/Booleova_algebra.pdf .
  2. Karnaughove mapy – pre ručnú úpravu, vhodné pre max. 3 premenné, https://sk.wikipedia.org/wiki/Karnaughova_mapa
  3. Quineova metóda - pre počítačové riešenie, pre max 4 premenné, https://en.wikipedia.org/wiki/Quine%E2%80%93McCluskey_algorithm
  4. Heuristické metódy - pre počítače a veľa premenných, program https://en.wikipedia.org/wiki/Espresso_heuristic_logic_minimizer

Booleova algebra zovšeobecňuje vlastnosti množinových a logických operácií, pre ktoré sú definované axiómy (základné vety):

  • komutativita: A + B = B + A
  • distributivita:
    A + (B x C) = (A + B) x (A + C)
    A x (B + C) = (A x B) + (A x C)
  • neutralita:
    A + 0 = A
    A x 1 = A
  • komplementarita
    A + -A = 1
    A x -A = 0

Platí:

  • asociativita:
    (A + B) + C = A + (B + C)
    (A x B) x C = A x (B x C)
  • absorpcia:
    A + (A x C) = A
    A x (A + B) = A
  • agresivita nuly: A x 0 = 0
  • agresivita jednotky: A + 1 = 1
  • idempotencia:
    A + A = A
    A x A = A
  • absorpcia negácie:
    A + (−A x B) = A + B
    A x (−A + B) = A x B
  • dvojitá negácia: −(−A) = A
  • De Morganove zákony:
    −A x −B = −(A + B)
    −A + −B = −(A x B)
  • 0 a 1 sú vzájomne komplementárne:
    −0 = 1
    −1 = 0

Príklady na zjednodušenie:

  1. a.(b+c) + ac = ab + ac + ac = ab + ac = a(b+c)
  2. ab + ac + ac´ = ab + a.(c + c´) = ab + a.(1) = ab + a = a(b + 1) = a
  3. stavba snehuliaka: Q = (-A x B x C) + (A x -B x C) = C x (-A x B + A x -B)

Karnaughova mapa - V tabuľke sú výsledky, v hlavičke sú úseky pre hodnoty 0 a 1 pre jednotlivé premenné. Pre stavbu snehuliaka môže vyzerať takto:

Z tejto tabuľky vyčítame minimálnu funkciu. Q = C x (-A x B + A x -B)

PrílohaVeľkosť
LogickaTabulkaFunkcia.PNG8.17 KB
LogickaTabulkaFunkcia.PNG6.92 KB
LogickaTabulkaFunkcia.PNG9.12 KB
LogickaTabulkaFunkcia.PNG9.24 KB
LogikaStaviameSnehuliaka.PNG4.78 KB
LogFunkcieTabulky.PNG4.7 KB
KarnaughSnehuliak.PNG1.59 KB

3. Pascal

1. Štruktúra programu

Časti programu

  1. HLAVIČKA - obsahuje názov programu a poznámky na čo je program a čo sa v ňom môže meniť. Začína slovom program.
  2. DEFINÍCIE, DEKLARÁCIE - definicía dátových typov (TYPE), premenných (VAR), použité programové jednotky (USES)
  3. TELO - obsahuje príkazy programu. Je ohraničené slovami begin a end.

Príklad: Program vymaže obrazovku a vypíše text: Ahoj svet.

{--------------------hlavička-------------------}

program NazovProgramu;

{----------------definície a deklarácie---------------}

uses CRT;

{----------------príkazová časť---------------}

begin
clrscr;
writeln('Ahoj svet.');
readln;
end.

{---------------------------------------------------}

Vyhradené slová:

begin - začiatok programu
end - koniec programu
uses - použité programové jednotky (nahranie knižnice príkazov)

Príkazy:

writeln - vypíše
readln - načíta
clrscr - zmaže obrazovku
{ } - komentár

Pomôcky:
' = Alt + 39
Názov súboru sa skladá z mena a prípony oddelených bodkou: meno.pripona , napríklad pokus.pas . Názov súboru a programu píšte len pomocou základných znakov a čísel, bez špeciálnych znakov ako sú mäkčene, dĺžne, medzery, lomtka, dvojbodka... Meno súboru môže mať maximálne 8 znakov. Inak program FreePascal zahlási chybu pri spustení vášho programu.

Vyhradené slová

Vyhradené slová slúžia na definovanie premenných, operácií, atď., preto sa nesmú používať na nič iné: and, array, asm, begin, case, const, constructor, destructor, div, do, downto, else, end, exports, file, for, function, goto, if, implementation, in, inherited, inline, interface, label, library, mod, nil, not, object, of, or, packed, procedure, program, record, repeat, set, shl, shr, string, then, to, type, unit, until, uses, var, while, with, xor.

Úrovne programovania

  1. Strojový kód - príkazy a dáta zapísané v binárnom kóde (1 a 0), ktoré vykonáva procesor. Binárny súbor vo Windows je typu .exe .
  2. Vyššie programovacie jazyky - napríklad Basic, Pascal, Java, C - slovne popisujú problém. Program zapísaný vo vyššom jazyku sa nazýva zdrojový. Pre Pascal je to súbor typu .pas.
  3. Vývojové nástroje - sú programy uľahčujúce tvorbu zdrojového kódu, napríklad FreePascal, Delphi, Lazarus. Hľadajú chyby, vytvárajú binárne programy, vkladajú časti zdrojového programu.

Menu vo Free Pascal-e:

  • File = Súbor
    • New = Nový
    • Open = Otvor
    • Save = Ulož
    • Save as = Ulož ako (nepoužívajte špaciálne znaky - medzery, makčene, dĺžne, lomítka)
  • Run - spustiť program

2. Premenné

základné typy premenných

Definíciou premennej sa k nej priradí údajový typ. Používa sa kľúčové slovo var v časti pre definície a deklarácie.

Príklad typov:

  • integer - 2 Byty, -32 768 až 32 767
  • real - 6 Byteov, 2.9E-39 až 1.7E+38, 11 platných číslic
  • char - 1 znak
  • string - reťazec znakov

Operácie s premennými: priradenie (:=), matematické (+ - / *).

Príklad 1: Súčet dvoch celých čísel.

Program SucetCisel;
uses crt;
var a,b,c: integer;
begin
clrscr;
writeln('Zadaj dve cisla a, b ');
readln(a);
readln(b);
c:=a+b;
writeln('Sucet cisel je:', c);
readln;
end.

Príklad 2: Súčet dvoch reálnych čísel. Upravíme predchádzajúci program.

var a,b,c: real;

writeln('Sucet cisel je: ',c:0:2)

3. Grafika

Zoznam príkazov programovej jednotky Graph.

Knižnica Graph obsahuje príkazy pre prácu s grafikou. Vykresľujú sa farebné body pre obrazovku. Počiatok súradnicovej sústavy je v ľavom hornom rohu.

Štruktúra grafického programu

program Nazov;
uses Graph; {použitie programovej jednotky Graph}
var ovladac, grafmod: integer;
begin
Detect(ovladac, grafmod); {zistí číslo ovládača sieťovej karty a grafický mód}
InitGraph(ovladac, grafmod, ' '); {inicializuje a nastavuje grafický režim}

{príkazy na nakreslenie obrázka}

CloseGraph; {ukončí grafický režimý}
end.

Niektoré príkazy na kreslenie obrázkov

ClearDevice - vymaže grafickú obrazovku

SetBkColor(farba) - nastaví farbu pozadia

SetColor(farba) - nastaví farbu textu a čiar

SetFillStyle(štýl,farba) - vyfarbí uzatvorený tvar zvoleným ľtýlom výpne a farbou

SetLineStyle(štýl, výplň, hrúbka) - nastavenie štýlu čiary, štýl: 0-3, výplň: 0-8, hrúbka: 1 alebo 3

Line(x1, y1, x2, y2) - vykreslenie čiary

Circle(x, y, r) - kružnica

Rectangle(x1, y1, x2, y2) - obdĺžnik

FillEllipse(x, y, a, b) - vyfarbená elipsa

OutTextXY(x, y, text) - výpis textu od pozície [x, y]

SetTextStyle(font, smer, veľkosť) - nastavenie štýlu textu, font: 0-4, smer: 0-horizontálny, 1-vertikálny

Príklady

Príklad 1: Nakreslenie čiary.

Príklad 2a: Domček - zväčší sa podľa čísla zadaného z klávesnice:

Z programovej jednotky Graph použijeme príkazy:

  • Rectangle(x1, y1, x2, y2) - nakreslí pravouholník
  • Line(x1, y1, x2, y2) - nakreslí čiaru ako spojnicu dvoch bodov

Základný domček:

Rectangle(0,5,10,10);
Line(0,5,5,0);
Line(5,0,10,5);

program Domcek;
uses Graph, CRT;
var ovladac, grafmod, z: integer;
begin
clrscr;
writeln(´Zadaj zvacsenie domu:´);
readln(z);
ovladac := Detect;
InitGraph(ovladac, grafmod, 'c:\ovladace');
SetBkColor(black);
SetColor(yellow);
ClearDevice;
Rectangle(0*z,5*z,10*z,10*z);
Line(0*z,5*z,5*z,0*z);
Line(5*z,0*z,10*z,5*z);
readln;
CloseGraph;
end.

Príklad 2b: Robot - zväčší sa podľa čísla zadaného z klávesnice:

Z programovej jednotky Graph použijeme príkazy:

  • Circle(x,y,r) - kružnica
  • Rectangle(x1, y1, x2, y2) - obdĺžnik
  • Line(x1, y1, x2, y2) - čiara

Základný robot:

Circle(5,5,5);
Rectangle(0,10,10,30);
Line(0,30,0,50);
Line(10,30,10,50);

program Robot;
uses Graph, CRT;
var ovladac, grafmod, z: integer;
begin
clrscr;
writeln(´Zadaj zvacsenie domu:´);
readln(z);

ovladac := Detect;
InitGraph(ovladac, grafmod, 'c:\ovladace');
SetBkColor(black);
SetColor(yellow);
ClearDevice;
Circle(5*z,5*z,5*z);
Rectangle(0*z,10*z,10*z,30*z);
Line(0*z,30*z,0*z,50*z);
Line(10*z,30*z,10*z,50*z);

readln;
CloseGraph;
end.

Príklad 2c: Oblak - posunie sa vodorovne čísla zadaného z klávesnice:

Z programovej jednotky Graph použijeme príkazy:

  • SetFillStyle(style,color) - vyfarbenie uzatvorených tvarov štýlom a farbou
  • FillEllipse(x, y, a, b) - vyfarbená elipsa

Základný oblak obsahuje 4 modré kruhy:

FillEllipse(100,50,50,50);
FillEllipse(50,100,50,50);
FillEllipse(100,100,50,50);
FillEllipse(150,100,50,50);

program Oblak;
uses Graph, Crt;
var gd, gm, x: integer;
begin
ClrScr;
Writeln('Zadaj vodorovnu vzdialenost oblaku:');
Readln(x);
DetectGraph(gd,gm);
InitGraph(gd, gm, ' ');
SetBkColor(15);
SetColor(9);
SetFillStyle(1,9);
ClearDevice;
FillEllipse(100+x,50,50,50);
FillEllipse(50+x,100,50,50);
FillEllipse(100+x,100,50,50);
FillEllipse(150+x,100,50,50);
readln;
CloseGraph;
end.

PrílohaVeľkosť
DomcekNafukovaci.odg14.9 KB
DomcekNafukovaci.svg22.34 KB
DomcekNafukovaci2.odg13.51 KB
DomcekNafukovaci2.svg18.33 KB
robot.odg11.57 KB
robot.svg16.21 KB
Oblak.odg15.6 KB
Oblak.svg14.36 KB
oblak.pas393 bajtov
ciara.odg13.82 KB
ciara.svg19.48 KB
domcek.odg12 KB
domcek.svg12.76 KB

4. Vetvenie

Vetvenie pomocou podmienky

if podmienka then príkaz;
if podmienka then príkaz1 else príkaz2;

Ak je podmienka splnená, vykonaj príkaz. Podmienka je ľubovoľný výraz typu Boolean (musí byť vyhodnotiteľná: pravda/nepravda) a príkaz môže byť aj zložený (skupina začne BEGINom a končí ENDom). Ak podmienka splnená nie je (jej hodnota je False), nerob nič, alebo vykonaj iný príkaz za ELSE (zase môže byť aj zložený).

Príklad 1: Absolútna hodnota čísla.

program AbsolutnaHodnota;
var x: integer;
begin
writeln(´Program na výpočet absolútnej hodnoty čísla.´);
writeln(´Zadaj číslo:´);
readln(x);
if x<0 then x:=x*(-1);
writeln(´Absolútna hodnota čísla je:´ x);
readln;
end.

Príklad 2: Odmocnina čísla.

program Odmocnina;
var x: real;
begin
writeln(´Program na výpočet absolútnej hodnoty čísla.´);
writeln(´Zadaj číslo:´);
readln(x);
if x<0 then writeln(´Záporné čísla neodmocňujeme´)
else begin y:=sqrt(x); writeln(´Odmocnina je:´ y); end;

readln;
end.

Vetvenie pomocou výberu

case Premenná of
Hodnota1: Príkaz1;
Hodnota2: Príkaz2;
Hodnota3: Príkaz3;
...
else InýPríkaz; end;

Ak má premenná Hodnotu1, vykoná sa Príkaz1 (aj zložený), ak má premenná Hodnotu2, vykoná sa Príkaz2... Ak sa obsah premennej nezhoduje ani s jednou uvedenou hodnotou, vykoná sa InýPríkaz; Časť s else môže byť vynechaná.

Príklad 3: Jedna hodnota pre možnosť.

Program VyberMoznosti;
uses crt;
var cislo: integer;
begin
clrscr;
writeln(‘Zvol moznost 1, 2 alebo 3!’);
readln(cislo);
case cislo of
1: writeln(‘Zvolil si moznost 1’);
2: writeln(‘Zvolil si moznost 2’);
3: writeln(‘Zvolil si moznost 3’);
else writeln('Zvolil si nespravnu hodnotu!');
end;

readln;
end.

Príklad 4: Viac hodnôt pre jednu možnosť.

Program VyberMoznosti2;
uses crt;
var znak: char;
begin
clrscr;
writeln(‘Zvol moznost A, B alebo C!’);
readln(znak);
case znak of
‘a’, ‘A’:writeln(‘Zvolil si moznost A’);
‘b’, ‘B’:writeln(‘Zvolil si moznost B’);
‘c’, ‘C’:writeln(‘Zvolil si moznost C’);
else
writeln(‘Zvolil si nespravny znak’);
end;

readln;
end.

Príklad 5: Intervaly hodnôt. Zápis hodnoty pH pomocou slov: zasada, kyselina, neutralna.

Program PhSlovom;
uses crt;
var ph: real;
begin
clrscr;
writeln(‘Program pre slovné pomenovanie pH.’);
writeln(‘Zadaj hodnotu pH od 0 do 14.’);
readln(ph);
writeln(’Latka je:’);
case volba of
0..6: writelneln(’kyselina’);
8..14: writelneln(’zásada’);
else
writeln(‘neutralna’);
end;

readln;
end.

PrílohaVeľkosť
Vyber.odg19.09 KB
Vyber.svg43.45 KB
IfThenElse.odg12.55 KB
IfThenElse.svg17.88 KB
IfThen.odg12.04 KB
IfThen.svg15.7 KB
CaseOf.svg20.42 KB
CaseOf.odg13.67 KB

5. Cykly

Cyklus opakovane vykonáva (zložený) príkaz.

Cyklus s pevným počtom krokov

Príkazy sa vykonajú nastaveným počtom opakovaní.

For prem := min To max Do príkaz;

Opakovane vykonáva príkaz, pričom hodnotu premennej Prem zvyšuje od Min do Max (Max>Min).

For prem := max DownTo min Do príkaz;

To isté ako For s To, ale hodnota premennej sa znižuje.

Príklad 1: Výpis celých čísel od min do max, a opačne.

Vypíšeme čísla od 1 do 10:

For i := 1 To 10 Do write(i,' ');

Doplníme opačný výpis.

For i := 10 DownTo 1 Do write(i,' ');

Program upravíme tak aby načítal minimálne a maximálne číslo výpisu, a potom ich vypísal:

readln(min);
readln(max);
For i := min To max Do write(i,' ');
For i := max DownTo min Do write(i,' ');

Cyklus s podmienkou na konci

Príkaz sa opakovane vykonáva, ak nie je splnená podmienka na konci. Príkaz sa musí vykonať aspoň raz. Ak je podmienka splnená, cyklus sa ukončí.

Repeat
príkaz1;
príkaz2;
...
Until nepravdiva_podmienka;

Príkazy REPEAT-UNTIL nahrádzajú slová BEGIN-END

Príklad 2: Aritmetický priemer známok, ak nepoznáme ich počet.

Budeme načítavať čísla, dokiaľ nenačítame hodnotu 0.

sucet:=0;
pocet:=-1;
Repeat
readln(X)
sucet := sucet + X;
pocet := pocet + 1;
Until X = 0;
priemer := sucet / pocet;

Upravíme podmienku tak, aby zistila čísla mimo rozsah 1 až 5:

Until ((X < 1) or (X > 5));
priemer := sucet / pocet;

Cyklus s podmienkou na začiatku

Príkaz sa opakovane vykonáva, dokiaľ je splnená podmienka na začiatku. Príkaz sa nemusí vykonať ani raz.

While pravdiva_podmienka Do príkaz;

Príklad 3: Výpočet najmenšieho spoločného deliteľa dvoch čísel.

Euklidov algoritmus spočíva v tom že dokiaľ nebude a = b, budú sa vykonávať operácie:
ak a > b potom a := a - b
ak b > a potom b := b - a

While not(a = b) Do
begin
if a>b then a:=a-b;
if b>a then b:=b-a;
end;

Pomôcky

repat until keypressed; {počká kým nestlačíme klávesu, je potrebná knižnica Crt}

break; {ukončí cyklus}

continue; {skok na dalsie opakovanie}

Príklady na opakovanie

a) cyklus s pevným počtom krokov (For - To)

Príklad 4: Výpočet faktoriálu:

Faktoriál je súčin čísel 1 až N, číže N! = 1 . 2 . 3 ... N. Napríklad 4! = 1 . 2 . 3 . 4 = 24.

vysledok := 1;
For i := 1 To cislo Do vysledok := vysledok * i;

b) cyklus s podmienkou na konci (Repeat - Until)

Príklad 5: Program načítava znak z klávesnice. V prípade že je to 'q' alebo 'Q', tak program ukončí.

repeat
writeln ('Stlac klaves (Q,q: koniec) ');
kl:=readkey;
writeln(kl);
until (kl='q') or (kl='Q');

c) cyklus s podmienkou na začiatku (While - Do)

PrílohaVeľkosť
CyklusSpevnym.odg13.06 KB
CyklusSpevnym.svg34.99 KB
CyklusNaZaciatku.svg14.23 KB
CyklusNaZaciatku.odg11.39 KB
CyklusNaKonci.svg14.33 KB
CyklusNaKonci.odg11.26 KB

6. Procedúry a funkcie

Procedúra je deklarovaný podprogram, ktorý možno volať z príkazovej časti programu pomocou jeho názvu.

Deklarácia procedúry:

procedure MenoProcedury; { hlavicka procedury }
begin { príkazová časť }
prikaz1;
prikaz2;
...
prikazn
end;

Procedúry bez lokálnych objektov a bez parametrov

používajú spoločné (globálne) premenné alebo iné objekty.

Príklad 1: Rozdelenie programu na výpočet priemeru dvoch čísel do procedúr.

program ZLOZENY;
uses crt;
var A,B,C: real;

{----- Deklaracia procedur -----}

procedure VSTUP;
begin
writeln(’Zadaj 2 čísla’);
readln(A);
readln(B);
end;

procedure PRIEMER;
begin
C:=(A+B)/2;
end;

procedure VYSTUP;
begin
writeln(’Priemer je: ’,C:0:2);
readln;
end;

{----- Prikazova cast programu -----}

begin
clrscr;
VSTUP;
PRIEMER;
VYSTUP;

end.

Procedúry s lokálnymi objektami a bez parametrov

Premenné definované v procedúrach zaberajú pamäť len počas činnosti procedúry.

Príklad 2: Výmena dvoch čísel.

program PouzitieVymeny;
uses CRT;
var A,B: integer;

{----- Deklaracia procedury -----}

procedure VYMENA;
var POM: integer;
begin
POM:=A; A:=B; B:=POM;
end;

{----- Prikazova cast programu -----}

begin
clrscr;
writeln('Vymena dvoch cisel.');
writeln('Zadaj 2 cele cisla:');
readln(A);
readln(B);
VYMENA;
writeln('Vymenene cisla su: ',A,' , ',B);
readln;
end.

Funkcie

Funkcia je podprogram, ktorý prenáša hodnoty cez premenné v zátvorke a sám vráti hodnotu. Deklaruje sa slovom function. Hodnotu funkcii priradíme spôsobmi:

  1. Pridadíme ju premennej Result. Netreba ju deklarovať, ak je vo FreePascale zapnutá kompatibilita s Delphi v menu: Options - Compiler.
  2. Hodnotu priradíme premennej s rovnakým názvom ako má fukcia.

Príklad 3: Program na výpočet mocniny 10^2.

program mocniny;

{----- Dekláracia funkcie -----}

function mocnina (zaklad, exponent: integer): integer;
var c, vysledok: integer;
begin
vysledok := 1;
for c := 1 to exponent do
vysledok := vysledok * zaklad;
mocnina := vysledok;
end;

{----- Samotný program -----}

begin
writeln(mocnina(10,2));
readln;
end.

..................

Príklad 4: Program na výpočet mocniny X^Y.

program mocniny;
uses Crt;
var X,Y: integer;

{----- Dekláracia funkcie -----}

function mocnina (zaklad, exponent: integer): integer;
var c, vysledok: integer;
begin
vysledok := 1;
for c := 1 to exponent do
vysledok := vysledok * zaklad;
mocnina := vysledok;
end;

Príklad 5: Program na výpočet faktoriálu X!.

program faktorialy;
uses Crt;
var X: integer;

{----- Dekláracia funkcie -----}

function faktorial (cislo: integer): integer;
var c, vysledok: integer;
begin
vysledok := 1;
for c := 1 to cislo do
vysledok := vysledok * c;
faktorial := vysledok;
end;

{----- Samotný program -----}

begin
ClrScr;
Writeln('Zadaj cislo pre faktorial X:');
Readln(X);

writeln(faktorial(X));
readln;
end.

...............

- - - Nedokončené - - -

Procedúry s parametrami

Ak by sme procedúru POM chceli použiť viackrát na výmenu hodnôt rôzne označených premenných (nie len A a B), najvýhodnejšie by bolo použiť parametre. Parametre umožňujú efektívne komunikovať procedúre so svojim okolím, umožňujú hodnoty do procedúry dovážať prípadne aj vyvážať. Pri písaní (deklarovaní) procedúry nemusíme poznať hodnoty, ktoré budú do procedúry napr. dovezené, dokonca ani len označenie premenných, ktoré sa použije pri volaní procedúry. Musíme však poznať počet parametrov a ich typ. Preto deklaráciu procedúry píšeme s tzv. formálnymi parametrami. Deklarácia procedúry s parametrami má tvar:

procedure mp (s fp1; s fp2; ... ; s fpn);
blok;

kde mp je meno procedury a s fp1 az s fpn su s pecifikacie formalnych parametrov.

Napríklad:
procedure VYMENA ( var X , Y : integer );
procedure NAJVACSIE ( A , B , C : integer; var MAX : integer );
procedure ZASIFRUJ ( TEXT : string; POSUN : integer; var KOD : string );

Ak potrebujeme hodnoty do procedúry len doviesť, špecifikujeme parametre nahradzované hodnotou. Špecifikácia parametrov nahradzovaných hodnotou ma tvar:

fp1, fp2, ... , fpn : tfp
kde fp1 az fpn su identifikatory formalnych parametrov a tfp je identifikator ich typu.

V príklade hlaviciek procedur vys s ie su parametre nahradzovane hodnotou: A, B, C, TEXT a POSUN.

Ak potrebujeme hodnoty z procedury aj vyviesú, s pecifikujeme parametre nahradzovane referenciou (odkazom).

Špecifikácia parametrov nahradzovaných referenciou má tvar:

var fp1, fp2, ... , fpn : tfp
kde fp1 az fpn su identifikatory formálnych parametrov a tfp je identifikátor ich typu.

V príklade hlavičiek procedúr vyššie sú parametre nahradzované odkazom: X, Y, MAX a KOD.

Pri volanı procedúry s parametrami za formálne parametre dosadzujeme skutočné parametre. Ich počet, poradie a typy musia suhlasiť s formálnymi parametrami.

Napríklad:

VYMENA ( A , B );
VYMENA ( X , Y );
NAJVACSIE ( 5 , -3 , 7 , MAXIMUM ); NAJVACSIE ( X , Y , Z , Q );
ZASIFRUJ ( áCEZARá, 1 , POSLI );
ZASIFRUJ ( SPRAVA , N , KOD );

Pri volaní procedúry môžu byť skutočné parametre nahradzované hodnotou konkrétnej hodnoty (tieto hodnoty chceme do procedury len “doviesť"); pri náhrade referenciou to musia byť premenné, lebo len tak sa môžu získané hodnoty “vyviesť". Pri náhrade hodnotou sa hodnoty skutočných parametrov pri volaní procedúry len odovzdajú formálnym parametrom. Pri náhrade referenciou sa skutočné parametre, počas vykonávania príkazov v procedúre, stotožnia s formálnymi parametrami všetky zmeny vykonane s formálnymi parametrami sa vykonáju aj na skutočných parametroch, preto sa hodnoty z procedúry aj “vyvezú". Pre skutočne parametre môžeme, ale nemusíme, použiť rovnaké označenie ako pre formálne parametre.

7. Polia

Pole je typ premenných rovnakého typu, ktoré majú svoje číselné indexy. K prvkom v poli pristupujeme pomocou názvu poľa, za ktorým nasleduje v hranatých zátvorkách index prvku. Napríklad:

ovocie[1] := 'jablko';
ovocie[2] := 'banan';
ovocie[3] := 'slivka';

Deklarácia poľa:

var
názov_poľa: array[začiatok..koniec]
of typ_premenných;

Naríklad:

var
ovocie: array[1..3] of string;

Príklad: Program načíta do poľa 5 čísel z klávesnice a vypíše ich v opačnom poradí.

program polia;
uses Crt;
var
c: integer;
pole: array[1..5] of integer;
begin
ClrScr;
{ ziskavanie }
for c := 1 to 5 do begin
writeln('Zadajte ', c, '. cislo.');
readln(pole[c]);
end;
{ opacny vypis }
writeln('Opacny vypis:');
for c := 5 downto 1 do
write(pole[c],' ');
readln;
end.

Graph - zoznam príkazov

Štandardná programová jednotka GRAPH

- obsahuje prostriedky pre prácu sgrafikou, kreslenie geometrických útvarov, pohyb grafického kurzora, prácu s farbami a iné grafické operácie. Na začiatku ju treba inicializovať a na konci ukončiť. Organizácia textovej a grafickej obrazovky sa v zásade líši.

Popis textovej obrazovky

  • Textová stránka sa skladá z 80 stĺpcov, 25 riadkov
  • celkovo prístupných 80 x 25 buniek
  • v každej bunke zobrazený jeden znak
  • miesto zapisovania je označené blikajúcim kurzorom
  • v každej bunke sa môžu naraz vyskytnúť dve farby -1. farba pozadia 2. farba znaku
  • riadky sú číslované od 1 po 25, stĺpce od 1 po 80

Grafická obrazovka

V programe pascal je implicitne navolená textová obrazovka, na prepnutie do grafického formátu musíme použiť príkaz jazyka. Pre našu potrebu budeme voliť grafickú kartu VGA s režimom VGA 640x480 bodov pri 16-tich farbách.

  • základná grafická obrazovka je tabuľka pozostávajúca zo 640 stĺpcov a 480 riadkov
  • každá bunka tejto tabuľky sa nazýva pixel
  • pixel je základnou grafickou jednotkou a môže mať iba jednu farbu
  • grafický kurzor - miesto kam ukazuje grafické pero - nie je viditeľné, ale počítač si jeho polohu pamätá a môžeme ho príkazmi presúvať po obrazovke
  • stĺpce sú číslované od 0 po maxxa riadky od 0 po maxyAko sú orientované súradnice na obrazovke: ľavý horný roh (0,0) pravý horný roh (maxx,0) ľavý dolný roh (0,maxy) pravý dolný roh (maxx,maxy)

Prehľad procedúr a funkcií knižnice GRAPH

Procedúry a funkcie na inicializáciu grafického režimu

  • procedúra InitGraph(gd, gm, cesta) - inicializuje a nastavuje grafický režim
  • procedúra ClearDevice - vymaže grafickú obrazovku a pripraví ju na kreslenie
  • procedúra CloseGraph - ukončí prácu v grafickom režime, nastaví opäť textový režim Procedúry a funkcie na nastavenie farieb
  • procedúra SetBkColor(farba) - nastavuje farbu pozadia
  • procedúra SetColor(farba) - nastavuje farbu na kreslenie obrazcov
  • funkcia GetBkColor - vracia kód aktuálnej farby pozadia
  • funkcia GetColor - vracia kód aktuálnej farby obrazca
  • funkcia GetMaxColor vracia najvyššiu hodnotu kódu farby, ktorá sa môže použiť v procedúre SetColor pre daný graf. režim

Procedúry a funkcie na zistenie a nastavenie súradníc grafického režimu:

  • funkcia GetX - vracia aktuálnu x-ovú súradnicu
  • funkcia GetY - vracia aktuálnu y-ovú súradnicu
  • funkcia GetMaxX - vracia maximálnu možnú x-ovú súradnicu
  • funkcia GetMax - vracia maximálnu možnú y-ovú súradnicu
  • procedúra MoveTo(x, y) - premiestni kurzor do definovaného bodu
  • procedúra MoveRel(rx, ry) - posunie kurzor o relatívnuvzdialenosť vzhľadom k aktuálnej pozícii kurzora

Procedúry na kreslenie čiar a nastavenie spôsobu kreslenia čiar

  • procedúra Line(x1, y1, x2, y2) nakreslí čiaru ako spojnicu dvoch bodov
  • procedúra LineTo(x, y) nakreslí čiaru z pozície aktuálneho kurzora do def. bodu, grafický kurzor sa nastaví na posledný bod kreslenej čiary
  • procedúra SetLineStyle(styl, vzorka, hrúbka) nastaví spôsob kreslenia čiar

Procedúry na kreslenie pravouholníkov a mnohouholníkov

  • procedúra Rectangle(x1, y1, x2, y2) nakreslí pravouholník
  • procedúra Bar(x1, y1, x2, y2) nakreslí pravouholník aktuálnym typom výplne a aktuálnou farbou
  • procedúra Bar3D(x1, y1, x2, y2, h, v) nakreslí trojrozmerný pravouholník aktuálnym typom výplne a aktuálnou farbou
  • DrawPoly(pv,kde) - obrys mnohouholníka, pv – počet vrcholov, kde – jednorozmenrné pole súradníc vrcholov mnohouholníka, ktoré sú typu PointType
  • FillPoly(pv,kde) - vyplnený mnohouholník, pv – počet vrcholov, kde – jednorozmenrné pole súradníc vrcholov mnohouholníka, ktoré sú typu PointType

Procedúry na kreslenie kružníc, elíps a výsekov

  • procedúra Circle(x, y, r) nakreslí kružnicu so stredom [x, y] a polomerom r
  • procedúra Ellipse(x, y, uz, uk, a, b) nakreslí elipsu
  • procedúra FillEllipse(x, y, a, b) nakreslí a vyplní elipsu
  • procedúra Arc(x, y, uz, uk, r) nakreslí kruhový oblúk
  • procedúra PieSlice(x, y, uz, uk, r) nakreslí a vyplní kruhový výsek
  • procedúra Sector(x, y, uz, uk, a, b) nakreslí a vyplní eliptický výsek

Procedúry na definovanie výplní obrázkov

  • procedúra SetFillStyle(vypln, f) nastaví jeden z preddefinovaných vzorov výplne a farbu
  • procedúra FloodFill(x, y, f) zaplní ohraničenú oblasť aktuálnym typom výplne

Procedúry a funkcie pre písanie textu

  • procedúra OutText(text) zobrazí textový reťazec v grafickom režime na aktuálnej pozícii grafického kurzora
  • procedúra OutTextXY(x, y, text) zobrazí textový reťazec v grafickom režime na def. súradniciach
  • procedúra SetTextStyle(font, smer, vel) nastaví font, koeficient zväčšenia písma, smer písma
  • procedúra SetTextJustify(h, v) nastaví spôsob zarovnávania textu v graf. režime pri písaní pomocou OutText a OutTextXY

všetko

PrílohaVeľkosť
pascal.doc587 KB

1. Vyhradené slová a direktívy

Pascal používa:

Vyhradené slová slúžia na definovanie premenných, operácií, atď., preto sa nesmú používať na nič iné: and, array, asm, begin, case, const, constructor, destructor, div, do, downto, else, end, exports, file, for, function, goto, if, implementation, in, inherited, inline, interface, label, library, mod, nil, not, object, of, or, packed, procedure, program, record, repeat, set, shl, shr, string, then, to, type, unit, until, uses, var, while, with, xor.

Direktívy sa môžu použiť aj na iné účely: absolute, assembler, export, external, far, forward, index, interrupt, near, private, public, resident, virtual.

PrílohaVeľkosť
skripta.doc587 KB

2. Skladba programu

  1. HLAVIČKA - obsahuje názov programu a poznámky na čo je program a čo sa v ňom môže meniť. Začína slovom program.
  2. DEFINÍCIE, DEKLARÁCIE - definicía dátových typov (TYPE), premenných (VAR), použité programové jednotky (USES)
  3. TELO - obsahuje príkazy programu. Je ohraničené slovami begin a end.

Ukážka programu ma súčet dvoch čísel:

Program SucetCisel;
var a, b, c : integer;
begin
Writeln(' Zadaj dve prirodzene cisla a, b ');
Readln(a,b);
c :=a+b;
Write('Sucet cisel je: ', c);
readln;
end.

3. Programové jednotky

Programové jednotky slúžia na zjednodušenie a zrýchlenie programovania. Každá knižnica obsahuje nejaký zoznam funkcií a ich výstupov a procedúr. Po vložení knižnice do programu, vieme volať všetky jej funkcie, ktoré vykonajú nejakú operáciu alebo vrátia nejaku hodnotu. Napríklad ak chceme kresliť kružnicu voláme funkciu Circle, zadáme parametre a bez toho aby sme vedeli postup vykresľovania kružnice, vráti funkcia výstup a teda vykreslenú kružnicu.

1. Prehľad jednotiek

Pascal obsahuje málo príkazov. Ak chceme pridať ďalšie, musíme si ich napísať (čo je pracné), alebo využiť programové jednotky:

  • System - obsahuje najbežnejšie používané príkazy (Readln, Writeln); Jej meno sa v uses neuvádza
  • Crt - práca s textom (zmena farby) + efekty (hudba)
  • Graph - práca s akožegrafikou (kreslenie plných štvorcov a prázdnych kružníc)
  • Printer - Uľahčuje tlač ( = Umožňuje tlačiť)
  • Dos - Spolupráca s operačným systémom (Vymaž adresár, súbor...)
  • Strings - Práca s reťazcom
  • Overlay - vhodné pre počítač s menej ako 2 MB RAM, dnes už na nič
  • Turbo3 - Ak chcete používať zastaralé príkazy verzie 3.0 (jedine z nostalgie)
  • Graph3 - Ešte zastaralejšie grafické príkazy 3.0 (grafika okolo roku 1985)

Ak chceme niektorú z nich používať, musíme to prekladaču oznámiť pomocou uses NázovJednotiek; do časti deklarácií. Napríklad: uses Graph. Jednotky netreba používať zbytočne.

Ukážka programu:

program farebnytext;
uses Crt;
begin
TextColor(Blue);
Write('modry text');
TextColor(LightGreen);
Writeln('zeleny text');
Readln;
end.

2. Jednotka System

Matematické procedúry a funkcie

Umožňujú spracovať matematické výrazy.

Round(x):longint - zaokrúhli x
Trunc(x):longint - celá časť x
Frac(x):Real - desatinná časť x
Int(x):Real - Zaokrúhli x. Výsledným typom je ale Real !!!
Abs(x : ČíselnýTyp) : ČíselnýTyp - absolútna hodnota z x, výsledny typ je rovnaký, ako má pôvodné číslo
Pi : Real - známe číslo (3,1415...)
ArcTan(x):Real - ArcusTangens z x (Tan-1 x)- výsledok je v radiánoch
Cos(x):Real - Cosinus (x je v radiánoch)
Sin(x):Real - Sinus (x v radiánoch)
Sqr(x):Real - druhá mocnina
Sqrt(x):Real - druhá odmocnina
Exp(x):Real - ex
Ln(x):Real - prirodzený logaritmus z x
Randomize; Nastaví generátor náhodných čísel
Random : Real; Generuje náhodné číslo z intervalu 0,1)
Random(n) : Longint; Generuje náhodné prirodzené číslo menšie než n (môže vygenerovat i nulu)

Procedúry konverzné

Prevádzajú medzi sebou jednotlivé typy premenných.

Chr(x) : char – vráti x-tý znak v ASCII tabulke
Ord(x) : longint – vráti o koľký znak daného typu se jedná (počíta sa od nuly)
UpCase(x):char – prevedie písmeno na veľké
Round(x):Longint – zaokrúhli reálné číslo
Trunc(x):Longint – celá čásť reálneho čísla
Str(x,s) - procedura prevedie reálne číslo x na reťazec znakov s. (je možné použiť poznámku k x : PočetMiest, x:PočetMiest:PočetMiestZaDesetinnou)
Val(s,var v,c) – Procedura prevedie reťazec s na reálne číslo v (=premenná), v prípade chyby vráti v c u koľkatého znaku došlo k chybe

Procedúry ordinálne

Umožňujú lepšie spracovanie ordinálnych premenných. Je potrebné si uvedomiť, že Word sa skladá z dvoch bytov.

Ord(x):longint – vracia ordinárne číslo znaku
Pred(x):ordinal – vracia predchodcu danej hodnoty
Succ(x):ordinal – vracia nasledovníka hodnoty
Odd(x):Boolean – Testuje, či je x párne, alebo nepárne (x je celé číslo)
Inc(x) – Procedura zvýši hodnotu celého čísla x o 1
Inc(x,n) – Procedura zvýši hodnotu celého čísla o n
Dec(x) – Procedura zníži o 1 hodnotu premennej x.
Dec(x,n) – Procedura zníži hodnotu x o n.
Pozn. Procedúry Inc a Dec sú o niečo rýchlejšie (a teda i lepšie) než tradičné priradzovanie.

Procedúry a funkcie pre prácu s reťazcami

Zjednodušujú prácu s reťazcovými premennými

Concat(a,b,c,...):string – spojí reťazce do jediného (lepšie ako x:=a+b+c+...); Pochopiteľne je možné zadať aj samotný reťazec (Write(Concat('a'));)
Copy(s,od,pocet):string – vracia podreťazec reťazca s, začína pritom od „od“ a vyhodí počet znakov
Delete(s,od,pocet) – Procedúra vymaže z reťazca „s“ počet znakov (začne od „od“)
Insert(v,r,kam) – Procedúra vloží na miesto „kam“ do reťazca „r“ reťazec „v“.
Pos(subs,s):byte – Nájde, kde sa v reťazci „s“ nachádza podreťazec „subs“; ak nenájde daný podreťazec, vracia nulu.
Length(s):integer – vracia skutočnú dĺžku reťazca
Str(x,s) – Prevedie číslo „x“ na reťazec „s“
Val(s,var v,c) – Prevedie reťazec „s“ na číslo „v“, pokiaľ sa vyskytne chyba, je číslo prvého chybného znaku uložené v premennej c;

Procedúry riadenia behu výpočtu

Break – Procedúra okamžite ukončí práve prebiehajúci cyklus
Continue – Prejde na koniec cyklu (a buď ho vykoná od začiatku, nebo skončí)
Exit – Ukončí podprogram (=prebiehajúcu procedúru)
Halt – Okamžite ukončí program
Halt(n) – Ukončí program a ako výstupnú hodnotu (ERRORLEVEL) udá n
RunError – Ukončí program tým, že vyvolá chybu 0 (delenia nulou?)
RunError(n) – Ukončí program vyvolaním chyby s číslom n

Procedúry pre prácu s ukazovateľmi a dynamickými premennými

Bez nich by programovanie nebolo možné. Využívajú sa všade, hlavne pri vytváraní a práci s dynamickými zoznamami dát.

Assigned(P) : Boolean – Ukazuje P na niečo? (rovnako je i P <> nil)
Addr(x):pointer Vracia ukazovateľ (adresu) na premennú x.
New(p); vytvorí novú dynamickú premennú a nastaví na ňu ukazovateľ p
Dispose(p); zruší dynamickú premennú, na ktorú ukazuje p.

Procedúry a funkcie pre prácu zo súbormi

Občas je vhodné, aby sme data uložili, kým ich nepotrebujeme zmazať. Pozn. „s“ teraz bude znamenať reťazec typu 'C:\...')

ChDir(s) – nastaví aktuálny adresár (zložku) na „s“ („s“ je názov zložky v systéme MS-DOS)
GetDir(d:Byte,var s:string) – Procedúra uloží do reťazca „s“ aktuálny adresár. Parameter d udáva, o ktorý disk sa zaujímame (0 - súčasný, 1 - A:, 2 - B: ...)
MkDir(s) – vytvorí novú zložku s názvom „s“
RmDir(s) – zmaže prázdny adresár „s“
Assign(f,s) – priradí premennej f externý súbor s názvom s
Erase(f) – zmaže súbor priradený k premennej f. f nesmie byť otvorený ani pre čítanie ani pre zápis
Rename(f,s) – premenuje externý súbor priradený k premennej f na s. f nesmie byť otvorený
Reset(f) – Otvorí súbor na čítanie
Rewrite(f) – otvorí (vytvorí, ak neexistoval) súbor pre zápis
Close(f) – Zavrie ľubovoľný otvorený súbor
Append(f) – otvorí textový! súbor pre zápis, ale nezmaže pritom predchádzajúce znaky
Write(f,x) – zapíše do súboru f hodnotu premennej x
Writeln(f,x) – To isté, ale zapíše znak konca riadku (pri textových súboroch)
Read(f,x) – Prečíta hodnotu zo súboru a uloží ju do premennej x.
Readln(f,x) – To isté, ale po načítaní premennej prejde na nový riadok.
Eof(f):Boolean – Funkcia testuje, či nenastal koniec souboru
Eoln(f):Boolean – Funkcia u textového súboru testuje, či sme sa nedostali na koniec riadku.

Ostatné procedúry a funkcie

Niektoré procedúry a funkcie jednotky SYS nie je možné zaradiť ani do jednej z kategórií:

ParamCount : Word – funkcia vracia počet parametrov, ktoré mal program v príkazovom riadku
ParamStr(I) : string – vracia hodnotu I-teho parametra ParamStr(1) = 'megahit'
SizeOf(X):longint – vracia, koľko miesta v pamäti zaberá X (môže to byť premenná či i typ)
Include(S,P) – zaradí do množiny S prvok P (P musí patriť vhodnému (=bázovému) typu)
Exclude(S,P) – vyradí z množiny S prvok P (P musí byť bázového typu)
Pozn. Include a Exclude sú oproti S:=S±[P] o málilinko výhodnejšie.

Jednotka CRT

Jednotka Crt nám umožňuje vyrobiť rôzne textové a zvukové efekty. Pre tých, ktorý používajú FreePascal – obsah tejto jednotky je zahrnutý už v jednotke System. Jednotka Crt mala tú nevýhodu, že nefungovala na počítačoch s procesormi rychlejšími ako 200MHz. na Internete je niekoľko opravných opatrení. Ak pracujete s TP7, najskôr sa s týmto problémom už nestretnete. Inak musíte nájsť opravnú jednotku (napr. Crtp2), či patch, ktorý umožní fungovat už preloženým súborom.

Uvedomte si, že súradnice sa na obrazovke počítajú zľava doprava a zhora dole.

Procedúry a funkcie

ClrScr – Procedúra zmaže obrazovku
GotoXY(X,Y:Byte) – Presunie textový kurzor na zadané súradnice(obrazovka má 80 x 25 znakov)
WhereX:Byte – x-ová súradnice kurzora
WhereY:Byte – y-ová súradnica kurzora
Delay(ms:word) – Počká ms milisiekund
Sound(Hz) – začne vydávať zvuk o frekvencii v Hz (je možné použiť aj jednoduché skladby: komorné A má 440Hz a tón o oktávu vyšší potom má frekvenciu dvojnásobnú)
NoSound – Ukončí vydávanie zvuku (jediný spôsob, ako sa zbaviť pišťania, najčastejšie sa používa v spojení: Sound(FrekvenceDanéNoty), Delay(DobaTrváníNoty); Nosound
ReadKey:char – Prečíta jeden znak z klávesnice. Používa sa najčastejšie v cykloch, kde sa dookola testuje, či bola stlačená nejaká klávesa (nemusí totiž čakat na stačenie Entra ako Readln)
KeyPressed : Boolean – Funkcia zisťuje, či stlačil užívateľ niečo

3. Jednotka CRT

Jednotka Crt nám umožňuje pracovať i s farbami. K tomu sa musia farby ale nejako definovať a na to máme zopár konštánt:

Black 0
Blue 1
Green 2
Cyan 3
Red 4
Magenta 5
Brown 6
LightGray 7
DarkGray 8
LightBlue 9
LightGreen 10
LightCyan 11
LightRed 12
LightMagenta 13
Yellow 14
White 15
Blink 128

Ako číslo 4, tak i Red znamenajú červenú farbu. Takže uveďme si teraz niekoľko farebných funkcií:

TextColor(Barva) – Zmení farbu textu na zadanú hodnotu
TextBackground(Barva) – Zmení farbu pozadia (nie vašeho). Pri tejto procedúre používame tmavé farby.

Uvedené procedúry sa nevzťahujú na už napísané znaky (ClrScr je výjimka)

4. Jednotka PRINTER

Táto jednotka definuje výstupný súbor Lst a vykoná jeho inicializáciu. Akýkoľvek zápis do tohoto súboru znamená tlač. Vyskúšajte si tento program (ak neviete čo robí)

program Tlac;
var I:Integer;
begin
for I:=1 to MaxInt do
Writeln(Lst,'To je ale papiera');
end.

4. Základné typy premenných

  • Jednoduché
    • Ordinálne
      • celočíselné: byte ( 1 byte, 0 - 255), shortint (1 byte, -128..127), word (2B, 0..65535), integer (2 B, -32 768..32 767), longint (4 B, -2 147 483 648 .. 2 147 483 647)
      • boolean - logická hodnota True (pravda) alebo False (nepravda), použitie pri podmienkach. (If Podmienka then, until Podmienka;...). Ak sa má výraz vyhodnotiť ako Booleovská premenná, je nutné, aby bol v zátvorkách., Napríklad: if (x>5) and (x<12) then
      • char - znaky, zapísané (Znak := 'A'), alebo ASCII (Znak := #64;), alebo číslo znaku( Znak :=Chr(64); ), alebo ^Písmeno (Znak := ^A;). Pozor: 'B' a 'b' sú iné znaky, '1' je znak (číslica), ale 1 je číslo, #12 = Ord(12), pomocou ^ zadávame Ctrl-znaky, akoby sme držali kláves Ctrl (^C = Ctrl-C , čo odpovedá #3 – podľa abecedy)., znak apostrofu musíme vyjadriť ako dvojicu apostrofov, napríklad: Znak := ''''; Pozrite si ASCII tabuľku.
      • vymenovaný, napr.: type Farby = (Modra, Zelena, Cervena);
      • interval - Dolna hranica .. dve bodky .. Horna hranica (var a : 1..7; alebo type TStlpec = 'a'..'h'; var Stlpec : TStlpec;)
    • Neordinálne: single (1,5E-45 až 3,4E+38 , 7 platných číslic , 4 byty) , real (2.9E-39 až 1.7E+38, 11 platných číslic, 6 byteov), double (5,0E-324 až 1,7E308 , 15 číslic, 8 bytov), extended (3,4E-4932 až 1,1E4932 , 19 číslic, 10 bytov), comp (-2^63 + 1 až 2^63 - 1 , 19 číslic, 8 bytov)
  • Štrukturované
    • Pole - viacrozmerná skupina dát rovnakého typu
    • Záznam - pevne daná skupina dát rôzneho typu
    • Množina - pevne daná skupina dát rovnakého typu (bez usporiadania)
    • Súbor - premenná štruktúra prvkov rovnakého typu, z ktorých je prístupný vždy len jeden
  • Ukazovateľ - adresa premennej v pamäti, ukazuje na ňu

5. Riadenie programu

Vstavané riadiace procedúry

  • Exit – Okamžite ukončí podprogram (= procedúru alebo funkciu).
  • Halt – Okamžite ukončí náš program.
  • Halt(Code:Word); Okamžite ukončí náš program a ako výsledok (=v Dose ERRORLEVEL) dá Code.
  • RunError; Vytvorí chybu s kódom 0.
  • RunError(Code:Word); Vytvorí chybu s kódem Code; (Lze takto napríklad trápiť užívateľa hláškami typu Error XYZ: C: is not formatted)
    Ak nastane nejaká udalosť, ktorá vyžaduje okamžité ukončení nášho programu, zavoláme Halt.
    Ak potrebujeme rozlíšiť viac takých stavov, použijeme RunError a niektoré nevyužité kódy chýb.

Rozhodovanie

Využívame:

  • if Podmienka then Príkaz;
  • if Podmienka then Príkaz else InýPríkaz;

Ináč povedané: ak je podmienka splnená, vykonaj príkaz. Podmienka je ľubovoľný výraz typu Boolean (musí byť vyhodnotiteľná: pravda/nepravda) a príkaz môže byť aj zložený (skupina začne BEGINom a končí ENDom). Ak podmienka splnená nie je (jej hodnota je False), nerob nič, alebo vykonaj iný príkaz za ELSE (zase môže byť aj zložený).

Príklad 1: Absolútna hodnota čísla.

Program AbsoltnaHodnota;
var a: real;
begin
Writeln('Zadaj číslo');
Readln(a);
If a<0 then a:=a*(-1);
Write('Absolútna hodnota čísla je:', a);
readln;
end.

Príklad 2: Teplo alebo zima von podľa teploty.

Program TeploZima;
var a: real;
begin
Writeln('Zadaj teplotu');
Readln(a);
If a<7 then
Writeln('Je zima');
else
Writeln('Je teplo');
readln;
end.

Občas je ale možností viac. K tomu nám už nestačí premenná typu Boolean (dve hodnoty), ale musíme využiť iný ordinárny typ (napr. interval, char, integer); Toto rozhodovanie potom vyzerá takto :

case Premenná of
Hodnota1: Príkaz1;
Hodnota2: Príkaz2;
Hodnota3: Príkaz3;
...
else InýPríkaz; end;

Ak má premenná Hodnotu1, vykoná sa Príkaz1 (zase i zložený)... Ak sa obsah premennej nezhoduje ani s jednou uvedenou hodnotou, vykoná sa InýPríkaz;
Časť s else môže byť aj vynechaná.

Príkaz case sa najčastejšie využíva pri tvorbe menu.

Príklad 3: Jedna hodnota pre možnosť.

Program VyberMoznosti;
var cislo: integer;
begin
writeln(‘Zvol moznost 1, 2 alebo 3!’);
readln(cislo);
case cislo of
1: writeln(‘Zvolil si moznost 1’);
2: writeln(‘Zvolil si moznost 2’);
3: writeln(‘Zvolil si moznost 3’);
elsewriteln(‘Zvolil si nespravnu hodnotu!’);
readln;
end.

Príklad 4: Viac hodnôt pre jednu možnosť.

writeln(‘Zvolte moznost A, B alebo C’);
readln(volba);
case volba of
‘a’, ‘A’:writeln(‘Zvolili ste moznost A’);
‘b’, ‘B’:writeln(‘Zvolili ste moznost B’);
‘c’, ‘C’:writeln(‘Zvolili ste moznost C’);
else
writeln(‘Zvolili ste nespravnu hodnotu’);

Príklad 5: Intervaly hodnôt.

case volba of
   1..3:begin
         readln(c1,c2);
         writeln(c1+c2);
      end;
   4..8:writeln(‘Zvolili ste hodnotu z intervalu <4,8>’);
else
   writeln(‘Nezvolili ste hodnotu od 1 do 8’);

Cyklus

Cyklus opakovane vykonáva jednoduchý alebo zložený príkaz.

S počtom krokov

For Prem := Min to Max do Príkaz;

Vykonáva príkaz, pričom hodnotu ordinárnej premennej Prem zvyšuje od Min do Max (Max > Min)

For Prom := Max downto Min do Príkaz;

To isté ako for s to, ale hodnota premennej sa znižuje

Príklad 6: Výpis čísel od Min do Max.

For i := Min to Max do write(i);

Príklad 7: Výpis čísel od Max do Min.

for i:='Max' downto 'Min' do write(i);

Príklad 8: Aritmetický priemer čísel.

Program prikladfor;
var i,pocet:integer;zlozka,sucet,priemer:real;
begin
write('Zadaj pocet cisel: ');readln(pocet);
sucet:=0;
for i:=1 to pocet do begin
write('Zadaj ',i,' zlozku: ');
readln(zlozka);
sucet:=sucet+zlozka;
end;
writeln('Sucet je ',sucet, 'Priemer zo zadanych cisel je: ',sucet/pocet:10:2);
readln;

end.

Príklad 9: Faktoriál.

Program Faktorial;
var a, b: integer;
begin
Writeln(' Zadaj číslo pre výpočet faktoriálu');
Readln(a);
b := 1
For I := 1 to A do b := b * I;
Write('Faktoriál je', b);
readln;
end.

S podmienkou na konci

repeat
Príkaz1;
Príkaz2;
...
until Podmienka;

Tento cyklus sa opakuje tak dlho, dokiaľ nie je splnená podmienka (Ale vždy sa vykoná aspoň raz. Všimnite si tiež, že môže obsahovať aj viac ako jeden príkaz. Nesmieme ale zabudnúť, že podmienka sa musí meniť, aby cyklus niekedy aj skončil.

Príklad 10: Najväčší spoločný deliteľ dvoch čísel pomocou Euklidovského algoritmu.

Program prikladwhile;
uses crt;
var a,b:integer;
begin
clrscr;
write('Zadaj dve cisla: '); readln(a,b);
while a=b do begin
if a>b then a:=a-b;
if b>a then b:=b-a;
end;
writeln('NSD tychto cisel je ',a:3);
readln;
End.

Príklad 11: výpis čísel 1 až 20 pomocou WHILE

S podmienkou na začiatku

while Podmienka do Príkaz;

Ak je splnená podmienka, vykonávaj príkaz (i zložený). I tu musíme zaistiť, aby sa hodnota podmienky niekedy menila. Narozdiel od cyklu repeat sa telo cyklu nemusí vykonať ani raz. Na riadenie programu sa ďalej viažu tieto procedúry:

Break – Okamžite ukončí práve prebiehajúci cyklus (ostatné príkazy sú ignorované)

Continue; Prejde hneď na koniec cyklu a vyhodnotí podmienku (pri for pokračuje od ďalšej hodnoty premennej). Príkazy medzi Continue a koncom cyklu sú ignorované.

Príklad 12: Program po žiadosti vypíše stlačenú klávesu, v prípade q alebo Q sa program ukončí.

program klaves;
uses crt;
var kl:string;

begin
clrscr;
repeat
writeln ('Stlac klaves (Q,q: koniec) ');
kl:=readkey;
writeln(kl);
until (kl='q') or (kl='Q');
end.

Príklad 13: Výpis čísel 1 až 20 pomocou REPEAT

Príklad 14: Najväčší spoločný deliteľ 2 prirodzených čísel (Euklidov algoritmus).

Príkazy cyklu REPEAT sa vždy vykonávajú aspoň raz. V cykle WHILE sa príkaz nemusí vykonať ani raz - pri nesplnení podmienky hneď na začiatku.

6. Dátové štruktúry

1. Ukazovateľ

2. Množina

3. Pole

4. Záznam

5. Súbor

7. Vlastné procedúry, funkcie a jednotky

Procedúry

procedure NázovProcedúry(Parametre);
Definícia a deklarácia;
begin
Zložený príkaz;
end;

Definície a deklarácie sú rovnaké ako v bežnom programe, s výnimkou, že nesmieme používať uses. A nemali by sme definovať ani ďalšie procedúry a funkcie (stráca sa prehľadnosť, kvôli ktorej práve procedúry zavádzame). V programe potom používame nasledovné premenné:

– miestna deklarácia (v procedúre) – Ak potrebuje určitý dátový typ iba určitá procedúra, je lepšie ho definovať priamo v nej. Premenné sa potom vyskytujú iba v tele (medzi beginom a endom) procedúry a sú prístupné iba v nej samotnej.

– globálna deklarácia (v programe) – Premenná je potom dostupná aj v procedúre aj v programe.

Príklad na takúto deklaráciu:

Program Ukazka;
var z1,z2 :char; {Globálna deklarácia}
Procedure PrehodZnaky;
var pom : char; {Lokálna deklarácia}
begin
pom := z1;
z1:= z2;
z2 := pom;
end;
begin
Write('Zadaj dva znaky');
readln(z1,z2);
Writeln(z1,' ',z2);
Prehodznaky;
readln;
Writeln(z1,' ',z2);
readln;
end.

Funkcie

function Názov(Parametry):VýslednyTyp;
Deklarácie a definície
begin
Zložený príkaz;
end.

O funkciách platí všetko, čo bolo povedané o procedúrach. V tele samotnej funkcie sa ale musí použiť priradzovací príkaz NázovFunkcie:=NejakáHodnota; Pretože to je výsledok funkcie. Jeho hodnota sa už ďalej nesmie meniť. Pred i po priradení ale môžu prebiehať akékoľvek príkazy, ktoré s výsledkom funkcie nemajú nič spoločné.

Formálne a skutočné parametre

Program, ktorý využíva procedúry alebo funkcie, môže byť napísaný dvojako. Ukážeme si to na príklade: program Objem1; var polomer,vyska : real; function ObjemValca: real; begin ObjemValca:= pi*sqr(polomer)*vyska; end; begin Writeln('Zadaj polomer valca a vysku valca'); readln(polomer,vyska); Writeln(ObjemValca); end. alebo program Objem2; var polomer, vyska : real; function ObjemValca(Polomer,vyska : real) : real; begin objemValca := pi*sqr(polomer)*vyska; end; begin Writeln('Zadaj polomer a vysku valca'); readln(polomer, vyska); Writeln(objemValca(polomer,vyska)); Writeln(ObjemValca(polomer*2,vyska)); end. Druhý spôsob zápisu sa ukazuje ako jednoduchší, keď je potrebné použiť rovnakú procedúru pre rôzne poomery valca. V tomto prípade sa neprepisuje procedúra, prípadne sa nemusí prepočítavať premenná vopred, ale stačí uviesť správnu hodnotu premennej pri volaní procedúry. Parametre v mieste deklarácie funkcie označujeme ako predpísané (formálne) a v mieste volania funkcie ako skutočné parametre. Ich názvy a nemusia absolútne zhodovať.

Parametre nahradené hodnotou a odkazom

Ak rozlišujeme predpísané a skutočné parametre, musíme tiež rozlišovať medzi parametrami nahradenými hodnotou a nahradenými odkazom. Rozdiel si ukážeme na dvoch programoch, vrátime sa k prvému ukážkovému programu: Program Ukazka3; var z1,z2 :char; Procedure PrehodZnaky (x1,x2 : char); var pom : char; begin pom := x1; x1:= x2; x2 := pom; end; begin Write('Zadaj dva znaky'); readln(z1,z2); Writeln(z1,' ',z2); Prehodznaky; Writeln(z1,' ',z2); end. Pri prvom programe budú hodnoty prehodené vo vnútri procedúry, ale nebudú späť „exportované“ do nadradeného programu. Parameter, ktorý je nahradzovaný hodnotou sa chová ako miestny. Takže vo výpise hodnôt z1, z2 sa neukáže prehodenie poradia. Problém odstránime jednoducho, pri deklarácii procedúry napíšeme vyhradené slovo var: Program Ukazka4; var z1,z2 :char; Procedure PrehodZnaky (var x1,x2 : char); var pom : char; begin pom := z1; z1:= z2; z2 := pom; end; begin Write('Zadaj dva znaky'); readln(z1,z2); Writeln(z1,' ',z2); Prehodznaky; readln; Writeln(z1,' ',z2); readln; end. Takýto parameter nahradzovaný odkazom sa bude chovať inak. Parametre procedúry už predstavujú konkrétnu hodnotu, tú, ktorú sme uviedli v zozname skutočných parametrov. Zmena hodnoty uvedená vo vnútri procedúry bude platiť aj po navrate do hlavného programu. Pre tento typ nahradenia sa rozhodujeme vždy v týchto prípadoch: 1. Parameter nahradzovaný odkazom použijeme vždy pre každú výstupnú hodnotu. Aby výsledok výpočtu v procedúre bol „importovaný“ aj do nadriadeného programu. 2. Premenné dátového typu súbor musia byť vždy deklarované ako parametre nahradzované odkazom. 3. Pri práci s veľkými datovými štruktúrami využívame parametre nahradzované odkazom, pretože sú menej naročnejšie na pamäť.

Rekurzia a rekurzívne programy

Pri procedúrach a funkciách sa veľmi často sa používa rekurzia. Ide prípady, kedy funkcia alebo procedúra sa priamo alebo nepriamo (ak ide o cyklycký odkaz viacerých podrogramov) odkazuje sama na seba. Najprv ukážka funkcie, typickým príkladom sú faktorály: function Factorial(N:byte):longint; begin  if N >0 then Factorial:= N * Factorial(N-1) else Factorial:=1; end; Najdôležitejšie pri využívaní tohto algoritmu je nezabudnúť ukončiť cyklus! Problém ale nastáva, ak máme dve procedúry, z ktorých prvá využíva druhú a naopak, teda keď ide o nepriamu rekurziu. V Pascale sa totiž môže používať iba to, čo sme si dopredu zadefinovali. Ako to vyriešiť? Oznámime existenciu danej procedúry pomocou  procedure NázovA(parametre); forward; Potom dodefinujeme procedúru procedure NázovB (v ktorej používame NázovA). A nakoniec uvedieme samotné telo NázvuB (procedure NázovA; (tu už nemusíme vypisovať parametre...) Radšej si to ukážme na jednoduchom príklade: procedure NicNerobi(A:integer);forward; procedure NiecoRobi(A:integer); begin If A > 0 then NicNerobi(A-1); writeln(A); end; procedure NicNerobi; begin If A < 0 then NiecoRobi(A); writeln(A); end;

Procedúry bez lokálnych objektov a bez parametrov

- používajú len globálne objekty (zavedené v nadradenej časti), hovoríme aj, že komunikuje s okolım len pomocou globálnych premenných. Na mieste, kde chceme, aby došlo k vykonaniu príkazov uvedených v procedúre, stačí uviesť meno procedúry - hovoríme o tzv. volaní procedúry. Napríklad v príkazovej časti hlavného programu:

BEGIN
VSTUP;
VYMENA;
VYSTUP;
END.

Vidíme, že volanie procedúry je na úrovni príkazu (mena procedúr sme použili ako nami definované príkazy). Všetky použité premenné musia byť deklarované v úseku definícií a deklarácií hlavného programu. Ako v celom Pascale (až na malo výnimiek), aj pri podprogramoch platí, že každy objekt musí byť najprv definovaný alebo deklarovaný a až potom ho môžeme použiť.

procedure nazovprocedury;
begin
príkaz1;
príkaz2;
...
end;

Príklad:

procedure VSTUP;
begin
A := StrToInt ( InputBox (’Vstupď,’Zadaj prve cıslo: ’,’1’));
B := StrToInt ( InputBox (’Vstupď,’Zadaj druhe cıslo: ’,’2’);
end;
procedure VYMENA;
begin
POM := A; A := B; B := POM
end;

procedure VYSTUP;
begin
Label1.Caption := IntToStr (A) + ´ ´ + IntToStr (B)
end;

Procedúry s lokálnymi objektami a bez parametrov

Keď sa pozrieme na procedúru VYMENA, ľahko zistíme, že premennú POM potrebujeme len počas vykonavania tejto procedúry. Takýchto objektov môže byť viacej a nie je dôvod zaťažiť pamäť počítača počas behu celého programu vyhradením pamäťových miest objektom, ktoré používame len lokálne. Preto takéto objekty stačí definovať a deklarovať len v danej procedúre, hovoríme, že sú lokálne, čo znamená, že sú použiteľné len v danej procedúre (alebo v podriadených procedúrach).

Deklarácia procedúry slokálnymi objektami má tvar:

procedure mp;
usek definícií a deklarácií
blok
príkazová časť

kde mp je meno procedury.

Pamäťovo efektívnejšíı zápis procedúry VYMENA (s lokalnou premennou POM):

procedure VYMENA;
var POM : integer;
begin
POM := A; A := B; B := POM
end;

Volanie procedúry s lokálnymi objektami je rovnaké ako procedúry bez lokálnych objektov. Procedúra naďalej komunikuje s okolím len cez globálne premenné . Ak použ ijeme rovnaké pomenovanie pre lokálnu aj globálnu premennú, dôjde k tzv. zatieneniu globálnej premennej lokálnou premennou v danej procedure, čo znamená, že daná globálna premenná je nepoužiteľna v danej procedúre.

8. Triediace a vyhľadávacie algoritmy

Opakovanie

Teória

  1. Na čo sú vyhradené slová a direktívy?
  2. Aké časti má program a čo môžu obsahovať?
  3. Na čo sú programové jednotky a v akej časti programu sa uvádzajú?
  4. Aký je rozdiel medzi jednoduchými a štruktúrovanými premennými? Uveďte 2 príklady typov.
  5. Uveďte príkazy pre ukončenie programu, cyklus a vetvenie.

Praktické úlohy

Vytvorte programy ktoré budú obsahovať:

  1. lineárny algoritmus, napríklad súčet 2 čísel načítaných z klávesnice,
  2. vetvenie, napríklad výpočet absolútnej hodnoty čísla,
  3. cyklus, napríklad výpočet faktoriálu čísla.

4. Robot Lego Mindostorms EV3

1. Časti

Základom stavebnice je počítač v tvare krabičky:

Možno k nemu pripojiť rôzne časti a tak vytvoriť funkčné zostavy, napríklad robot, autíčko, gitara:

Počítač obsahuje:

  • 4 vstupné porty, označené 1, 2, 3, 4 - pripájajú sa tam senzory
  • 4 výstupné porty, označené A, B, C, D - pripájajú sa tam motory
  • 6 tlačidiel na výber položiek a pohyb v menu, a LCD display
  • mini USB
  • slot na mikroSD kartu
  • Wifi a Bluetooth
  • 16 MB flash
  • 64 MB RAM

Stavebnica obsahuje:

  • riadiaca jednotka
  • 3 motory - 2 veľké a 1 presný
  • 2 dotykové senzory
  • ultrazvukový senzor na meranie vzdialenosti
  • senzor na intenzitu a farbu svetla
  • gyroskop
  • sada dielov

Dotykový senzor umožňuje detegovať tri stavy: stlačený, uvoľnený a náraz (stlačenie a následné uvoľnenie).

Svetelný senzor umožňuje merať intenzitu svetla. Keďže má vlastný svetelný zdroj, tak aj intenzitu odrazeného svetla a dokáže rozpoznať farby predmetov. Senzor sa využíva napríklad v scenároch, ak má robot sledovať čiernu, alebo farebnú čiaru.

Ultrazvukový senzor meria vzdialenosti v rozsahu 0 – 255 cm s presnosťou 3 cm. Pomocou tohoto senzora sa robot dokáže vyhnúť prekážkam, alebo ako v našom prvom príklade, zastaviť pred prekážkou.

Gyroskop – meria rotačný pohyb a uhly náklonu s presnosťou 3 stupne. Vzorkovacia frekvencia je 1 kHz, takže je možné zostrojiť aj robota, ktorý udržiava rovnováhu na dvoch kolesách, podobne ako Segway.

Servomotory – v súprave sú tri. Dva veľké silnejšie, ktoré spravidla slúžia na pohon, alebo kráčanie a jeden presnejší, ktorým sa väčšinou ovláda manipulácia. Otáčky sú ovládané pomocou pulzne-šírkovej modulácie PWM. Každý motor má senzor indikujúci uhol natočenia s presnosťou 1 stupeň.

PrílohaVeľkosť
priruckaEV3.pdf12.56 MB
MindstormsPocitac.jpg40.53 KB
MindstormsModely.jpg81.16 KB
MindstormsZostavy.png184.35 KB
MindstormsCasti.png254.12 KB

2. Programovanie

3. Linky

nedokončené

5. Vývojové nástroje

Lazarus

Linky

Čo je Lazarus

Lazarus je free a open source vývojový nástroj pre prekladač FreePascal (Object Pascal), ktorý je tiež free a open source. Umožňuje tvorbu samostatne bežiacich (.exe) grafických a konzolových aplikácií. Poskytuje prispôsobiteľný editor zdrojového kódu a vizuálnu tvorbu formulárov s manažérom balíčkov, debuggerom a úplnou integráciou prekladača FreePascal do GUI (grafické rozhranie).

Okná programu Lazarus

  1. Hlavná ponuka - je hore, obsahuje všetky príkazy Lazarusu.
  2. Panel s ovládacími prvkami Lazarusu je pod hlavnou ponukou.
  3. Editor zdrojového kódu - je veľké okno vpravo dole.
  4. Inšpektor objektov - je vľavo, obsahuje zoznam objektov písaného programu, a ich vlastností.
  5. Panel Paleta komponentov - obsahuje ovládacie prvky ktoré môžeme vkladať do formulárov písaného programu.
  6. Práca v Lazaruse

    Novú formulár vytvoríte tlačítkom "Nový formulár" alebo príkazom "Nový formulár" v ponuke Súbor. Prepínať medzi formulárom a Editorom zdrojového kódu môžeme tlačítkom alebo príkazom "Prepnúť zobrazenie Formulár/Jednotka" v ponuke Zobraziť. Vlastnosti vybraného objektu formulára môžeme meniť v Inšpektorovi objektov, napríklad Vlastnosti - Caption -> napíšeme zobrazované označenie prvku. Alebo Udalosti - OnClick - (...) -> napíšeme podprogram ktorý sa má vykonať po kliknutí na prvok.

    Všetky potrebné súbory sa vytvoria vo zvolenom adresári v novom projekte príkazom "Nový projekt" v ponuke "Projekt". Uložením projektu a spustením tvorenej aplikácie sa vytvorí .exe súbor.

    Úloha

    Vytvorte okennú aplikáciu .exe, ktorá v okne zobrazí zmysluplný text, napríklad vaše meno ako autora, a tlačítko ktoré po kliknutí vykoná nejakú činnosť, napríklad ukončí program. Zmeňte veľkosť okna a tlačítka. Program .exe vo forme archívu .zip cez email.

Linky

  1. algoritmus - https://sk.wikipedia.org/wiki/Algoritmus , http://spseke.sk/tutor/projekt/algoritmy.htm , https://www.algoritmy.net/
  2. Zoznam programovacích jazykov: https://sk.wikipedia.org/wiki/Zoznam_programovac%C3%ADch_jazykov , Java: https://sk.wikipedia.org/wiki/Java_(programovac%C3%AD_jazyk
  3. editor a kompilátor Pascalu: https://www.freepascal.org/download.html
  4. Vývojový nástroj: https://www.lazarus-ide.org/ + tutorial: http://wiki.freepascal.org/Lazarus_Tutorial/sk
  5. edior C, C++, PHP and JavaScript: https://codelite.org/