Calculation of capacitance for various electrical circuits

Total capacitance of electrical circuit

Capacitance C is a one of basic parameters of electric circuits next to resistance R and inductivity L. Capacitance C is defined as relation of charge Q to voltage V → C=Q/V and it is considered as constant parameter. The measurement unit of capacitance is Farad → [C]=1F, Farad is a derived unit of SI system. Sometimes it is essential to calculate capacitance of electrical circuit which contains a few capacitors in its topology, therefore, it is often said that total capacitance of electrical circuit is computed. Sometimes during circuits analysis a subject is to calculate the total capacitance which is seen from specific circuit’s terminals.

Capacitance of electrical circuits

Pochodne funkcji

Matematyka - pochodna funkcji.

Obliczanie pochodnych funckji jest jedną z podstawowych operacji mających na celu zbadanie właściwości funckji. Pochodne funkcji znajdują szerokie zastosowanie w praktyce inżynierskiej, dlatego bardzo ważna jest umiejętność biegłego ich obliczania. Zamieszczony jest tu odnośnik do zbioru rozwiązanych zadań w których wyznaczane są różnych funkcji.

Pochodne funkcji zadania

Stress in beam

Bending torque and shear force in beam under load - example 1.

Beam stands on two supports. First support is unmovable so two reactions are associated with it. Second support can move in one direction, thus, one reaction is associated with it. Static equilibrium equations will be written for the forces in considered system. Two dimensional cartesian coordinates system is assigned to the beam. In example we will designate characteristics of shear force Fs and bending torque Tb at whole length of beam. Beam is divided into three sections which have equal lengths. In every section external force works on the beam.

Stress in the beam

Obwód drukowany – wykonany w domu cz. 1

Decydując się skonstruowanie układu elektronicznego z mikrokontrolerem niezbędne jest zaprojektowanie obwodu elektronicznego pod układ. W ubiegłym stuleciu domowe wykonywanie obwodów drukowanych było dość żmudną pracą ponieważ za pomocą niezmywalnego pisaka trzeba było narysować na płytce laminowanej topologię obwodu, zależności od zastosowanej technologii, SMD lub elementy przewlekane, było to odbcie lustrzane obwodu lub nie.

Obecnie istnieje cała gama programów do projektowania obwodów drukowanych, oczwywiście lwia część z nich jest licencjonowana i trzeba za nie zapłacić, ale są również darmowe programy do projektowania obwodów drukowanych. Jednym z takich programów jest pakiet KiCad EDA Software Suite, poza projektowaniem wielowarstwowych obwodów posiada on również możliwość tworzenia schematów elektronicznych.

Po krótkim wstępie przedstawię krok po kroku proces wykonania obwodu drukowanego w domowych warunkach. Jakiś czas temu przeczytałem całą masę artykułów i sposobów przeprowadzenia tego procesu, jednak uważam że warto pokazać jak wygląda o zera do gotowej płytki drukowanej.

1 krok
Zaprojektowanie obwodu drukowanego, mój został zaprojektowany w wspomnianym środowisku KiCAD.
Projekt obwodu drukowanego

2 krok
Wycięcie z laminatu płytek pod projektowany obwód. Moja płytka ma wymiary 40mmx20mm.
Projekt obwodu drukowanego

3 krok
Wyszlifowanie papierem o drobnej gradacji zanieczyszczeń na miedzi laminatu. Po wyszlifowaniu należy powierzchnię miedzi odtłuścić.

Wyznaczanie środka masy półkola

Środek masy półkola

Wyznaczanie środka masy dla półkola. Masa rozłożona jest jednorodnie na półkolu. Znana jest gęstość powierzchniowa d[kg/m2] masy rozłożonej na półkolu. Do rozważanej figury przypisany zostanie dwumiarowy kartezjański układ współrzędnych XY. Współrzędne środka ciężkości zostaną obliczone z zastosowaniem podwójnego całkowania w układzie biegunowym rφ. Ponieważ półkole posiada oś symetrii w tak przypisanym układzie współrzędnych, współrzędna xC środka masy możliwa jest do wyznaczenia wprost.

Środek masy półkola

Definicje jednostek podstawowych układu SI

Na przestrzeni czasu jednostki podstawowe SI nie zmieniały swojej wartości, zmieniały one jedynie swoje definicje. Zmiana definicji jednostek miała na celu umożliwienie jak najdokładniejsze odtworzenie jednostki w przypadku utraty wzorca . Definicja metra [m] – jednostki długości. Metr jest to długość drogi jaką przebywa światło (fala elektromagnetyczna) w idealnej próżni w czasie równym (1/299 792 458) sekundy. Prędkość światła w idealnej próżni jest stała i wynosi c=299 792 458 [m/s]. Definicja kilograma [kg] – jednostki masy. Kilogram jest równy masie międzynarodowego prototypu kilograma.

Jednostki podstawowe SI

Dokonywanie pomiarów jest podstawową czynnością w dziedzinach ścisłych. Pomiarów dokonujemy w oparciu o przyjęte jednostki. Podstawowym układem jednostek jest System SI.  System SI  wyróżnia siedem podstawowych jednostek:

1. długość → metr [m]

2. masa → kilogram [kg]

3. czas → sekunda [s]

4. temperatura → kelwin [K]

5. prąd elektryczny → amper [A]

6. liczność materii → mol [mol]

7. światłość → kandela [cd]

W oparciu o jednostki podstawowe SI zdefiniowane są jednostki pochodne SI.

jednostka siły F → [N]=[kg·m/s2]
jednostka pracy i energii W, E → [J]=[kg·m2/s2]

jednostka ładunku elektrycznego Q → [C]=[A·s]
jednostka potencjału i napięcia elektrycznego U → [V]=[(kg·m2)/(A·s3)]

Nadzorem nad wzorcami jednostek miar zajmują się:

BIMP → światowa organizacja nadzorująca jednostki miar

GUM → Główny Urząd Miar