Что такое напряжение, ток и сопротивление в электронике. Какие бывают источники питания для электронных схем. Как выбрать батарею или аккумулятор для своего проекта. Что такое резисторы и для чего они нужны в электрических цепях.
Основные понятия электроники: напряжение, ток и сопротивление
Для понимания работы электронных схем необходимо разобраться с тремя фундаментальными понятиями:
- Напряжение — сила, заставляющая электроны двигаться в определенном направлении. Измеряется в вольтах (В).
- Ток — направленное движение электронов. Измеряется в амперах (А).
- Сопротивление — препятствие движению электронов. Измеряется в омах (Ом).
Напряжение является причиной возникновения тока в цепи. Чем выше напряжение, тем больший ток может протекать. Сопротивление ограничивает величину тока при заданном напряжении.
Источники питания для электронных устройств
Для работы электронных схем необходим источник электроэнергии. Наиболее распространенными источниками питания являются:
- Гальванические батареи (1.5В, 3В, 9В)
- Аккумуляторы (NiMH, Li-ion, Li-pol)
- Свинцово-кислотные аккумуляторы
При выборе источника питания для проекта учитывают следующие характеристики:
- Напряжение
- Емкость (мАч)
- Максимальный ток разряда
- Габариты и вес
- Возможность перезарядки
Как правильно выбрать батарею или аккумулятор для электронного устройства
При выборе источника питания для своего проекта стоит учитывать следующие рекомендации:
- Для энергоемких проектов лучше использовать свинцово-кислотные аккумуляторы
- Для портативных устройств подойдут литий-ионные или литий-полимерные аккумуляторы
- Для недорогих проектов можно использовать NiMH аккумуляторы
- Для маломощных устройств подойдут литиевые батарейки
Важно подобрать источник питания с подходящим напряжением и достаточной емкостью для обеспечения требуемого времени работы устройства.
Резисторы: назначение и типы
Резисторы — это пассивные электронные компоненты, которые ограничивают протекание тока в цепи. Основные характеристики резисторов:
- Номинальное сопротивление (Ом)
- Допустимая мощность рассеивания (Вт)
- Точность (погрешность)
- Температурный коэффициент сопротивления
По своим свойствам резисторы делятся на:
- Линейные — сопротивление не зависит от приложенного напряжения
- Нелинейные — сопротивление зависит от напряжения, температуры или освещенности
- Постоянные — имеют фиксированное значение сопротивления
- Переменные — позволяют регулировать сопротивление
Резисторы используются для ограничения тока, деления напряжения, создания времязадающих цепей и во многих других случаях.
Для чего нужны резисторы в электронных схемах
Основные функции резисторов в электрических цепях:
- Ограничение тока через компоненты схемы
- Создание делителей напряжения
- Задание рабочих точек активных элементов (транзисторов, микросхем)
- Согласование входных и выходных сопротивлений
- Создание фильтров и времязадающих цепей
- Преобразование тока в напряжение и наоборот
Правильный выбор номиналов резисторов позволяет обеспечить корректную работу электронной схемы и защитить компоненты от перегрузок.
Как читать маркировку резисторов
Номинал резистора обычно обозначается с помощью цветных полосок на его корпусе. Каждый цвет соответствует определенной цифре:
- Черный — 0
- Коричневый — 1
- Красный — 2
- Оранжевый — 3
- Желтый — 4
- Зеленый — 5
- Синий — 6
- Фиолетовый — 7
- Серый — 8
- Белый — 9
Первые две или три полоски обозначают значащие цифры, последняя — множитель. Например, резистор с полосками коричневый-черный-оранжевый имеет номинал 10 кОм.
Классификация резисторов по мощности рассеивания
По допустимой мощности рассеивания резисторы делятся на следующие группы:
- Маломощные — до 0.25 Вт
- Средней мощности — 0.5-2 Вт
- Мощные — 3-5 Вт
- Высокомощные — более 5 Вт
Для большинства электронных схем достаточно маломощных резисторов на 0.125 или 0.25 Вт. Мощные резисторы используются в силовой электронике и требуют дополнительного охлаждения.
Заключение
Понимание основ электроники, таких как напряжение, ток и сопротивление, а также знание характеристик источников питания и резисторов позволяет начинающим радиолюбителям создавать работоспособные электронные устройства. Эти базовые знания являются фундаментом для дальнейшего изучения более сложных разделов электроники.
Начала Электроники
Программный комплекс, созданный с целью имитирования на компьютере процесса сборки электрических схем.
Основное назначение данного конструктора – помощь школьникам и студентам в изучении процессов и явлений, протекающих в электрических цепях. Эта обучающая программа представлена как мультимедийное приложение и позволяет исследовать особенности работы схем, а также выполнить измерения электрических величин подобно тому, как это происходит в реальном эксперименте. Программа «Начала Электроники» позволяет изучить:
- законы параллельного и последовательного соединения катушек, проводников и конденсаторов;
- законы постоянного тока;
- зависимости сопротивления проводников от длины, поперечного сечения и удельного сопротивления материалов;
- принципы применения предохранителей;
- выделение тепловой энергии в осветительных и электронагревательных приборах;
- индуктивное и емкостное сопротивления и выделение мощности в схемах переменного тока;
- принципы создания электрических фильтров;
- явление резонанса.
Рабочее окно программы включает в себя стол для монтажа с контактными площадками размерами 7 х 7, корзину для выброса перегоревших и ненужных деталей (кнопки «удалить» в конструкторе попросту нет), панели вспомогательных инструментов и комментариев, панель деталей. Библиотека компонентов не велика, однако содержит все ключевые элементы – резистор, предохранитель, конденсатор, катушку, монтажный провод, реальный проводник, выключатель, элемент питания, генератор синусоидального напряжения, лампочку, электронагреватель, реостат и переменный конденсатор.
Ключевой особенностей конструктора является его максимальная имитация реального физпроцесса. В частности изображения деталей и измерительных приборов представлены в «натуральном» виде, лампочки и электронагревательные приборы светяться и «сгорают», если рассеиваемая на них мощность превышает рабочие значения, резисторы, конденсаторы и предохранители также могут «выходить из строя», а большинство операций сопровождают звуковые эффекты.
Для проведения измерений программный комплекс «Начала Электроники» оснащен цифровым мультиметром и двухканальным осциллографом. Возможна постановка задачи по определению параметров неизвестной детали для чего имеется определенный элемент – «черный ящик», могущий быть резистором, конденсатором, индуктивностью или батарейкой. Среди прочих особенностей программы – вызов стандартного калькулятора Windows, просмотр состояния и изменение параметров каждой детали схемы, загрузка и сохранение результатов работ.
Программа была написана сотрудниками Казахского Государственного Национального Университета имени аль-Фараби (http://e1998.newmail.ru/, Казахстан, город Алма-Ата) под руководством доцента кафедры теплофизики и технической физики Кашкарова Владимира Васильевича. Первая версия конструктора «Начала Электроники» увидела свет в 2000 году.
Программный комплекс «Начала Электроники» распространяется бесплатно и свободно. Приложение содержит краткие правила работы, справочные материалы, касающиеся электрического тока и элементов электрических цепей, ряд лабораторных работ для выполнения. Кроме того вместе с конструктором распространяется множество файлов с уже готовыми схемами.
Программа представлена на двух языках – русском и английском.
Лабораторный комплекс «Начала Электроники» не требователен к ресурсам комьютера и работает под управлением операционной системы Microsoft Windows (95, 98, ME, NT, 2000, XP, Vista, 7). Для поддержки аудио эффектов необходима звуковая карта. Приложение устанавливается автоматически.
Распространение программы: бесплатная.
Официальный сайт Начала Электроники:
Форматы файлов Начала Электроники: E
Скачать Начала Электроники
Обсуждение программы на форуме
Программа начала электроники — электронный конструктор
Всем привет. Рад вас видеть у себя на блоге. И сегодня, мы с вами, поговорим о такой программе как начала электроники — электронный конструктор версия 1.2. А в предыдущей статье я писал о программе ElectroM, так же там есть ссылка на скачивание и подробная инструкция как её уставить. Кому интересно, то смотрите здесь.
Эта программа, на мой взгляд, намного лучше и намного проще, чем та о которую мы рассматривали в прошлой статье.
Для чего нужна программа начала электроники — электронный конструктор.
Это уникальный конструктор, который позволит вам на экране монитора, при помощи определённого набора элементов, сымитировать сборку электрической схемы или какой-то электрической цепи. Так же при помощи специальных инструментов сможете проверить работоспособность данной электрической цепи, изменить технические характеристики и физические величины элементов цепи, произвести нужные вам замеры и изучить зависимость от их изменения.
Как установить программу.
Для начала вот вам ссылка на скачивание.
После того как скачаете архив с программой себе на компьютер и распакуете его, можете приступить к установке. Для этого нажимаем два раза на установочный файл, и сразу же запускается процесс установки.
Нажимаете «далее», потом выбираете место, куда будете устанавливать программу, и опять нажимаете «далее».
В принципе процесс установки стандартный и простой, так что проблем с установкой у вас не должно возникнуть.
После установки у вас появится на рабочем столе ярлык для запуска программы, запускаем её. И вам сразу же откроется довольно привлекательный интерфейс.
А теперь давайте подробно рассмотрим инструменты, которые имеются.
1. Загрузить схему из файла на диске – эта кнопка нужна если, к примеру, вы уже раньше создавали какие-то проекты, и они у вас хранятся на компьютере, то можно схему легко восстановить.
2. Сохранить схему – это для сохранения схем и цепей, которые вы создаёте.
3. Нажатием этой кнопки можно очистить монтажную плату – тут, я думаю, понятно для чего нужна кнопка. Вы что-то создавали, произвели нужные замеры и можете всё стереть, чтобы создать новый проект.
4. Получить мультиметр – при нажатии на эту кнопку на экране появляется мультиметр, и вы можете сделать нужные вам замеры определённых величин.
5. Получить осциллограф.
6. Показать / спрятать окно «Параметры деталей» — для просмотра параметров деталей.
7. Показать / спрятать окно «состояние детали» — для просмотра состояния деталей.
8. Справочник по электричеству – можно посмотреть справочник.
9. Лабораторные работы – для самоподготовки.
10. Как работать с программой – это раздел в котором подробно описано как работать с программой.
11. Вызывает калькулятор Windows.
12. Об авторах.
13. Выход – для закрытия программы.
А правой части имеется панель с элементами, которые можно легко перетягивать на рабочую плату для создания электрической схемы. Вот посмотрите, что получилось у меня.
Теперь замыкаем ключ, и лампочка начинает светиться.
А на этой картинке, я увеличил вольтаж источника питания и лампочка перегорела.
А тут поставил новую лампочку и изменил её характеристики. Замкнул ключ и лампочка опять светиться. Какое напряжение в цепи можно легко узнать с помощью мультиметра. Будьте внимательны при замене, каких-то элементов в цепи, смотрите за тем, чтобы ключ был разомкнут.
На этом у меня всё. Если статья «Начала электроники — Электронный конструктор» была вам полезной, то поделитесь нею со своими друзьями в социальных сетях. И не забываете подписываться на обновление блога.
До новых встреч в следующих статьях.
С уважением Александр!
Читайте также статьи:
НАЧАЛА ЭЛЕКТРОНИКИ
Привет всем радиолюбителям. Продолжаю цикл обзоров программ, связанных с эмуляцией электронных схем и их построением на компьютере. Сегодня поговорим о весьма интересной и занимательной программе, полезной для начинающих радиолюбителей — «Начала Электроники».Начала Электроники — программа электронный конструктор
2) Собираем всё в воедино.
3) Щёлкаем 2 раза курсором по батарейке, появиться окошко с параметрами. Зададим рабочее напряжение 12 вольт.
8) Теперь промоделируем поведение лампочки при сетевом напряжении питания 220В.
9) Уберём батарейку, вместо нее поставим генератор и зададим напряжение 220В.
10) Параметры самой лампочки менять не будем.
11) Оставим тестер, насколько понял, здесь он будет мерить переменный ток без переключения режима.
12) Включаем выключатель — бах, лампочка перегорела! Именно это происходит при подключении лампочек, которые не разщитаны на сетевое напряжение, к розетке. Потому будьте внимательны, и не играйтесь с этим.
13) Теперь соберем схему с генератора на 220 вольт, катушки индуктивности и лампочки, но измени теперь напряжение на ней на 220 вольт.
15) В этой программе также есть готовые примеры лабораторных робот, поэтому в старших классах её очень часто используют.
16) Посмотрим пример лабораторной роботы о поперечном сечении проводника, и его удельном сопротивлении.
17) Изучив теорию, переходим к практике построения и измерениям.
18) Сняв параметры, записываем куда надо.
На этом пока всё, с вами был Колонщик.
Форум по программе
Обсудить статью НАЧАЛА ЭЛЕКТРОНИКИ
Курс начинающего электронщика часть 1
Перевёл alexlevchenko для mozgochiny.ru
Каждый из нас, когда начинает увлекаться чем-то новым, сразу кидается в «пучину страсти» пытаясь выполнить или реализовать непростые проекты самоделок. Так было и со мной, когда я увлекся электроникой. Но как обычно бывает – первые неудачи поубавили запал. Однако отступать я не привык и начал систематически (буквально с азов) постигать таинства мира электроники. Так и родилось «руководство для начинающих технарей»
Шаг 1: Напряжение, ток, сопротивление
Эти понятия являются фундаментальными и без знакомства с ними продолжать обучение основам было бы бессмысленно. Давайте просто вспомним, что каждый материал состоит из атомов, а каждый атом в свою очередь имеет три типа частиц. Электрон — одна из этих частицы, имеет отрицательный заряд. Протоны же имеют положительный заряд. В проводящих материалах (серебро, медь, золото, алюминий и т.д.) есть много свободных электронов, которые перемещаются хаотично. Напряжение является той силой, которая заставляет электроны перемещаться в определенном направлении. Поток электронов, который движется в одном направлении, называется током. Когда электроны перемещаются по проводнику, то они сталкиваются с неким трением. Это трение называют сопротивлением. Сопротивление «ужимает» свободное перемещения электронов, таким образом снижая величину тока.
Более научное определение тока – скорость изменения количество электронов в определенном направлении. Единица измерения тока — Ампер (I). В электронных схемах протекающий ток лежит в диапазоне миллиампера (1 ампер = 1000 миллиампер). Например, свойственный ток для светодиода 20mA.
Единица измерения напряжения – Вольт (В). Батарея – является источником напряжения. Напряжение 3В, 3.3В, 3.7В и 5В является наиболее распространенным в электронных схемах и устройствах.
Напряжение является причиной, а ток – результатом.
Единица измерения сопротивления – Ом (Ω).
Шаг 2: Источник питания
Аккумуляторная батарея — источник напряжения или «правильно» источник электроэнергии. Батарея производит электроэнергию за счет внутренней химической реакции. На внешней стороне у неё присутствуют две клеммы. Одна из них является положительным выводом (+ V), а другая отрицательным (-V), или «землёй». Обычно источники питания бывают двух типов.
- Батареи;
- Аккумуляторы.
Батарейки используются один раз, а затем утилизируются. Аккумуляторы могут быть использованы несколько раз. Батарейки бывают разных форм и размеров, от миниатюрных, используемых для питания слуховых аппаратов и наручных часов до батарей размером с комнату, которые обеспечивают резервное питание для телефонных станций и компьютерных центров. В зависимости от внутреннего состава источники питания могут быть разных типов. Несколько наиболее распространённых типов, используемых в робототехнике и технических проектах:
Батареи 1,5 В
Батарейки с таким напряжением могут иметь различные размеры. Наиболее распространённые размеры АА и ААА. Диапазон ёмкости от 500 до 3000 мАч.
3В литиевая «монетка»
Все эти литиевые элементы рассчитаны номинально на 3 В (при нагрузке) и с напряжением холостого хода около 3,6 вольт. Ёмкость может достигать от 30 до 500мAч. Широко используется в карманных устройствах за счёт их крошечных размеров.
Никель-металлогидридные (NiМГ)
Эти батареи имеют высокую плотность энергии и могут заряжаться почти мгновенно. Другая важная особенность — цена. Такие аккумуляторы дешёвые (в сравнение с их размерами и ёмкостями). Этот тип батареи часто используется в робототехнических самоделках.
3.7 В литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы
Они имеют хорошую разряжающую способность, высокую плотность энергии, отличную производительность и небольшой размер. Литий-полимерный аккумулятор широко используется в робототехнике.
9-вольтовая батарея
Наиболее распространенная форма — прямоугольная призма с округленными краями и клеммами, что расположены сверху. Ёмкость составляет около 600 мАч.
Свинцово-кислотные
Свинцово-кислотные аккумуляторы являются рабочей лошадкой всей радио-электронной промышленности. Они невероятно дешёвы, перезаряжаются и их легко купить. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в машиностроении, UPS (источниках бесперебойного питания), робототехнике и других системах, где необходим большой запас энергии, а вес не так важен. Наиболее распространенными являются напряжения 2В, 6В, 12В и 24В.
Последовательно-параллельное соединение батарей
Источник питания может быть подключен последовательно или параллельно. При подключении последовательно величина напряжения увеличивается, а когда подключение параллельное – увеличивается текущая величина тока.
Существует два важных момента относительно батарей:
Емкость является мерой (как правило, в Aмп-ч) заряда, хранящейся в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в ней. Ёмкость представляет собой максимальное количество энергии, которую можно извлечь при определенно заданных условиях. Тем не менее, фактические возможности хранения энергии аккумулятора могут значительно отличаться от номинального заявленного значения, а ёмкость батареи сильно зависит от возраста и температуры, режимов зарядки или разрядки.
Ёмкость батареи измеряется в ватт-часах (Вт*ч), киловатт-часах (кВт-ч), ампер-часах (А*ч) или миллиампер-час (мА * ч). Ватт-час – это напряжение (В) умноженное на силу тока(I) (получаем мощность – единица измерения Ватты (Вт)), которое может выдавать батарея определенный период времени (как правило, 1 час). Так как напряжение фиксируемое и зависит от типа аккумулятора (щелочные, литиевые, свинцово-кислотные, и т.д.), часто на внешней оболочке отмечают лишь Ач или мАч (1000 мАч = 1Aч). Для более продолжительной работы электронного устройства необходимо брать батареи с низким током утечки. Чтобы определить срок службы аккумулятора, разделите ёмкость на фактический ток нагрузки. Цепь, которая потребляет 10 мА и питается от 9-вольтной батареи будет работать около 50 часов: 500 мАч / 10 мА = 50 часов.
Во многих типах аккумуляторов, вы не можете «забрать» энергию полностью (другими словами, аккумулятор не может быть полностью разряжен), не нанося серьезный, и часто непоправимый ущерб химическим составляющим. Глубина разрядки (DOD) аккумулятора определяет долю тока, которая может быть извлечена. Например, если DOD определено производителем как 25%, то только 25% от ёмкости батареи может быть использовано.
Темпы зарядки/разрядки влияют на номинальную ёмкость батареи. Если источник питания разряжается очень быстро (т.е., ток разряда высокий), то количество энергии, которое может быть извлечено из батареи снижается и ёмкость будет ниже. С другой стороны если батарея разряжается очень медленно (используется низкий ток), то ёмкость будет выше.
Температура батареи также будет влиять на ёмкость. При более высоких температурах ёмкость аккумулятора, как правило, выше, чем при более низких температурах. Тем не менее, намеренное повышение температуры не является эффективным способом повышения ёмкости аккумулятора, так как это также уменьшает срок службы самого источника питания.
С-Ёмкость: Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно её емкости. Большинство батарей, за исключением свинцово-кислотных, оценено в 1C. Например, батарея с ёмкостью 1000mAh, выдает 1000mA в течение одного часа, если уровень – 1C. Та же батарея, с уровнем 0.5C, выдает 500mA в течение двух часов. С уровнем 2C, та же батарея выдает 2000mA в течение 30 минут. 1C часто упоминается как одночасовой разряд; 0.5C – как двухчасовой и 0.1C – как 10-часовой.
Ёмкость батареи обычно измеряется с помощью анализатора. Анализаторы тока отображают информацию в процентах отталкиваясь от значения номинальной ёмкости. Новая батарея иногда выдает больше 100 % тока. В таком случае, батарея просто оценена консервативно и может выдержать более длительное время, чем указанно производителем.
Зарядное устройство может быть подобрано с точки зрения ёмкости батареи или величины C. Например зарядное устройство с номиналом C/10 полностью зарядит батарею через 10 часов, зарядное устройство с номиналом в 4C, зарядило бы аккумулятор через 15 минут. Очень быстрые темпы зарядки (1 час или менее) обычно требуют того, чтобы зарядное устройство тщательно контролировало параметры аккумулятора, такие как предельное напряжение и температура, чтобы предотвратить перезаряд и повреждения батареи.
Напряжение гальванического элемента определяется химическими реакциями, что проходят внутри него. Например, щелочные элементы – 1.5 В, все свинцово- кислотные – 2 В, а литиевые – 3 В. Батареи могут состоять из нескольких ячеек, поэтому вы редко, где сможете увидеть 2-вольтовую свинцово-кислотную батарею. Обычно они соединены вместе внутри, чтобы выдавать 6 В, 12 В или 24 В. Не стоит забывать о том, что номинальное напряжение в «1.5-вольтовой» батарее типа AA фактически начинается с 1.6 В, затем быстро опускается к 1.5, после чего медленно дрейфует вниз к 1.0 В, при котором батарею уже принято считать ‘разряженной’.
Как лучше выбрать батарею для поделки?
Как вы уже поняли, в свободном доступе, можно найти много типов батарей с разным химическим составом, таким образом, не легко выбрать, какое питание является лучшим для именно вашего проекта. Если проект очень энергозависимый (большие системы звука и моторизованные самоделки) следует выбирать свинцово-кислотную батарею. Если вы хотите построить переносную поделку, которая будет потреблять небольшой ток, то следует выбрать литиевую батарею. Для любого портативного проекта (легкий вес и умеренное питание) выбираем литиево-ионный аккумулятор. Вы можете выбрать более дешёвый аккумулятор на основе метало-никелевого гидрида (NIMH), хотя они более тяжёлые, но не уступают литиево-ионным в остальных характеристиках. Если вы хотели бы сделать энергоёмкий проект то литиево-ионный щелочной (LiPo) аккумулятор будет лучшим вариантом, потому что он имеет маленькие размеры, лёгок по сравнению с другими типами батарей, перезаряжается очень быстро и выдаёт ток высокого значения.
Хотите, чтобы Ваши аккумуляторы прослужили долгое время? Используйте высококачественное зарядное устройство, которое имеет датчики для поддержания надлежащего уровня заряда и подзарядки малым током. Дешёвое зарядное устройство убьёт ваши аккумуляторы.
Шаг 3: Резисторы
Резистор — очень простой и наиболее распространённый элемент на схемах. Он применяется для того, чтобы управлять или ограничивать ток в электрической цепи.
Резисторы — пассивные компоненты, которые только потребляют энергию (и не могут производить её). Резисторы, как правило, добавляются в цепь, где они дополняют активные компоненты, такие как ОУ, микроконтроллеры и другие интегральные схемы. Обычно они используются, чтобы ограничить ток, разделить напряжения и линии ввода/вывода.
Сопротивление резистора измеряется в Омах. Большие значения могут быть сопоставлены с префиксом кило-, мега-, или гига, чтобы сделать значения легко читаемыми. Часто можно увидеть резисторы с меткой кОм и МОм диапазоне (гораздо реже мОм резисторы). Например, 4,700Ω резистор эквивалентен 4.7kΩ резистору и 5,600,000Ω резистор можно записать в виде 5,600kΩ или (более обычно ) 5.6MΩ.
Существуют тысячи различных типов резисторов и множество фирм, что их производят. Если брать грубую градацию то существуют два вида резисторов:
- с чётко заданными характеристиками;
- общего назначения, чьи характеристики могут «гулять» (производитель сам указывает возможное отклонение).
Your ads will be inserted here by
Easy AdSense Pro.
Please go to the plugin admin page to paste your ad code.
Пример общих характеристик:
- Температурный коэффициент;
- Коэффициент напряжения;
- Шум;
- Частотный диапазон;
- Мощность;
- Физический размер.
По своим свойствам резисторы могут быть классифицированы как:
Линейный резистор — тип резистора, сопротивление которого остается постоянным с увеличением разности потенциалов (напряжения), что прикладываются к нему (сопротивление и ток, что проходит через резистор не изменяется от приложенного напряжения). Особенности вольт-амперной характеристики такого резистора — прямая линия.
Не линейный резистор – это резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от значения прикладываемого напряжения или протекающего через него тока. Это тип имеет нелинейную вольт-амперную характеристику и не строго следует закону Ома.
Есть несколько типов нелинейных резисторов:
- Резисторы ОТК (Отрицательный Температурный Коэффициент) — их сопротивление понижается с повышением температуры.
- Резисторы ПЕК (Положительный Температурный Коэффициент) — их сопротивление увеличивается с повышением температуры.
- Резисторы ЛЗР (Светло-зависимые резисторы) — их сопротивление изменяется с изменением интенсивности светового потока.
- Резисторы VDR (Вольт зависимые резисторы) — их сопротивление критически понижается, когда значение напряжения превышает определенное значение.
Не линейные резисторы используются в различных проектах. ЛЗР используется в качестве датчика в различных робототехнических проектах.
Кроме этого, резисторы бывают с постоянным и переменным значением:
Резисторы постоянного значения — типы резисторов, значение которых уже установлено, при производстве и не может быть изменено во время использования.
Переменный резистор или потенциометр – тип резистора, значение которого может быть изменено во время использования. Этот тип обычно имеет вал, который поворачивается или перемещается вручную для изменения значения сопротивления в фиксированном диапазоне, например, от. 0 кОм до 100 кОм.
Магазин сопротивлений:
Этот тип резистора состоит из «упаковки», в которой содержится два или более резисторов. Он имеет несколько терминалов, благодаря которым может быть выбрано значение сопротивления.
По составу резисторы бывают:
Углеродные:
Сердечник таких резисторов отливается из углерода и связующего вещества, создающих требуемое сопротивление. Сердечник имеет чашеобразные контакты, удерживающие стержень резистора с каждой стороны. Весь сердечник заливается материалом (наподобие бакелита) в изолированном корпусе. Корпус имеет пористую структуру, поэтому углеродные композиционные резисторы чувствительны к относительной влажности окружающей среды.
Эти типы резисторов обычно производит шум в цепи за счёт электронов, проходящих через углеродные частицы, таким образом, эти резисторы, не используются в «важных» схемах, хотя они дешевле.
Осаждения углерода:
Резистор, который сделан путём нанесения тонкого слоя углерода вокруг керамического стержня — называется углеродо-осаждённым резистором. Он изготавливается путем нагревания керамических стержней внутри колбы метана и осаждением углерода вокруг них. Значение резистора определяется количеством углерода, осажденного вокруг керамического стержня.
Пленочный резистор:
Резистор выполнен путем осаждения распыляемого металла в вакууме на керамическую основу прута. Эти типы резисторов очень надежны, имеют высокую устойчивость, а также имеют высокий температурный коэффициент. Хотя они дороже по сравнению с другими, но используются в основных системах.
Проволочный резистор:
Проволочный резистор изготовлен путем намотки металлической проволоки вокруг керамического сердечника. Металлический провод представляет собой сплав различных металлов подобранных согласно заявленным особенностям и сопротивлениям требуемого резистора. Эти тип резистора имеет высокую стабильность, а также выдерживает большие мощности, но, как правило, они более громоздкие по сравнению с другими типами резисторов.
Метало-керамические:
Эти резисторы изготовлены путем обжига некоторых металлов, смешанные с керамикой на керамической подложке. Доля смеси в смешанном метало-керамическом резисторе определяет значение сопротивления. Этот тип очень стабилен, а также имеет точно вымеренное сопротивление. Их в основном используют для поверхностного монтажа на печатных платах.
Прецизионные резисторы:
Резисторы, значение сопротивлений которых лежит в пределах допуска, поэтому они очень точны (номинальная величина находится в узком диапазоне).
Все резисторы имеют допуск, который даётся в процентах. Допуск говорит нам, насколько близко к номинальному значению сопротивления может изменяться. Например, 500Ω резистор, который имеет значение допуска 10%, может иметь сопротивление между 550Ω или 450Ω. Если же резистор имеет допуск 1%, сопротивление будет меняться только на 1%. Таким образом, 500Ω резистор может варьироваться от 495Ω 505Ω.
Прецизионный резистор — резистор, у которого уровень допуска всего 0.005%.
Плавкий резистор:
Проволочный резистор, разработан таким образом, чтобы легко перегореть, когда номинальная мощность превысет граничный порог. Таким образом плавкий резистор имеет две функции. Когда питание не превышено, он служит ограничителем тока. Когда номинальная мощность превышена, оа функционирует как предохранитель, после перегорания цепь становится разорванной, что защищает компоненты от короткого замыкания.
Терморезисторы:
Теплочувствительный резистор, значение сопротивления которого изменяется с изменением рабочей температуры.
Терморезисторы показывают или положительный температурный коэффициент (PTC) или отрицательный температурный коэффициент (NTC).
Насколько изменяется сопротивление с изменениями рабочей температуры зависит от размера и конструкции терморезистора. Всегда лучше проверить справочные данные, чтобы узнать все спецификации терморезисторов.
Фоторезисторы:
Резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от светового потока, что падает на его поверхность. В тёмной среде сопротивление фоторезистора очень высоко, несколько M Ω. Когда интенсивный свет попадает на поверхность, сопротивление фоторезистора существенно падает.
Таким образом фоторезисторы — переменные резисторы, сопротивление которых зависит от количества света, что падает на его поверхность.
Выводные и безвыводные типы резисторов:
Выводные резисторы: Этот тип резисторов использовался в самых первых электронных схемах. Компоненты подключались к выводным клеммам. С течением времени, начали использоваться печатные платы, в монтажные отверстия которых впаивались выводы радиоэлементов.
Резисторы поверхностного монтажа:
Этот тип резистора всё более часто стали использовать начиная с введения технологии поверхностного монтажа. Обычно этот тип резистора создается путём использования тонкоплёночной технологии.
Шаг 4: Стандартные или общие значения резисторов
Система обозначений имеет свои истоки, которые выходят с начала прошлого века, когда большинство резисторов были углеродными с относительно плохими производственными допусками. Объяснение довольно простое – используя 10% допуск можно уменьшить число выпускаемых резисторов. Было бы малоэффективно производить резисторы с сопротивлением 105 Ом, так как 105 находится в пределах 10%-го диапазона допуска резистора на 100 Ом. Следующая рыночная категория составляет 120 Ом, потому что у резистора на 100 Ом с 10%-й терпимостью, будет диапазон между 90 и 110 Ом. У резистора на 120 Ом диапазон лежит между 110 и 130 Ом. По этой логики предпочтительно выпускать резисторы с 10% допуском 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (соответственно округлены). Это — ряд E12, показанный ниже.
Терпимость 20% E6,
Терпимость 10% E12,
Терпимость 5% E24 (и обычно 2%-я терпимость),
Терпимость 2% E48,
E96 1% терпимости,
E192 0,5, 0,25, 0,1% и выше допуски.
Стандартные значения резисторов:
Е6 серии: (20% допуска) 10, 15, 22, 33, 47, 68
E12 серии: (10% допуска) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82
E24 серии: (5% допуска) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91
E48 серии: (2% допуска) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261, 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 866, 909, 953
E96 серии: (1% допуска) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162, 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 294, 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 536, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 959, 976
E192 серии: (0,5, 0,25, 0,1 и 0,05% допуска) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 213, 215, 218, 221, 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 287, 291, 294, 298, 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 388, 392, 397, 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 523, 530, 536, 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 706, 715, 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 953, 965, 976, 988
При разработке оборудования лучше всего придерживаться самого низкого раздела, т.е. лучше использовать E6, а не E12. Таким образом, чтобы число различных групп в любом оборудовании было минимизировано.
Продолжение следует
(A-z Source)
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!About alexlevchenko
Ценю в людях честность и открытость. Люблю мастерить разные самоделки. Нравится переводить статьи, ведь кроме того, что узнаешь что-то новое — ещё и даришь другим возможность окунуться в мир самоделок.Основы практической электроники для чайников
Когда человек начинает интересоваться электроникой и радиотехникой впервые, его глаза разбегаются от огромного количества практических и теоретических знаний. Перед новичком всплывают сотни схем, которые он не понимает, а также множество непонятных формул теории.
Чтобы правильно и качественно научиться понимать электронные схемы и электронику в целом, надо последовательно погружаться в теорию, изучая общие термины и базисные формулы, а затем применять эти данные в простейших практических экспериментах. Для такого погружения были разработаны специальные книги, которые последовательно знакомят с общим курсом предмета, постепенно углубляясь дальше.
В этом материале будет рассмотрена книга «Электроника для чайников», некоторые теоретические моменты и другие книги для изучения.
Схема, описывающая течение токаАзы электроники для чайников
Книга «Электроника для чайников» содержит сотни микросхем и фотографий, позволяющих даже самому далекому от этого дела человеку разобраться в принципах электроники. Подробнейшие советы и инструкции по проведению опытов помогут разобраться, как функционируют те или иные электронные детали. Также материал содержит рекомендации по выбору важнейших инструментов для работы в этой области и их полные описания.
Важно! По мере ознакомления с каждой главой читатель постепенно погружается в предмет, который увлекает его все больше и больше. Теоретические знания закрепляются практикой путем сборки простейших, но интересных устройств.
Книга содержит следующие разделы:
- «Основы теории электрических цепей», в котором дается определение напряжению, силе тока, проводникам, рассеиваемой мощности.
- «Компоненты электросхем», где рассказывается о том, как простейшие элементы по типу резисторов, транзисторов, диодов и конденсаторов управляют током и задают его характеристики.
- «Электрические схемы универсального предназначения». Здесь будет рассказано, как использовать простейшие цифровые и аналоговые схемы в сложных устройствах.
- «Анализ электрических цепей», который познакомит с основными законами электроники и научит управлять силой тока и напряжением в электрической сети, научит применять эти закономерности на практике.
- «Техника безопасности и рекомендации по ней». Этот раздел обучит безопасной работе с электрическими цепями и током в целом, поможет защищать себя и свои приборы от поражения током.
Обложка книги «Электроника для чайников»Начало изучения радиотехники начинающими
Перед тем, как изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, зачем именно это нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу бросить затею, поскольку, если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, можно нанести сильный вред своему организму. Если данная сфера увлекала еще с детства, но не было времени начать заниматься, то сейчас самое время начать. Постепенное погружение подразумевает:
- Получение или закрепление теоретических знаний физики. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включающих подробное изучение закона Ома – основы всей электрики.
- Ознакомление с теорией. От более абстрактных вещей физики следует перейти к более осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и приборов, которые будут использоваться на практике. Садиться и начать что-либо паять без теоретических основ не получится.
- Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или приборов.
Закон ОмаНапряжение и ток – понятия
Для работы любого электронного компонента требуется наличие электрического тока. Он создается электрическим потенциалом, то есть «напором» частиц. Самого потенциала недостаточно для течения тока. Нужен также проводник, способный пропустить его через себя. Если проводника нет, то потенциал уходит в воздух, который очень хорошо препятствует распространению тока. Объекты, которые останавливают ток, называются диэлектриками, а позволяющие протекать через них – проводниками.
Помимо проводника, для течения тока нужна разность потенциалов, возникающая в цепи. Аналогию можно провести с водопроводной трубой. Если с обеих ее сторон подается одинаковый напор, то каким бы сильным он ни был, вода не будет течь. Разность потенциалов называется напряжением. Оно обозначается буквой «U» и измеряется в вольтах. Сила тока же обозначается «I» и измеряется в амперах.
Важно! По общей договоренности считают, что ток течет от плюса к минусу, но на самом деле это условность. Все дело в том, что отрицательные электроны были открыты уже после этой договоренности. В схемах и на практике никто не вспоминает, откуда и куда течет ток.
Наглядное определение напряженияИсточники напряжения и тока
Под источниками часто понимают элементы, которые питают цепь электромагнитной энергией. Эту энергию потребляют пассивные элементы, запасают накопительные и расходуют в активном сопротивлении. Пример источника такой энергии – генератор постоянных, синусоидальных или импульсных сигналов различных форм. Для анализа электронных цепей удобно вводить идеализированные источники тока и напряжения, учитывающие основные свойства реальных источников.
Под источником напряжения понимается элемент цепи, обладающий двумя полюсами. Между этими полюсами образуется напряжение, которое задается некоторыми функциями от времени и не зависит тока в цепи. Этот источник в идеальном состоянии способен отдавать неограниченную мощность. Реальные же источники имеют внутреннее сопротивление, поэтому к ним сопротивление подключается последовательно.
Идеальный источник тока – это элемент цепи, через полюса которого протекает ток с заданной закономерностью изменения во времени. Он не зависит от напряжения между его выводами. Эта независимость означает, что внутренняя проводимость источника равно нулю, а внутреннее сопротивление бесконечно.
Реальный источник токаЭлектроника на практике
ПЭ – это раздел электроники, на практике показывающий основные закономерности электричества. Именно в практической части изучается каждый элемент цепи отдельно и применяется на деле в совокупности с другими. С этим названием вышла и книга, в которой можно найти много интересных статей по электротехнике, сформулированных на общедоступном языке.
Материал включает в себя фотографии и опыты, к которым даны полные инструкции. Прочитав его, можно спокойно разбираться во всех электронных и радиотехнических терминах, овладеть пайкой и получить навыки дл чтения простых схем.
Важно! Прошло второе переиздание книги, в котором были отредактированы небольшие ошибки и опечатки, учтены пожелания читателей. Второе издание стало стоящим и полезным учебником для начинающих радиолюбителей.
Какие еще есть книги для изучения электроники
Помимо двух материалов, которые были рассмотрены в этой статье, есть также множество других. Они, возможно, более придутся по душе читателю. Среди них:
- Борисов В. Г. «Юный радиолюбитель».
- Ревич Ю. В. « Занимательная электроника».
- Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники в трех томах».
Обложка книги «Практическая электроника»Таким образом, практическая электроника не сложна даже для начинающих. Подготовив себя теорией из книг и реализовав все примеры на практике, можно стать настоящим электронщиком.
Начала электроники — это… Что такое Начала электроники?
- Начала электроники
Нача́ла электроники — это обучающая программа для школьников по курсу электричества, работающая в среде операционных систем Windows.
Программа представляет из себя электронный конструктор, в котором учащийся может «собирать» различные электрические схемы и наблюдать за установившимся режимом их работы, подключая различные источники постоянного или переменного тока. Программа бесплатная и может быть использована всеми желающими для изучения законов электричества.
Центральным элементом конструктора является монтажный стол, на котором учащийся может «паять» различные детали. «Пайка» деталей в нужные контакты монтажной платы ведётся путём перетаскивания их из панели на монтажную плату.
Справа от монтажной платы расположена панель с деталями. В конструкторе реализован следующий набор деталей:
* резистор;
* предохранитель;
* конденсатор;
* катушка индуктивности;
* выключатель;
* элемент питания;
* генератор синусоидального напряжения;
* лампочка;
* электронагреватель;
* реостат;
* переменный конденсатор.В процессе своих исследований учащийся может пользоваться современными измерительными приборами, в число которых входят цифровой мультиметр и двухканальный осциллограф. Учащийся может записывать собранные схемы в память компьютера и в последующем читать их оттуда.
Ссылки
[http://e1998.newmail.ru/ Сайт программы «Начала Электроники»]
Wikimedia Foundation. 2010.
- Дифференциальный усилитель
- Комплиментарность
Смотреть что такое «Начала электроники» в других словарях:
Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) — Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА) … Википедия
Сеть бытовой техники и электроники «Техносила» — Сеть по торговле бытовой техникой и электроникой Техносила была создана в 1993 г. Владельцем Техносилы является ООО Группа компаний СВ , основанная Вячеславом и Виктором Зайцевыми в 1993 г. Кроме сети бытовой техники и электроники в группу входят … Энциклопедия ньюсмейкеров
Электроника (наука) — Электроника раздел электротехники, наука об использовании электрических устройств, которые работают на основе управления потоками электронов или других заряженных частиц в таких устройствах, как электронные лампы или полупроводниковые приборы. В… … Википедия
Кризис — (Krisis) Содержание Содержание Финансовый кризис История Мировая история 1929 1933 годы время Великой депрессии Черный понедельник 1987 года. В 1994 1995 годах произошел Мексиканский кризис В 1997 году Азиатский кризис В 1998 году Российский… … Энциклопедия инвестора
СССР. Технические науки — Авиационная наука и техника В дореволюционной России был построен ряд самолётов оригинальной конструкции. Свои самолёты создали (1909 1914) Я. М. Гаккель, Д. П. Григорович, В. А. Слесарев и др. Был построен 4 моторный самолёт… … Большая советская энциклопедия
СССР. Естественные науки — Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… … Большая советская энциклопедия
Госпремия РФ — Нагрудный знак лауреата Государственной премии Росиийской Федерации Государственная премия Российской Федерации присуждается с 1992 года Президентом Российской Федерации за вклад в развитие науки и техники, литературы и искусства, за выдающиеся… … Википедия
Госпремия России — Нагрудный знак лауреата Государственной премии Росиийской Федерации Государственная премия Российской Федерации присуждается с 1992 года Президентом Российской Федерации за вклад в развитие науки и техники, литературы и искусства, за выдающиеся… … Википедия
Государственная премия РФ — Нагрудный знак лауреата Государственной премии Росиийской Федерации Государственная премия Российской Федерации присуждается с 1992 года Президентом Российской Федерации за вклад в развитие науки и техники, литературы и искусства, за выдающиеся… … Википедия
Государственная премия Российской федерации — Нагрудный знак лауреата Государственной премии Росиийской Федерации Государственная премия Российской Федерации присуждается с 1992 года Президентом Российской Федерации за вклад в развитие науки и техники, литературы и искусства, за выдающиеся… … Википедия
Основы на пальцах. Часть 1
Довелось мне однажды преподавать электронику в одной шараге. Нетривиально занятие, скажу я вам. 🙂 Дабы облегчить усвоение материала я вводил ряд упрощений. Совершенно бредовых и антинаучных, но более менее наглядно показывающих суть процесса. Методика «канализационной электрики» успешно показала себя в полевых испытаниях, а посему будет использована и тут. Хочу лишь обратить внимание, что это всего лишь наглядное упрощение, справедливое для общего случая и конкретного момента, чтобы понять суть и к реальной физике процесса не имеющая практически никакого отношения. Зачем оно тогда? А чтобы проще запомнить, что к чему и не путать напряжение и ток и понимать как на все это влияет сопротивление, а то я от студентов такого наслушался…Ток, напряжение, сопротивление.
| Канализация как пример цепи |
Если сравнить электроцепь с канализацией, то источник питания это сливной бачок, текущая вода – ток, давление воды-напряжение, а несущееся по трубам говнище – полезная нагрузка. Чем выше сливной бачок, тем больше потенциальная энергия воды, находящейся в нем, и тем сильней будет напор-ток проходящий по трубам, а значит больше дерьма-нагрузки он сможет смыть.
Кроме текущего дерьма, потоку препятствует трение о стенки труб, образуя потери. Чем толще трубы тем меньше потери (гы гы гы теперь ты помнимаешь почему аудиофилы для своей мощной акустики берут провода потолще 😉 ).
Итак, подведем итог. Электроцепь содержит источник, создающий между своими полюсами разность потенциалов – напряжение. Под действием этого напряжения ток устремляется через нагрузку туда, где потенциал ниже. Движению тока препятствует сопротивление, образуемое из полезной нагрузки и потерь. В результате напряжение-давление ослабевает тем сильней, чем больше сопротивление. Ну, а теперь, положим нашу канализацию в математическое русло.
| Закон Ома |
Сила тока в цепи пропорциональна напряжению и обратно пропорциональная полному сопротивлению цепи. |
| Закон Ома на практике |
Для примера просчитаем простейшую цепь, состоящую из трех сопротивлений и одного источника. Схему я буду рисовать не так как принято в учебниках по ТОЭ, а ближе к реальной принципиальной схеме, где принимают точку нулевого потенциала – корпус, обычно равный минусу питания, а плюс считают точкой с потенциалом равным напряжению питания. Для начала считаем, что напряжение и сопротивления у нас известны, а значит нам нужно найти ток. Сложим все сопротивления (о правилах сложения сопротивлений читай на врезке), дабы получить общую нагрузку и поделим напряжение на получившийся результат – ток найден! А теперь посмотрим как распределяется напряжение на каждом из сопротивлений. Выворачиваем закон Ома наизнанку и начинаем вычислять. U=I*R поскольку ток в цепи един для всех последовательных сопротивлений, то он будет постоянен, а вот сопротивления разные. Итогом стало то, что Uисточника = U1 +U2 +U3. Исходя из этого принципа можно, например, соединить последовательно 50 лампочек рассчитанных на 4.5 вольта и спокойно запитать от розетки в 220 вольт – ни одна лампочка не перегорит. А что будет если в эту связку, в серединку, всандалить одно здоровенное сопротивление, скажем на КилоОм, а два других взять поменьше – на один Ом? А из расчетов станет ясно, что почти все напряжение выпадет на этом большом сопротивлении.
Закон Кирхгоффа.
| Закон Кирхгоффа на примере |
Согласно этому закону сумма токов вошедших и вышедших из узела равна нулю, причем токи втекающие в узел принято обозначать с плюсом, а вытекающие с минусом. По аналогии с нашей канализацией – вода из одной мощной трубы разбегается по кучи мелких. Данное правило позволяет вычислять примерный потребляемый ток, что иногда бывает просто необходимо при расчете принципиальных схем.
Мощность и потери
Мощность которая расходуется в цепи выражается как произведение напряжения на ток.
Р = U * I
Потому чем больше ток или напряжение, тем больше мощность. Т.к. резистор (или провода) не выполняет какой либо полезной нагрузки, то мощность, выпадающая него это потери в чистом виде. В данном случае мощность можно через закон ома выразить так:
P= R * I2
Как видишь, увеличение сопротивления вызывает увеличение мощности расходующееся на потери, а если возрастает ток, то потери увеличиваются в квадратичной зависимости. В резисторе вся моща уходит в нагрев. По этой же причине, кстати, аккумуляторы нагреваются при работе – у них тоже есть внутреннее сопротивление, на котором и происходит рассеяние части энергии.
Вот для чего аудиофилы для своих сверхмощных звуковых систем берут толстенные медные провода с минимальным сопротивлением, чтобы снизить потери мощности, так как токи там бывают немалые.
Есть закон полного тока в цепи, правда на практике мне он никогда не пригождался, но знать его не помешает, поэтому утяни из сети какой либо учебник по ТОЭ (теоретические основы электротехники) лучше для средних учебных заведений, там все гораздо проще и понятней описано – без ухода в высшую математику.
Часть 2. Резистор. Конденсатор. Индуктивность
Электроника для начинающих: простое введение
Криса Вудфорда. Последнее обновление: 4 марта 2020 г.
Они хранят ваши деньги. Они следят ваше сердцебиение. Они несут звук вашего голоса в чужие дома. Они приносят самолеты на землю и безопасно направлять машины к месту назначения — они даже стреляют подушки безопасности, если у нас возникнут проблемы. Удивительно подумать, сколько вещи, которые «они» действительно делают.«Они» — электроны: крошечные частицы внутри атомов, которые движутся по определенным путям, известным как цепи, несущие электрическую энергию. Одна из величайших вещей людей научились делать в 20 веке, было использовать электроны для управления машины и информацию о процессе. Революция электроники, как это как известно, разгонял компьютер революции, и обе эти вещи изменили многие области нашей жизни. Но как именно наноскопически маленькие частицы, слишком маленькие? видеть, достигать таких грандиозных и драматичных вещей? Возьмем присмотритесь и узнайте!
Фото: Компактная электронная плата веб-камеры.Эта плата содержит несколько десятков отдельных электронных компонентов, в основном небольшие резисторы и конденсаторы, плюс большой черный микрочип (внизу слева), который выполняет большую часть работы.
В чем разница между электричеством и электроникой?
Если вы читали нашу статью об электричестве, вы узнаете, что это своего рода энергия — очень универсальный вид энергии, который мы можем производить и использовать всевозможными способами во многих других. Электричество — это создание электромагнитной энергии обтекать цепь так, чтобы она приводила в движение что-то вроде электродвигателя или нагревательного элемента, электропитание таких устройств, как электромобили, чайники, тостеры и лампы.Как правило, электрические приборы требуют много энергии, чтобы они работают, поэтому они используют довольно большие (и часто довольно опасные) электрические Токи. Нагревательный элемент мощностью 2500 ватт внутри электрочайника работает от тока около 10 ампер. Напротив, электронные компоненты используют токи скорее всего, будет измеряться в долях миллиампер (что составляет тысячные доли ампера). Другими словами, типичный электрический прибор, вероятно, будет использовать токи в десятки, сотни или тысячи раз больше, чем типичный электронный.
Электроника — это гораздо более тонкий вид электричества, в котором крошечные электрические токи (и, теоретически, отдельные электроны) тщательно направлен на гораздо более сложные схемы для обработки сигналов (например, те, которые носят радио и телепрограммы) или хранить и обрабатывать Информация. Представьте что-то вроде микроволновки духовка и легко увидеть разницу между обычным электричество и электроника. В микроволновой печи электричество обеспечивает мощность, генерирующая высокоэнергетические волны для приготовления пищи; электроника контролирует электрическую цепь, которая выполняет приготовление пищи.
Изображение: микроволновые печи питаются от электрических кабелей (серых), которые подключаются к стене. По кабелям подается электричество, питающее сильноточные электрические цепи и слаботочные электронные цепи. Сильноточные электрические цепи питают магнетрон (синий), устройство, которое создает волны, которые готовят вашу пищу. и поверните поворотный стол. Слаботочные электронные схемы (красные) управляют этими мощными цепями, и такие вещи, как цифровой дисплей.
Аналоговая и цифровая электроника
Есть два очень разных способа хранения информации, известные как аналоговый и цифровой.Это звучит как довольно абстрактная идея, но это действительно очень просто. Предположим, вы сделали старомодный снимок кто-то с пленочной камерой. Камера фиксирует поток света в через заслонку спереди в виде узора света и темные участки на химически обработанном пластике. Сцена, в которой ты фотографирование превращается в своего рода мгновенную химическую живопись — «аналогия» того, на что вы смотрите. Вот почему мы говорим, что это аналог способ хранения информации. Но если сфотографировать именно та же сцена с цифровой камерой, камера хранит совсем другую запись.Вместо сохранения узнаваемый узор света и тьмы, он преобразует свет и тьму области в числа и вместо этого сохраняет их. Хранение числового, закодированного версия чего-то известна как цифровая.
Фото: Цифровые технологии: такие большие цифровые часы, как эти, легко и быстро читают бегуны. Фото Джи Л. Скотта любезно предоставлено ВМС США.
Электронное оборудование обычно работает с информацией в любом аналоговом или цифровой формат. В старомодном транзисторном радиоприемнике широковещательные сигналы поступают в схему радиоприемника через закрепленную антенну вне корпуса.Это аналоговые сигналы: это радиоволны, путешествовать по воздуху от дальнего радиопередатчика, который вибрировать вверх и вниз по шаблону, который точно соответствует словам и музыку они несут. Так громкая рок-музыка означает больше сигналов, чем тихая классическая музыка. Радиоприемник сохраняет сигналы в аналоговой форме, поскольку принимает их, усиливает и превращает обратно в звуки, которые вы можете слышать. Но в современном цифровом радио все происходит по-другому. Во-первых, сигналы передаются в цифровом формате. формат — в виде кодированных чисел.Когда они приходят к вашему радио, числа преобразуются обратно в звуковые сигналы. Это совсем другой способ обработки информации и имеет как преимущества, так и недостатки. Как правило, большинство современных форм электронного оборудования (включая компьютеры, сотовые телефоны, цифровые фотоаппараты, цифровые радио, слуховые аппараты и телевизоры) использовать цифровая электроника.
Электронные компоненты
Если вы когда-нибудь смотрели на город из окна небоскреба, вы восхищались всеми крошечными домиками под вами и улицы соединяют их воедино множеством замысловатых способов.каждый здание имеет функцию и улицы, которые позволяют людям путешествовать из одной части города в другую или посещать разные здания в поверните, заставьте все здания работать вместе. Коллекция здания, их расположение и многочисленные связи между это то, что делает динамичный город намного больше, чем сумма его отдельные части.
Цепи внутри электронного оборудования немного похожи на города тоже: они забиты компонентами (похожий на здания), которые выполняют разные работы, и компоненты связаны вместе кабелями или печатными металлическими соединениями (похожий на улицы).В отличие от города, где практически каждое здание уникально и даже два предположительно идентичных дома или офисных блока могут быть тонко разные, электронные схемы состоят из небольшого количества стандартные компоненты. Но, как и LEGO®, эти компоненты вместе в бесконечном количестве разных мест, поэтому они выполнять бесконечное количество разных работ.
Вот некоторые из наиболее важных компонентов, с которыми вы столкнетесь:
Резисторы
Это самые простые компоненты в любой схеме.Их задача — ограничить поток электронов и уменьшить ток или напряжение, протекающие путем преобразования электрической энергии в тепло. Резисторы бывают разных форм и размеров. Переменные резисторы (также известные как потенциометры) имеют дисковый регулятор, поэтому они измените количество сопротивления при их повороте. Регуляторы громкости в в аудиоаппаратуре используются такие переменные резисторы.
Подробнее читайте в нашей основной статье о резисторах.
Фото: Типовой резистор на печатной плате от магнитолы.
Диоды
Электронный аналог улиц с односторонним движением, диоды пропускают электрический ток. через них только в одном направлении. Их также называют выпрямителями. Диоды могут использоваться для изменения переменного тока (обратного тока). и далее по кругу, постоянно меняя направление) на прямое токи (те, которые всегда текут в одном направлении).
Подробнее читайте в нашей основной статье о диодах.
Фото: Диоды похожи на резисторы, но работают по-другому и делать совершенно другую работу.В отличие от резистора, который можно вставить в цепь в любом случае диод должен быть подключен в правильном направлении (соответствует стрелке на этой плате).
Конденсаторы
Эти относительно простые компоненты состоят из двух частей проводящего материала (например, металла), разделенных непроводящий (изолирующий) материал, называемый диэлектриком. Они есть часто используются в качестве таймеров, но они могут преобразовывать электрические токи и другими способами. На радио одна из самых важных должностей, настройка на станцию, которую вы хотите слушать, осуществляется конденсатором.
Подробнее читайте в нашей основной статье о конденсаторах.
Фото: Маленький конденсатор в транзисторной радиосхеме.
Транзисторы
Транзисторы — самые важные компоненты компьютеров. включать и выключать крошечные электрические токи или усиливать их (преобразовывать небольшие электрические токи в гораздо большие). Транзисторы, которые работают поскольку переключатели действуют как память в компьютерах, в то время как транзисторы работают поскольку усилители увеличивают громкость звуков в слуховых аппаратах.когда транзисторы соединены вместе, они образуют устройства, называемые логическими вентилями, которые могут выполнять очень простые формы принятия решений. (Тиристоры немного похожи на транзисторы, но работать по-другому.)
Подробнее читайте в нашей основной статье о транзисторах.
Фотография: Типичный полевой транзистор (FET) на электронной плате.
Оптоэлектронные (оптико-электронные) компоненты
Существуют различные компоненты, которые могут превращать свет в электричество или наоборот.Фотоэлементы (также известные как фотоэлементы) генерируют крошечные электрические токи, когда на них падает свет, и они используются как лучи «волшебных глаз» в различных типах измерительного оборудования, включая некоторые виды дымовых извещателей. Светодиоды (LED) работают в обратном порядке, преобразовывая небольшие электрические токи в свет. Светодиоды обычно используются на приборных панелях стереосистемы. оборудование. Жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи), например, используемые в ЖК-телевизоры с плоским экраном и ноутбук компьютеры, являются более сложными примерами оптоэлектроники.
Фото: Светодиод, установленный в электронной схеме. Это один из Светодиоды, излучающие красный свет внутри оптической компьютерной мыши.
У электронных компонентов есть нечто очень важное. Какую бы работу они ни выполняли, они работают, управляя потоком электронов. через их структуру очень точным образом. Большинство этих компонентов сделаны из цельных частей частично проводящих, частично изолирующих материалы, называемые полупроводниками (описаны подробнее в нашем статья о транзисторах).Потому что электроника предполагает понимание точные механизмы того, как твердые тела пропускают электроны через себя, это иногда называют физикой твердого тела. Вот почему вы часто будете видеть части электронного оборудования, описанные как «твердотельные».
Электронные схемы и платы
Ключ к электронному устройству — это не только его компоненты. содержит, но то, как они расположены в цепях. Простейший возможная схема представляет собой непрерывный цикл, соединяющий два компонента, например на одно колье крепятся две бусины.Аналоговые электронные приборы как правило, имеют гораздо более простые схемы, чем цифровые. Базовый транзистор радио может состоять из нескольких десятков различных компонентов и печатной платы вероятно, не больше, чем обложка книги в мягкой обложке. Но в чем-то как компьютер, в котором используются цифровые технологии, схемы намного больше плотные и сложные и включают сотни, тысячи или даже миллионы отдельный пути. Вообще говоря, чем сложнее схема, тем больше сложные операции, которые он может выполнять.
Фото: Электронная плата внутри компьютерного принтера. Какие электронные компоненты ты видишь здесь? Я могу различить конденсаторы, диоды и интегральные схемы (большие черные детали, которые описаны ниже).
Если вы экспериментировали с простой электроникой, вы знаете, что
Самый простой способ построить схему — просто соединить компоненты вместе
с короткими отрезками медного кабеля. Но чем больше компонентов вам нужно
подключать, тем сложнее становится.Вот почему дизайнеры электроники
обычно выбирают более систематический способ размещения компонентов на том, что
называется монтажная плата. Базовая схема
доска просто
прямоугольник из пластика с медными соединительными дорожками с одной стороны и участками
просверленных отверстий. Вы можете легко соединить компоненты вместе
просунув их в отверстия и используя медь, чтобы связать их
вместе, удаляя при необходимости кусочки меди и добавляя дополнительные провода
сделать дополнительные подключения. Платы этого типа часто
называется «макетная плата».
Электронное оборудование, которое вы покупаете в магазинах, развивает эту идею в дальнейшем использование печатных плат, которые производятся автоматически на заводах. Точная компоновка схемы нанесена химическим способом на пластиковый платы, при этом все медные дорожки создаются автоматически во время производственный процесс. Затем компоненты просто проталкиваются предварительно просверлил отверстия и закрепил на месте своего рода электрически проводящий клей, известный как припой. Схема, изготовленная таким образом называется печатной платой (PCB).
Фото: Пайка компонентов в электронный цепи. Дым, который вы видите, исходит от плавления припоя и превращения его в пар. Синий пластиковый прямоугольник, на который я припаиваю здесь, представляет собой типичную печатную плату, и вы видите, что из нее торчат различные компоненты, в том числе связка резисторов спереди и большая интегральная схема наверху.
Хотя печатные платы — большой шаг вперед по сравнению с печатными платами с ручной разводкой, их все еще довольно сложно использовать, когда вам нужно подключить сотни, тысячи или даже миллионы компонентов вместе.Причина рано компьютеры были такими большими, энергоемкими, медленными, дорогими и ненадежными. потому что их компоненты были соединены вручную в этом по старинке. Однако в конце 1950-х инженеры Джек Килби и Роберт Нойс самостоятельно разработал способ создания электронных Компоненты в миниатюрной форме на поверхности кусочков кремния. С помощью эти интегральные схемы, это быстро стало можно выжать сотни, тысячи, миллионы, а затем и сотни миллионов миниатюрные компоненты на микросхемах кремния размером с ноготь пальца.Так компьютеры стали меньше, дешевле и намного более надежный с 1960-х годов.
Фото: Миниатюризация. Больше вычислительной мощности в микросхеме обработки, которая лежит на моем пальце здесь, чем вы могли бы найти в комнате размером с комнату компьютер 1940-х годов!
Для чего используется электроника?
Электроника теперь настолько распространена, что о ней почти легче думать вещи, которые не используют, чем вещи, которые используют.
Развлечения были одной из первых сфер, получивших выгоду, с радио (и позже телевидение) оба критически в зависимости от прибытия электронные компоненты.Хотя телефон был изобретен до того, как была разработана электроника, современные телефонные системы, сети сотовой связи, и компьютерные сети в сердце Интернета извлекает выгоду из сложная цифровая электроника.
Попробуйте придумать что-нибудь, что не связано с электроникой и вы можете бороться. Ваш автомобильный двигатель вероятно есть электронные схемы в нем — а как насчет спутника GPS навигационное устройство, которое подскажет, куда идти? Даже подушка безопасности в твоей рулевое колесо приводится в действие электронной схемой, которая определяет, когда вам нужна дополнительная защита.
Электронное оборудование спасает нам жизнь и другими способами. Больницы упакованы всевозможными электронными гаджетами, от пульса от мониторов и ультразвуковых сканеров до сложных сканеров головного мозга и рентгеновских машины. Слуховые аппараты были одними из первых устройств, в которых разработка крошечных транзисторов в середине 20-го века, и интегральные схемы все меньшего размера позволили слуховым аппаратам стать с тех пор меньше и мощнее.
Кто бы мог подумать, что у вас есть электроны — почти самые маленькие мог бы когда-либо вообразить — изменит жизни людей во многих важных пути?
Краткая история электроники
- 1874: ирландский ученый Джордж Джонстон Стоуни (1826–1911) предполагает, что электричество должно быть «построено» из крошечных электрических сборы.Он придумал название «электрон» примерно 20 лет спустя.
- 1875: американский ученый Джордж Р. Кэри строит фотоэлемент, который вырабатывает электричество, когда светит Это.
- 1879: англичанин сэр Уильям Крукс (1832–1919) разрабатывает свою электронно-лучевую трубку (похожую на старинную, «ламповое» телевидение) для изучения электроны (которые тогда были известны как «катодные лучи»).
- 1883 г .: выдающийся американский изобретатель Томас Эдисон (1847–1931) открыл термоэлектронную эмиссию (также известную как Эдисон эффект), где электроны испускаются нагретой нитью накала.
- 1887: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) узнал больше о фотоэлектрическом эффекте, связь между светом и электричеством, на которую Кэри наткнулся предыдущее десятилетие.
- 1897: британский физик Дж. Дж. Thomson (1856–1940) показывает, что катодные лучи представляют собой отрицательно заряженные частицы. Вскоре их переименовали в электроны.
- 1904: Джон Эмброуз Флеминг (1849–1945), английский ученый, создает клапан Флеминга (позже переименовал диод). Он становится незаменимым компонентом радиоприемников.
- 1906: американский изобретатель Ли Де Форест (1873–1961), идет на один лучше и разрабатывает улучшенный клапан, известный как триод (или аудион), значительно улучшающий конструкцию радиоприемников. De Фореста часто называют отцом современного радио.
- 1947: американцы Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) разработать транзистор в Bell Laboratories. Это революция в электронике и цифровых технологиях. компьютеры во второй половине 20 века.
- 1958: Работая независимо, американские инженеры Джек Килби (1923–2005) из Texas Instruments и Роберт Нойс (1927–1990) из Fairchild Semiconductor (а позже Intel) разрабатывает интегральные схемы.
- 1971: Марсиан Эдвард (Тед) Хофф (1937–) и Федерико Фаггин (1941–) удается втиснуть все ключевые компоненты компьютера в один чип, на котором производится первый в мире микропроцессор общего назначения Intel 4004.
- 1987: американские ученые Теодор Фултон и Джеральд Долан из Bell Laboratories разрабатывают первый одноэлектронный транзистор.
- 2008: Исследователь Hewlett-Packard Стэнли Уильямс создает первый рабочий мемристор, новый своего рода компонент магнитной цепи, который работает как резистор с памятью, впервые представленный американским физиком Леоном Чуа почти четырьмя десятилетиями ранее (в 1971 году).
Библиотека Genesis
- RU
- ФОРУМ Карта сайта Сообщение об ошибке
- СКАЧАТЬ
Зеркала
Gen.lib.rus.ec Зеркало Tor (только файлы) Libgen.lc Libgen.pw Z-библиотека BookFI.netP2P
Torrents Usenet (* .nzb)Дампы баз данных
gen.lib.rus.ec lgdumps.xyz зеркалоДругое
Настольное приложение Libgen - ЗАГРУЗИТЬ
Загрузить научно-популярный контент
Загрузить художественный контент
Загрузить научную статью
(Логин: пароль посмотрите карту сайта на форуме) - ПОСЛЕДНИЙ
Последние добавленные
Последнее изменение RSS API - ДРУГОЕ
комиксы
Художественная литература
Журналы
Стандарты
Полнотекстовый поиск в контенте LG - ТЕМЫ
- Технологии
- Аэрокосмическое оборудование
- Автоматизация
- Связь: Телекоммуникации
- Связь
- Строительство
- Строительство: цементная промышленность
- Строительство: Ремонт и внутреннее оформление: Сауны
- Строительство: Ремонт и внутреннее оформление
- Строительство: вентиляция и кондиционирование
- Электроника: Электроника
- Электроника: волоконная оптика
- Электроника: оборудование
- Электроника: Бытовая электроника
- Электроника: микропроцессорная техника
- Электроника: Радио
- Электроника: робототехника
- Электроника: обработка сигналов
- Электроника: телекоммуникации
- Электроника: ТВ.Видео
- Электроника: VLSI
- Электроника
- Энергия: возобновляемые источники энергии
- Энергия
- Пищевая промышленность
- Топливные технологии
- Тепло
- промышленное оборудование и технологии
- Отрасль: металлургия
- Инструмент
- Легкая промышленность
- Материалы
- Машиностроение
- Металлургия
- Метрология
- Военная техника: Оружие
- Военная техника
- Ракеты
- Нанотехнологии
- Нефтегазовые технологии: трубопроводы
- Нефтегазовые технологии
- Патентное дело.Изобретательность. Инновация
- Издательство
- Холодильное оборудование
- Нормативная документация
- Охрана и безопасность
- Космические науки
- Транспорт
- Транспорт: авиация
- Транспорт: автомобили, мотоциклы
- Транспорт: Железнодорожный
- Транспорт: Корабли
- Очистка воды
- Арт
- Кино
- Дизайн: Архитектура
- Графика
- Музыка
- Музыка: гитара
- Фото
- Биология
- Антропология
- Антропология: эволюция
- Биостатистика
- Биотехнологии
- Биофизика
- Биохимия
- Биохимия: энолог
- Экология
- Естествознание
- Генетика
- Микробиология
- Молекулярный
- Молекулярная система: биоинформатика
- Растения: сельское и лесное хозяйство
- Вирусология
- Зоология
- Зоология: палеонтология
- Зоология: рыбы
- Бизнес
- Бухгалтерский учет
- Электронная торговля
- Логистика
- Управление
- Маркетинг
- Маркетинг: реклама
- Менеджмент: Управление проектами
- MLM
- Ответственность и деловая этика
- Торговля
- Химия
- Аналитическая химия
- Химическая промышленность
- Неорганическая химия
- Материалы
- Органическая химия
- Пиротехника и взрывчатые вещества
- Фармакология
- Физическая химия
- Компьютеры
- Алгоритмы и структуры данных
- Алгоритмы и структуры данных: криптография
- Алгоритмы и структуры данных: обработка изображений
- Алгоритмы и структуры данных: распознавание образов
- Алгоритмы и структуры данных: цифровые водяные знаки
- Кибернетика
- Кибернетика: искусственный интеллект
- Криптография
- Базы данных
- Информационные системы
- Информационные системы: предприятия ЕС
- Лекции, монографии
- Медиа
- Сеть
- Сеть: Интернет
- Операционные системы
- Организация и обработка данных
- Программирование
- Программирование: библиотеки API
- Программирование: игры
- Программирование: компиляторы
- Программирование: языки моделирования
- Программирование: языки программирования
- Программы: TeX, LaTeX
- Безопасность
- Программное обеспечение: Офисное программное обеспечение
- Программное обеспечение: Adobe Products
- Программное обеспечение: Macromedia Products
- Программное обеспечение: CAD
- Программное обеспечение: Системы: научные вычисления
- Системное администрирование
- Веб-дизайн
- География
- Геодезия.Картография
- Краеведческий
- Краеведение: Туризм
- Метеорология, климатология
- Россия
- Геология
- Гидрогеология
- Горное дело
- Экономика
- Эконометрика
- Инвестиции
- Технологии
