Электротехника и электроника для начинающих: Электроника для начинающих | myblaze.ru — ПромБытТех

Чарльз Платт. Электроника для начинающих

Глава 1. Основы электроники

Данная глава этой книги содержит пять экспериментов. Мне хотелось, чтобы в первом же эксперименте вы в буквальном смысле ощутили электричество. Вы почувствуете электрический ток и откроете природу электрического сопротивления не внутри проводов и компонентов, а в самом мире, который вас окружает.

Эксперименты 2-5 продемонстрируют, как измерить напряжение и электрический ток и, наконец, как изготовить источник электроэнергии при помощи обычных предметов прямо на вашем рабочем столе.

Даже если вы уже кое-что знаете об электронике, я все равно советую вам провести эти эксперименты, прежде чем отважиться на последующие части книги. Они не только увлекательны, но и познавательны, т.к. проясняют некоторые основные концепции электротехники.

Необходимые инструменты

Каждая глава этой книги начинается с изображений и кратких описаний инструментов, оборудования, комплектующих и расходных материалов. Более подробные сведения вы можете почерпнуть из главы 6, где собрана информация обо всех необходимых покупках:

Для приобретения инструментов и оборудования, смотрите раздел главы 6 «Приобретаемые инструменты и оборудование».
Для поиска компонентов смотрите раздел «Компоненты».
Для получения сведений о расходных материалах смотрите раздел «Расходные материалы».
Если вы предпочитаете купить полностью готовый набор комплектующих, которые вам понадобятся, то можете предварительно его заказать. Для более детальной информации смотрите раздел «Наборы».

Инструменты и оборудование, например кусачки или мультиметр, — это те вещи, которые будут нужны вам постоянно. Расходные материалы, такие как провода и припой, будут постепенно тратиться при изготовлении различных устройств, но рекомендованного количества должно быть достаточно для всех экспериментов книги. Комплектующие будут указаны в конкретных разделах и понадобятся при изготовлении описанных там устройств.

…

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.
I = U/R
U – величина напряжения в вольтах.
R – сумма всех сопротивлений в омах.
I – протекающий по цепи ток.

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

Электротехника и электроника для чайников

Курс начинающего электронщика.

Электроника для начинающих, представляет информацию без которой начинающему электронщику не обойтись, понятие электрического тока, описание радиокомпонентов, обозначение на электронных схемах все это основы электроники. Все эти знания пригодятся тебе, когда ты начнешь разрабатывать и собирать электронные схемы.

Осн овы электроники

Ч то нужно для того чтобы самостоятельно изучить электронику совершенно не обладая начальными знаниями как говорится “с нуля”. Нужно желание и большая любовь к тому чем ты занимаешься. А что может дать нам импульс для возникновения столь сильного чувства, это конечно же результат.

Результат можно получить через какое – то время, двигаясь от простого к сложному поднимаясь по ступенькам пирамиды, у которой первые ступени – это основа электроники, только вот не у всех хватит терпения дойти до вершины, поэтому стоит попробовать поступить в обратном порядке.

Когда – то много лет назад я познакомился с “радиохулиганом” (кто не знает – это так называли тех, кто выходил в эфир без официального разрешения, они общались в эфире и крутили музыку Высоцкого и пр.) и меня это увлекло. Я попросил его научить меня как собрать радиоприемник, и он помог мне собрать простой детекторный приемник. Он работал! Принимал несколько радиостанций, радости не было предела, возможно это и был тот результат который не дал мне бросить увлечение. Потом я уже самостоятельно собирал более сложные электронные схемы, в общем то не особо владея знаниями в области электроники, и только со временем постепенно читая книги и журналы из разряда электроника для начинающих постигал сию премудрость. Так что не бойся, пробуй свои силы и у тебя все получится – Это НЕ сложно!

В разделе сайта электроника для начинающих предоставлена краткая и самая необходимая информация, все рассказано простыми словами.

Установка антенн

Кроме занятий по электронике много полезной информации касающееся приема телевизионного сигнала. Телевизионные антенны и все, что нужно знать о них, так же тесты и обзоры оборудования для приема цифрового телевидения.

Сейчас без электричества невозможно представить жизнь. Это не только свет и обогреватели, но и вся электронная аппаратура начиная с самых первых электронных ламп и заканчивая мобильными телефонами и компьютерами. Их работа описывается самыми разными, иногда очень сложными формулами. Но даже самые сложные законы электротехники и электроники в основе своей имеют законы электротехники, которые в институтах, техникумах и училищах изучает предмет «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ).

Основные законы электротехники

Закон Ома — с этого закона начинается изучение ТОЭ и без него не может обойтись ни один электрик. Он гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению Это значит, что чем выше напряжение, поданное на сопротивление, электродвигатель, конденсатор или катушку (при соблюдении других условий неизменными), тем выше ток, протекающий по цепи. И наоборот, чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Закон Джоуля — Ленца. С помощью этого закона можно определить количество тепла, выделившегося на нагревателе, кабеле, мощность электродвигателя или другие виды работ, выполненных электрическим током. Этот закон гласит, что количество тепла, выделяемого при протекании электрического тока по проводнику, прямо пропорциональна квадрату силы тока, сопротивлению этого проводника и времени протекания тока. С помощью этого закона определяется фактическая мощность электродвигателей, а также на основе этого закона работает электросчётчик, по которому мы платим за потреблённую электроэнергию.

Первый закон Кирхгофа. С его помощью рассчитываются кабеля и автоматы защиты при расчёте схем электроснабжения. Он гласит, что сумма токов, приходящих в любой узел равна сумме токов, уходящих из этого узла. На практике приходит один кабель из источника питания, а уходит один или несколько.

Второй закон Кирхгофа. Применяется при подключении нескольких нагрузок последовательно или нагрузки и длинного кобеля. Он также применим при подключении не от стационарного источника питания, а от аккумулятора. Он гласит, что в замкнутой цепи сумма всех падений напряжений и всех ЭДС равна 0.

С чего начать изучение электротехники

Лучше всего изучать электротехнику на специальных курсах или в учебных заведениях. Кроме возможности общаться с преподавателями, вы можете воспользоваться материальной базой учебного заведения для практических занятий. Учебное заведение также выдаёт документ, который будет необходим при устройстве на работу.

Если вы решили изучать электротехнику самостоятельно или вам необходим дополнительный материал для занятий, то есть много сайтов, на которых можно изучить и скачать на компьютер или телефон необходимые материалы.

Видеоуроки

В интернете есть много видеоматериалов, помогающих овладеть основами электротехники. Все видеоролики можно как смотреть онлайн, так и скачать с помощью специальных программ.

Видеоуроки электрика — очень много материалов, рассказывающих о разных практических вопросах, с которыми может столкнуться начинающий электрик, о программах, с которыми приходится работать и об аппаратуре, устанавливаемой в жилых помещениях.

Основы теории электротехники — здесь находятся видеоуроки, наглядно объясняющие основные законы электротехники Общая длительность всех уроков около 3 часов.

Основы электротехники, ноль и фаза, схемы подключения лампочек, выключателей, розеток. Виды инструмента для электромонтажа;
Виды материалов для электромонтажа, сборка электрической цепи;
Подключение выключателя и параллельное соединение;
Монтаж электрической цепи с двухклавишным выключателем. Модель электроснабжения помещения;
Модель электроснабжения помещения с выключателем. Основы техники безопасности.

Книги

Самым лучшим советчиком всегда являлась книга. Раньше необходимо было брать книгу в библиотеке, у знакомых или покупать. Сейчас в интернете можно найти и скачать самые разные книги, необходимые начинающему или опытному электромонтёру. В отличие от видеоуроков, где можно посмотреть, как выполняется то или иное действие, в книге можно держать рядом во время выполнения работы. В книге могут быть справочные материалы, которые не поместятся в видеоурок (как в школе — учитель рассказывает урок, описанный в учебнике, и эти формы обучения дополняют друг друга).

Есть сайты с большим количеством электротехнической литературы по самым разным вопросам — от теории до справочных материалов. На всех этих сайтах нужную книгу можно скачать на компьютер, а позже читать с любого устройства.

Например,

mexalib — разного рода литература, в том числе и по электротехнике

книги для электрика — на этом сайте много советов для начинающего электротехника

электроспец — сайт для начинающих электриков и профессионалов

Библиотека электрика — много разных книг в основном для профессионалов

Онлайн-учебники

Кроме этого, в интернете ест онлайн-учебники по электротехнике и электронике с интерактивным оглавлением.

Это такие, как:

Начальный курс электрика — учебное пособие по электротехнике

Основы электротехники — базовые понятия

Электроника для начинающих — начальный курс и основы электроники

Техника безопасности

Главное при выполнении электротехнических работ, это соблюдение техники безопасности. Если неправильная работа может привести к выходу из строя оборудования, то несоблюдение техники безопасности — к травмам, инвалидности или летальному исходу.

Главные правила — это не прикасаться к проводам, находящимся под напряжением, голыми руками, работать инструментом с изолированными ручками и при отключении питания вывешивать плакат «не включать, работают люди». Для более подробного изучения этого вопроса нужно взять книгу «Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах».

Научиться можно только тому, что любишь.
Гёте И.

«Как самостоятельно изучить электронику с нуля?» — один из самых популярных вопросов на радиолюбительских форумах. При этом те ответы, которые я нашел, когда сам его задавал, мне мало помогли. Поэтому я решил дать свой.

_{Это эссе описывает общий подход к самообучению, а так как оно стало ежедневно получать множество просмотров, то я решил его развить и сделать небольшое руководство по самостоятельному изучению электроники и рассказать как это делаю я. Подписывайся на рассылку — будет интересно!}

Творчество и результат

Чтобы что-то изучить надо это полюбить, гореть интересом и регулярно упражняться. Кажется, я только что озвучил прописную истину. Тем не менее. Для того, чтобы с лёгкостью и удовольствием изучать электронику надо её любить и относится к ней с любопытством и восхищением. Сейчас уже для всех привычно иметь возможность отправить видеосообщение на другой конец земли и мгновенно получить ответ. А это одно из достижений электоники. 100 лет труда тысяч ученых и инженеров.

Как нас обычно учат

Классический подход, который проповедуется в школах и университетах всего мира можно назвать подходом снизу-вверх. Сначала тебе рассказывают что такое электрон, атом, заряд, ток, резистор, конденсатор, индуктивность, заставляют решить сотни задач на нахождение токов в резисторных цепях, потом ещё сложней и т.д. Такой подход схож с восхождением на гору. Но лезть в гору сложней, чем спускаться. И многие сдаются так и не добравшись до вершины. Это верно в любом деле.

А что если спускаться с горы? Главная идея в том, чтобы сначала получить результат, а затем разобрать детально почему работает именно так. Т.е. это классический подход детских радиокружков. Он даёт возможность получить ощущение победы и успеха, которые в свою очередь стимулируют желание изучать электронику дальше. Понимаешь, очень сомнительная польза в изучении одной теории. Надо обязательно практиковаться, так как не все из теории 100% ложится на практику.

Есть такая старая инженерная шутка гласит: «Раз ты хорош в математике, то тебе надо пойти в электронику». Типичная чушь. Электроника — это творчество, новизна идей, практика. И не обязательно впадать в дебри теоритический расчетов, чтобы создавать электронные устройства. Ты вполне можешь освоить необходимые знания самостоятельно. А математику подтянешь в процессе творчества.

Главное — это понять основной принцип, и только потом тонкости. Такой подход просто переворачивает мир самостоятельного изучения. Он не нов. Так рисуют художники: сначала набросок, затем детализация. Так проектируют различные большие системы и т.д. Такой подход похож на «метод тыка», но только если не искать ответа, а тупо повторять одно и тоже действие.

Понравилось устройство? Собирай, разбирайся почему оно сделано именно так и какие идеи заложены в его конструкцию: почему именно эти детали используются, почему именно так соединены, какие принципы используются? А можно ли что-нибудь улучшить или просто заменить какую-нибудь деталь?

Конструирование — это творчество, но ему можно научиться. Для это надо только выполнять простые действия: читать, повторять чужие устройства, обдумывать результат, наслаждаться процессом, быть смелым и уверенным в себе.

Математика в электронике

В радиолюбительском конструировании считать несобственные интегралы вряд ли придётся, но знание закона Ома, правил Кирхгофа, формул делителя тока/напряжения, владение комплексной арифметикой и тригонометрией может пригодиться. Это азы азов. Хочешь уметь больше – люби математику и физику. Это не только полезно, но и чрезвычайно занимательно. Конечно, это не обязательно. Можно делать достаточно крутые устройства вообще ничего этого не зная. Только это будут устройства, придуманные кем-то другим.

Когда я, после очень длительного перерыва, понял, что электроника снова меня зовёт и манит в ряды радиолюбителей, то сразу стало ясно, что мои знания давно уже улетучились, а доступность компонентов и технологий стала шире. Что я стал делать? Путь был только один — признать себя полным нолём и стартовать из ничего: знакомых опытных электронщиков нет, какой-либо программы самообучения тоже нет, форумы я отбросил потому, что они представляют собой свалку информации и отнимают много времени (какой-то вопрос можно там узнать вкратце, но получить цельные знания очень сложно — там все такие важные, что лопнуть можно!)

И тогда япошел самым старым и простым путём: через книги. В хороших книгах тематика обсуждается наиболее полно и нет пустой болтовни. Конечно, в книгах есть и ошибки, и косноязычие. Просто надо знать какие книги читать и в каком порядке. После прочтения хорошо написанных книг и результат будет отличным.

Мой совет прост, но полезен — читайте книги и журналы. Я, к примеру, хочу не только повторять чужие схемы, а уметь конструировать свои. Создавать — это интересно и весело. Именно таким должно быть моё хобби: интересным и занимательным. Да и ваше тоже.

Какие книги помогут освить электронику

Много времени я провел выискивая подходящие книги. И понял, что надо сказать спасибо СССР. Такой массив полезных книг после него остался! СССР можно ругать, можно хвалить. Смотря за что. Так вот за книги и журналы для радиолюбителей и школьников надо благодарить. Тиражи бешеные, авторы отборные. До сих пор можно найти книги для новичков, которые дадут фору всем современным. Поэтому есть смысл пройтись по букинистам и поспрашивать (да и скачать все можно).

Седов Е.А. – Мир электроники – 1990
Борисов. Энциклопедия юного радиолюбителя
Сворень. Электроника. Шаг за шагом
Сворень. Транзисторы. Шаг за шагом. 1971
Айсберг. Радио? Это очень просто!
Айсберг. Транзистор? Это очень просто!
Климчевский Ч. – Азбука радиолюбителя.
Атанас Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике
Эймишен. Электроника? Нет ничего проще.
Б.С.Иванов. Осциллограф – ваш помощник (как работать с осциллографом)
В. Новопольский – Работа с осциллографом
Хабловски. И. Электроника в вопросах и ответах
Никулин, Повный. Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Ревич. Занимательная электроника
Колдунов. Радиолюбительская азбука
Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике
Радиоэлектроника. Понемногу – обо всём.
Колдунов. Радиолюбительская азбука
Бессонов В.В. Электроника для начинающих и не только
В. Новопольский – Работа с осциллографом
Тигранян. Хрестоматия радиолюбителя

Это мой список книг для самых «маленьких». Обязательно следует пролистывать и журналы Радио с 70х по 90е гг. После этого можно уже читать:

Гендин. Советы по конструированию
Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники.
Кауфман, Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике
Ленк. Электронные схемы. руководство
Волович Г. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств
Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд.
Шустов М. А. Практическая схемотехника.
Гаврилов С.А.-Полупроводниковые схемы. Секреты разработчика
Барнс. Эллектронное конструирование
Миловзоров. Элементы информационных систем
Ревич. Практическое программирвоание МК AVR
Белов. Самоучитель по Микропроцессорной технике
Суэмацу. Микрокомпьютерные системы управления. Первое знакомство
Ю.Сато. Обработка сигналов
Д.Харрис, С.Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера
Янсен. Курс цифровой электроники

Думаю, эти книги ответят на множество вопросов. Более специальные знания можно почерпнуть из более специальных книг: по аудиоусилителям, по микроконтроллерам и т.д.

И конечно же нужно практиковаться. Без паяльника вся теория в прорубь. Это как водить машину в голове.
Кстати, более подробные обзоры некоторых книг из списка выше можешь прочитать в разделе «Читалка».

Что еще следует делать?

Учиться читать схемы устройств! Учиться анализировать схему и стараться понять как работает устройство. Этот навык приходит только с тренировкой. Начинать надо с самых простых схем, постепенно наращивая сложность. Благодаря этому ты не только изучишь обозначения радиоэлементов на схемах, но и научишься их анализировать, а также запомнишь ходовые приемы и решения.

Дорого ли заниматься электроникой

К сожалению, деньги потребуются! Радиолюбительство не самое дешевое хобби и потребуется некоторый минимум фин. вложений. Но начать можно практически без вложений: книги можно доставать буккросингах или брать в библиотеках, читать в электронном виде, приборы можно купить для начала самые простые, а более продвинутые купить тогда, когда будет не хватать возможностей простых приборов.

Сейчас купить можно всё: осциллограф, генератор, источник питания и другие измерительные приборы для домашней лаборатории — всё это следует со временем приобрести (или сделать самому то, что в домашних условиях сделать можно)

Но когда ты маленький и начинающий можно обойтись пальником и деталями из сломанный техники, которую кто-нибудь выкидывает или просто валялась дома давно без дела. Главное иметь желание! А остальное приложится.

Что делать, если не получается?

Продолжать! Редко что-то получается хорошо с первого раза. А бывает так, что результатов нет и нет — будто упёрся в невидимый барьер. Кто-то этот барьер преодолевает за полгода-год, а другие только через несколько лет.

Если сталкиваешься со сложностями, то не надо рвать волосы и думать о себе, что ты самый тупой на свете, так как Вася понимает, что такое обратный ток коллектора, а вот ты все никак не можешь понять почему он играет роль. Может быть Вася просто надувает щёки, а сам ни бум-бум =)

Качествои и скорость самообучения зависят не только от личных способностей, но и от окружения. Вот тут надо радоваться существованию форумов. На них все таки встречаются (и часто) вежливые профессионалы, готовые с радостью учить новичков. _{(Есть еще всякие грымзы, но считаю таких людей потерянной веткой эволюции. Мне их жаль. загибать пальцы — это понты самого низкого уровня. Лучше просто молчать)}

Полезные программы

Обязательно следует ознакомиться с САПРами: рисовалками принципиальных схем и печатных плат, симуляторами, — полезные и удобные программы (Eagele, SprintLayout и т.д.). Я выделил на сайте целый раздел под них. Время от времени там будут появляться материалы по работе с программами, которые использую сам.

И самое главное — испытывайте радость творчества от радиолюбительства! На мой взгляд к любому делу следует относится как к игре. Тогда оно будет и занимательным и познавательным.

О практике

Обычно каждый радиолюбитель всегда знает какое устройство хочет сделать. Но если ты еще не определился, то я посоветую собрать источник питания, разобраться для чего нужна и как работает каждая его часть. Затем можно обратить внимание на усилители. И собрать, например, аудиоусилитель.

Можно поэксперементировать с самыми простыми электрическими цепями: делителем напряжения, диодным выпрямителем, фильтрами ВЧ/СЧ/НЧ, транзистором и однотранзисторными каскадами, простейшими цифровыми схемами, конденсаторами, индуктивностями. Всё это пригодится в дальнейшем, а знание таких основных цепей и компонентов придаст уверенность в своих силах.

Когда шаг за шагом идешь от простейшего к более сложному, тогда знания порционно накладываются друг на друга и легче освоить более сложные темы. Но иногда не ясно из каких кирпичиков и как следует сложить здание. Поэтому иногда следует действовать наоборот: поставить цель собрать какое-нибудь устройство и освоить множество вопросов при его сборке.

Электроника для начинающих (часть 1)

Электроника для начинающих — это готовый набор различных электронных компонентов, который позволит вам пройти первые 11 экспериментов по второму изданию хитовой книги от Чарльза Платта (продаётся отдельно).

Набор будет интересен взрослым и подросткам, кто пока ещё мало понимает в схемотехнике, но хочет разобраться с электричеством, различными компонентами и тем, как создаются электронные устройства. Вы разберётесь со всем этим не через сухую теорию, а в увлекательной форме, через серию небольших проектов, которые создадите своими руками: книга Чарльза Платта рассчитана именно на это.

Электроника для начинающих поставляется в красочной коробке, поэтому набор может послужить полезным и презентабельным подарком для пытливых умов в возрасте от 10 лет.

Эксперименты

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!
Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!
Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь
Эксперимент 4. Переменное сопротивление
Эксперимент 5. Давайте изготовим гальванический элемент
Эксперимент 6. Обычные переключатели
Эксперимент 7. Исследование реле
Эксперимент 8. Генератор на основе реле
Эксперимент 9. Время и конденсаторы
Эксперимент 10. Транзисторные переключатели
Эксперимент 11. Свет и звук

Когда с первыми 11 экспериментами будет покончено, можно переходить ко второй части набора, которая содержит дополнительные компоненты, позволяющие дойти до 25-го эксперимента.

Комплектация

В состав входят сотни компонентов нескольких десятков видов. Если вы захотите собрать всё необходимое самостоятельно, вам понадобится не один день и поход в десяток магазинов. Мы упростили задачу, собрав все компоненты в этой коробке:

10× Резистор (470 Ом)
10× Резистор (1 кОм)
10× Резистор (2,2 кОм)
1× Резистор (4,7 кОм)
1× Резистор (10 кОм)
1× Резистор (100 кОм)
1× Резистор (220 кОм)
1× Резистор (1 МОм)
2× Переменный резистор (потенциометр) 16 мм (1 кОм)
1× Переменный резистор (потенциометр) 16 мм (500 кОм)
10× Конденсатор керамический (10 нФ)
10× Конденсатор керамический (100 нФ)
10× Конденсатор электролитический (1 мкФ)
10× Конденсатор электролитический (3,3 мкФ)
10× Конденсатор электролитический (33 мкФ)
10× Конденсатор электролитический (10 мкФ)
10× Конденсатор электролитический (100 мкФ)
10× Конденсатор электролитический (220 мкФ)
1× Конденсатор электролитический (1000 мкФ)
4× Кнопка тактовая
5× Предохранители стеклянные
8× Светодиод 5 мм (Красный)
4× Светодиод 5 мм (Жёлтый)
10× Транзисторы 2N2222
1× Динамик HSP3040A
2× Реле (12 В)
2× Тумблер
5× Провода с крокодилами
1× Соединительные провода «папа-папа»
1× Разъём для батарейки Крона
1× Батарейный отсек 1 AA
1× Breadboard
1× Импульсный блок питания (500 мА)

В дополнение рекомендуем

Саму книгу «Электроника для начинающих».
6 любых батареек АА (пальчиковых). Они используются, как источник питания в большинстве экспериментов.
Батарейку «Крона». Она применяется в нескольких экспериментах.
Мультиметр. Он просто необходим для прохождения экспериментов, поэтому, если у вас такого ещё нет, понадобится его приобрести или у кого-нибудь одолжить.
Бокорезы. Они сделают работу с новыми компонентами приятнее.
Вторую часть набора, чтобы можно было сразу же продолжить эксперименты, следующие за одиннадцатым.

Ресурсы

Видеообзор набора:

Как самостоятельно изучить электронику с нуля?

Научиться можно только тому, что любишь.
Гёте И.

Творчество и результат

Типичный подход к обучению

Математика в электронике

Книги по электронике

Дорого ли заниматься электроникой?

Что делать, если не получается?

О практике

Творчество и результат

Чтобы что-то изучить надо это полюбить, гореть интересом и регулярно упражняться. Кажется, я только что озвучил прописную истину… Тем не менее. Для того, чтобы с лёгкостью и удовольствием изучать электронику надо её любить и относится к ней с любопытством и восхищением. Сейчас уже для всех привычно иметь возможность отправить видеосообщение на другой конец земли и мгновенно получить ответ. А это одно из достижений электоники. 100 лет труда тысяч ученых и инженеров.

Как нас обычно учат

Главное — это понять основной принцип, и только потом тонкости. Такой подход просто переворачивает мир самостоятельного изучения. Он не нов. Так рисуют художники: сначала набросок, затем детализация. Так проектируют различные большие системы и т.д. Такой подход похож на «метод тыка», но только если не искать ответа, а тупо повторять одно и тоже действие.

Математика в электронике

В радиолюбительском конструировании считать несобственные интегралы вряд ли придётся, но знание закона Ома, правил Кирхгофа, формул делителя тока/напряжения, владение комплексной арифметикой и тригонометрией может пригодиться. Это азы азов. Хочешь уметь больше — люби математику и физику. Это не только полезно, но и чрезвычайно занимательно. Конечно, это не обязательно. Можно делать достаточно крутые устройства вообще ничего этого не зная. Только это будут устройства, придуманные кем-то другим.

Какие книги помогут освить электронику

Ниже мой список книг для начинающих изучать электронику:

Седов Е.А. — Мир электроники — 1990

Борисов. Энциклопедия юного радиолюбителя

Сворень. Электроника. Шаг за шагом

Сворень. Транзисторы. Шаг за шагом. 1971

Айсберг. Радио? Это очень просто!

Айсберг. Транзистор? Это очень просто!

Климчевский Ч. — Азбука радиолюбителя.

Атанас Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике

Эймишен. Электроника? Нет ничего проще.

Б.С.Иванов. Осциллограф — ваш помощник (как работать с осциллографом)

В. Новопольский — Работа с осциллографом

Хабловски. И. Электроника в вопросах и ответах

Никулин, Повный. Энциклопедия начинающего радиолюбителя

Ревич. Занимательная электроника

Колдунов. Радиолюбительская азбука

Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике

Радиоэлектроника. Понемногу — обо всём.

Колдунов. Радиолюбительская азбука

Бессонов В.В. Электроника для начинающих и не только

В. Новопольский — Работа с осциллографом

Тигранян. Хрестоматия радиолюбителя

Гендин. Советы по конструированию

Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники.

Кауфман, Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике

Ленк. Электронные схемы. руководство

Волович Г. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств

Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд.

Шустов М. А. Практическая схемотехника.

Гаврилов С.А.-Полупроводниковые схемы. Секреты разработчика

Барнс. Эллектронное конструирование

Миловзоров. Элементы информационных систем

Ревич. Практическое программирвоание МК AVR

Белов. Самоучитель по Микропроцессорной технике

Суэмацу. Микрокомпьютерные системы управления. Первое знакомство

Ю.Сато. Обработка сигналов

Д.Харрис, С.Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера

Янсен. Курс цифровой электроники

Что еще следует делать?

Дорого ли заниматься электроникой

Что делать, если не получается?

Качествои и скорость самообучения зависят не только от личных способностей, но и от окружения. Вот тут надо радоваться существованию форумов. На них все таки встречаются (и часто) вежливые профессионалы, готовые с радостью учить новичков._{(Есть еще всякие грымзы, но считаю таких людей потерянной веткой эволюции. Мне их жаль. загибать пальцы — это понты самого низкого уровня. Лучше просто молчать)}

Полезные программы

О практике

Да прибует с тобой Ом, Ампер и Вольт:

Учебник по электротехнике для чайников

Существует множество понятий, которые нельзя увидеть собственными глазами и потрогать руками. Наиболее ярким примером служит электротехника, состоящая из сложных схем и малопонятной терминологии. Поэтому очень многие просто отступают перед трудностями предстоящего изучения этой научно-технической дисциплины.

Получить знания в этой области помогут основы электротехники для начинающих, изложенные доступным языком. Подкрепленные историческими фактами и наглядными примерами, они становятся увлекательными и понятными даже для тех, кто впервые столкнулся с незнакомыми понятиями. Постепенно продвигаясь от простого к сложному, вполне возможно изучить представленные материалы и использовать их в практической деятельности.

Понятия и свойства электрического тока

Электрические законы и формулы требуются не только для проведения каких-либо расчетов. Они нужны и тем, кто на практике выполняет операции, связанные с электричеством. Зная основы электротехники можно логическим путем установить причину неисправности и очень быстро ее устранить.

Суть электрического тока заключается в движении заряженных частиц, переносящих электрический заряд от одной до другой точки. Однако при беспорядочном тепловом движении заряженных частиц, по примеру свободных электронов в металлах, переноса заряда не происходит. Перемещение электрического заряда через поперечное сечение проводника происходит лишь при условии участия ионов или электронов в упорядоченном движении.

Электрический ток всегда протекает в определенном направлении. О его наличии свидетельствуют специфические признаки:

Нагревание проводника, по которому протекает ток.
Изменение химического состава проводника под действием тока.
Оказание силового воздействия на соседние токи, намагниченные тела и соседние токи.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. В первом случае все его параметры остаются неизменными, а во втором – периодически происходит изменение полярности от положительной к отрицательной. В каждом полупериоде изменяется направление потока электронов. Скорость таких периодических изменений представляет собой частоту, измеряемую в герцах

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Закон Ома

Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

Сила тока: I = U/R (ампер).
Напряжение: U = I x R (вольт).
Сопротивление: R = U/I (ом).

Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления. Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках. Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.

Энергия и мощность в электротехнике

В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность, связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме. В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.

Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени. Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор. Этот параметр вычисляется по формуле P = I x U, единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.

Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.

Электрика для чайников: основы электроники

Основные законы электротехники

С чего начать изучение электротехники

Видеоуроки

Основы электротехники, ноль и фаза, схемы подключения лампочек, выключателей, розеток. Виды инструмента для электромонтажа;
Виды материалов для электромонтажа, сборка электрической цепи;
Подключение выключателя и параллельное соединение;
Монтаж электрической цепи с двухклавишным выключателем. Модель электроснабжения помещения;
Модель электроснабжения помещения с выключателем. Основы техники безопасности.

Книги

Например,

mexalib — разного рода литература, в том числе и по электротехнике

книги для электрика — на этом сайте много советов для начинающего электротехника

электроспец — сайт для начинающих электриков и профессионалов

Библиотека электрика — много разных книг в основном для профессионалов

Онлайн-учебники

Кроме этого, в интернете ест онлайн-учебники по электротехнике и электронике с интерактивным оглавлением.

Это такие, как:

Начальный курс электрика — учебное пособие по электротехнике

Основы электротехники — базовые понятия

Электроника для начинающих — начальный курс и основы электроники

Техника безопасности

Электронная книга в формате PDF . Имеется возможность распечатать ее на принтере.

Автор книги – Труб Иосиф Израилевич Инженер-электрик. Работал в электрических сетях. Специализировался на устройствах релейной защиты и электроавтоматики. Автор двух книг из серии «Библиотека электромонтёра». Публиковался в электротехнических журналах. В настоящее время проживет в Израиле.

Электротехника для чайников |

Видео версия статьи:

Начнем пожалуй с понятия электричества. Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В качестве частиц могут выступать свободные электроны металла, если ток течет по металлическому проводу, или ионы, если ток течет в газе или жидкости.
Есть ещё ток в полупроводниках, но это отдельная тема для разговора. Как пример можно привести высоковольтный трансформатор из микроволновки – сначала электроны бегут по проводам, затем ионы движутся между проводами, соответственно сначала ток идет через металл, а потом через воздух. Вещество называются проводником или полупроводником, если в нём есть частицы, способные переносить электрический заряд. Если таких частиц нет, то такое вещество называется диэлектриком, оно не проводит электричество. Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q в кулонах.
Единица измерения силы тока называется Ампер и обозначается буковой I, ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду, то есть грубо говоря сила тока измеряется в кулонах секунду. И по сути сила тока это количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника. Чем больше заряженных частиц бежит по проводу, тем соответственно больше ток.
Чтобы заставить заряженные частицы перемещаться от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Напряжение измеряется в вольтах и обозначается буквой V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж. Согласен, немного непонятно.
Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под действием силы тяжести вытекает через трубу. Пусть вода – это электрический заряд, высота водяного столба – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток. Точнее не скорость потока, а количество вытекающей за секунду воды. Вы понимаете, что чем выше уровень воды, тем больше будет давление внизу А чем выше давление внизу, тем больше воды вытечет через трубу, потому что скорость будет выше.. Аналогично чем выше напряжение, тем больший ток будет течь в цепи.
Зависимость между всеми тремя рассмотренными величинами в цепи постоянного тока определяет закон ома, который выражается вот такой формулой, и звучит как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению. Чем больше сопротивление, тем меньше ток, и наоборот.
Добавлю ещё пару слов про сопротивление. Его можно измерить, а можно посчитать. Допустим у нас есть проводник, имеющий известную длину и площадь поперечного сечения. Квадратный, круглый, неважно. Разные вещества имеют разное удельное сопротивление, и для нашего воображаемого проводника существует вот такая формула, определяющая зависимость между длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением. Удельное сопротивление веществ можно найти в интернете в виде таблиц. Можно опять же провести аналогию с водой: вода течёт по трубе, пусть труба имеет удельную шершавость. Логично предположить, что чем длиннее и уже труба, тем меньше воды будет по ней протекать за единицу времени. Видите, как всё просто? Формулу даже запоминать не нужно, достаточно представить себе трубу с водой.
Что касается измерения сопротивления, то нужен прибор, омметр. В наше время более популярны универсальные приборы – мультиметры, они измеряют и сопротивление, и ток, и напряжение, и ещё кучу всего. Давайте проведём эксперимент. Я возьму отрезок нихромовой проволоки известной длины и площади сечения, найду удельное сопротивление на сайте где я её купил и посчитаю сопротивление. Теперь этот же кусочек измерю при помощи прибора. Для такого маленького сопротивления мне придется вычесть сопротивление щупов моего прибора, которое равно 0.8 Ом. Вот так вот!
Шкала мультиметра разбита по размерам измеряемых величин, это сделано для более высокой точности измерения. Если я хочу измерить резистор с номиналом 100 кОм, я ставлю рукоятку на большее ближайшее сопротивление. В моём случае это 200 килоом. Если хочу измерить 1 килоом, то ставлю на 2 ком. Это справедливо для измерения остальных величин. То есть на шкале отложены пределы измерения, в который нужно попасть.
Давайте продолжим развлекаться с мультиметром и попробуем измерить остальные изученные величины. Возьму несколько разных источников постоянного тока. Пусть это будет блок питания на 12 вольт, юсб порт и трансформатор, который в своей молодости сделал мой дед. Напряжение на этих источниках мы можем измерить прямо сейчас, подключив вольтметр параллельно, то есть непосредственно к плюсу и к минусу источников. С напряжением всё понятно, его можно взять и измерить. А вот чтобы измерить силу тока, нужно создать электрическую цепь, по которой будет протекать ток. В электрической цепи обязательно должен быть потребитель, или нагрузка. Давайте подключим потребитель к каждому источнику. Кусочек светодиодной ленты, моторчик и резистор на (160 ом).
Давайте измерим ток, протекающий в цепях. Для этого переключаю мультиметр в режим измерения силы тока и переключаю щуп во вход для тока. Амперметр подключается в цепь последовательно измеряемому объекту. Вот схема, её тоже следует помнить и не путать с подключением вольтметра. Кстати существует такая штуковина как токовые клещи. Они позволяют измерять силу тока в цепи без подключения непосредственно к цепи. То есть не нужно отсоединять провода, просто накидываешь их на провод и они измеряют. Ну ладно, вернёмся к нашему обычному амперметру.
Итак, я измерил все токи. Теперь мы знаем, какой ток потребляется в каждой цепи. Здесь у нас светятся светодиоды, здесь крутится моторчик а здесь…. Так стоять, а че делает резистор? Он не поёт нам песни, не освещает комнату и не вращает никакой механизм. Так на что он тратит целых 90 миллиампер? Так не пойдёт, давайте разбираться. Слышь ты! Ау, он горячий! Так вот куда расходуется энергия! А можно ли как-то посчитать, что здесь за энергия? Оказывается – можно. Закон, описывающий тепловое действие электрического тока был открыт в 19 веке двумя учеными, джеймсом джоулем и эмилием ленцем. Закон назвали закон джоуля ленца. Он выражается вот такой формулой, и численно показывает, сколько джоулей энергии выделяется в проводнике, в котором течёт ток, за единицу времени. Из этого закона можно найти мощность, которая выделяется на этом проводнике, мощность обозначается английской буквой Р и измеряется в ваттах. Я нашёл вот такую очень крутую табличку, которая связывает все изученные нами на этот момент величины.
Таким образом у меня на столе электрическая мощность идёт на освещение, на совершение механической работы и на нагрев окружающего воздуха. Кстати именно на этом принципе работают различные нагреватели, электрочайники, фены, паяльники и прочее. Там везде стоит тоненькая спираль, которая нагревается под действием тока.
Этот момент стоит учитывать при подведении проводов к нагрузке, то есть прокладка проводки к розеткам по квартире тоже входит в это понятие. Если вы возьмете для подведения к розетке слишком тонкий провод и подключите в эту розетку компьютер, чайник и микроволновку, то провод может нагреться вплоть до возникновения пожара. Поэтому есть вот такая табличка, которая связывает площадь поперечного сечения проводов с максимальной мощностью, которая по этим проводам будет идти. Если вздумаете тянуть провода – не забудьте об этом.
Также в рамках этого выпуска хотелось бы напомнить особенности параллельного и последовательного соединения потребителей тока. При последовательном соединении сила тока одинакова на всех потребителях, напряжение разделилось на части, а общее сопротивление потребителей представляет собой сумму всех сопротивлений. При параллельном соединении напряжение на всех потребителях одинаково, сила тока разделилась, а общее сопротивление вычисляется вот по такой формуле.
Из этого вытекает один очень интересный момент, который можно использовать для измерения силы тока. Допустим нужно измерить силу тока в цепи около 2 ампер. Амперметр с этой задачей не справляется, поэтому можно использовать закон ома в чистом виде. Знаем, что сила тока одинакова при последовательном соединении. Возьмём резистор с очень маленьким сопротивлением и вставим его последовательно нагрузке. Измерим на нём напряжение. Теперь, пользуясь законом ома, найдём силу тока. Как видите, она совпадает с расчётом ленты. Здесь главное помнить, что этот добавочный резистор должен быть как можно меньшего сопротивления, чтобы оказывать минимальное влияние на измерения.
Есть ещё один очень важный момент, о котором нужно знать. Все источники имеют максимальный отдаваемый ток, если этот ток превысить – источник может нагреться, выйти из строя, а в худшем случае ещё и загореться. Самый благоприятный исход это когда источник имеет защиту от перегрузки по току, в таком случае он просто отключит ток. Как мы помним из закона ома, чем меньше сопротивление, тем выше ток. То есть если взять в качестве нагрузки кусок провода, то есть замкнуть источник самого на себя, то сила тока в цепи подскочит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Если вы помните начало выпуска, то можете провести аналогию с водой. Если подставить нулевое сопротивление в закон ома то мы получим бесконечно большой ток. На практике такое конечно не происходит, потому что источник имеет внутреннее сопротивление, которое подключено последовательно. Этот закон называется закон ома для полной цепи. Таким образом ток короткого замыкания зависит от величины внутреннего сопротивления источника.
Сейчас давайте вернёмся к максимальному току, который может выдать источник. Как я уже говорил, силу тока в цепи определяет нагрузка. Многие писали мне вк и задавали примерно вот такой вопрос, я его слегка утрирую: саня, у меня есть блок питания на 12 вольт и 50 ампер. Если я подключу к нему маленький кусочек светодиодной ленты, она не сгорит? Нет, конечно же она не сгорит. 50 ампер – это максимальный ток, который способен выдать источник. Если ты подключишь к нему кусочек ленты, она возьмёт свои ну допустим 100 миллиампер, и все. Ток в цепи будет равен 100 миллиампер, и никто никуда не будет гореть. Другое дело, если возьмёшь километр светодиодной ленты и подключишь его к этому блоку питания, то ток там будет выше допустимого, и блок питания скорее всего перегреется и выйдет из строя. Запомните, именно потребитель определяет величину тока в цепи. Этот блок может выдать максимум 2 ампера, и когда я закорачиваю его на болтик, с болтиком ничего не происходит. А вот блоку питания это не нравится, он работает в экстремальных условиях. А вот если взять источник, способный выдать десятки ампер, такая ситуация не понравится уже болтику.
Давайте для примера произведём расчёт блока питания, который потребуется для питания известного отрезка светодиодной ленты. Итак, закупили мы у китайцев катушку светодиодной ленты и хотим запитать три метра этой самой ленты. Для начала идём на страницу товара и пытаемся найти, сколько ватт потребляет один метр ленты. Эту информацию я найти не смог, поэтому есть вот такая табличка. Смотрим, что у нас за лента. Диоды 5050, 60 штук на метр. И видим, что мощность составляет 14 ватт на метр. Я хочу 3 метра, значит мощность будет 42 ватта. Блок питания желательно брать с запасом на 30% по мощности, чтобы он не работал в критическом режиме. В итоге получаем 55 ватт. Ближайший подходящий блок питания будет на 60 ватт. Из формулы мощности выражаем силу тока и находим её, зная, что светодиоды работают при напряжении 12 вольт. Выходит, нам нужен блок с током 5 ампер. Заходим, например, на али, находим, покупаем.
Очень важно знать потребляемый ток при изготовлении всяких USB самоделок. Максимальный ток, который можно взять от USB, составляет 500 миллиампер, и его лучше не превышать.
И напоследок коротенько о технике безопасности. Здесь вы можете видеть, до каких значений электричество считается неопасным для жизни человека.

Базовая электроника

: 20 ступеней (с изображениями)

Список деталей:
2N3904 Транзистор PNP
2N3906 Транзистор NPN
47 Ом — резистор 1/4 Вт
1 кОм — резистор 1/4 Вт
470 кОм — 1/4 Ваттный резистор
Электролитический конденсатор 10 мкФ
Керамический дисковый конденсатор 0,01 мкФ
Красный светодиод 5 мм
Держатель батареи 3 В AA

Дополнительно:
10 кОм — резистор 1/4 Вт
Потенциометр 1 М

Следующая схема может показаться устрашающей, но она на самом деле довольно прямолинейно.Он использует все части, которые мы только что рассмотрели, для автоматического мигания светодиода.

Для схемы подойдут любые NPN- или PNP-транзисторы общего назначения, но если вы захотите следовать их указаниям дома, я использую транзисторы 293904 (NPN) и 2N3906 (PNP). Я узнал их расположение выводов, просмотрев их таблицы данных. Хороший источник для быстрого поиска таблиц — Octopart.com. Просто найдите номер детали, и вы должны найти изображение детали и ссылку на техническое описание.

Например, из таблицы данных транзистора 2N3904 я быстро смог увидеть, что контакт 1 был эмиттером, контакт 2 был базой, а контакт 3 был коллектором.

За исключением транзисторов, все резисторы, конденсаторы и светодиоды должны легко подключаться. Однако в схеме есть одна хитрость. Обратите внимание на полуарку возле транзистора. Эта дуга указывает на то, что конденсатор перепрыгивает через дорожку от батареи и вместо этого подключается к базе транзистора PNP.

Также при построении схемы не забывайте, что электролитические конденсаторы и светодиоды поляризованы и будут работать только в одном направлении.

После того, как вы закончите построение схемы и включите питание, он должен мигать. Если он не мигает, внимательно проверьте все соединения и ориентацию всех частей.

Уловка для быстрой отладки схемы — это подсчет компонентов в схеме по сравнению с компонентами на вашей макетной плате. Если они не совпадают, вы что-то упустили. Вы также можете проделать тот же трюк с подсчетом количества объектов, подключенных к определенной точке цепи.

Как только он заработает, попробуйте изменить номинал резистора 470K.Обратите внимание, что при увеличении значения этого резистора светодиод мигает медленнее, а при его уменьшении светодиод мигает быстрее.

Причина этого в том, что резистор управляет скоростью, с которой конденсатор 10 мкФ заполняется и разряжается. Это напрямую связано с миганием светодиода.

Замените этот резистор потенциометром 1M, подключенным последовательно с резистором 10K. Подключите его так, чтобы одна сторона резистора подключалась к внешнему контакту потенциометра, а другая сторона подключалась к базе транзистора PNP.Центральный штифт потенциометра должен быть заземлен. Частота мигания теперь меняется, когда вы поворачиваете ручку и проходите через сопротивление.

Введение в базовую электронику, электронные компоненты и проекты

Изучить основы электроники и создавать собственные проекты намного проще, чем вы думаете. В этом руководстве мы дадим вам краткий обзор общих электронных компонентов и объясним их функции. Затем вы узнаете о схематических диаграммах и о том, как они используются для проектирования и построения схем.И, наконец, вы примените эту информацию, создав свою первую базовую схему.

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ КНИГА (PDF) — Информационный пакет Makerspace

Перед тем, как начать, убедитесь, что ваш электронный рабочий стол правильно настроен. Рабочее место не должно быть необычным, и вы даже можете собрать свой собственный электронный верстак.

Электронные компоненты могут быть небольшими, и рекомендуется держать все в порядке. Самый популярный вариант — использовать прозрачные пластиковые ящики для хранения деталей.Кроме того, вы можете использовать пластиковые ящики для хранения, которые свешиваются на стойку или помещаются на полку.

Теперь, когда у вас есть хорошее рабочее место, пора снабдить его необходимыми инструментами и оборудованием. Это неполный список, но он выделяет наиболее распространенные элементы, используемые в электронике.

Макет

Макетные платы — важный инструмент для создания прототипов и временных схем. Эти платы содержат отверстия для вставки проводов и компонентов.Поскольку они временны, они позволяют создавать схемы без пайки. Отверстия в макете соединены рядами по горизонтали и вертикали, как показано ниже.

Цифровой мультиметр

Мультиметр — это устройство, которое используется для измерения электрического тока (амперы), напряжения (вольт) и сопротивления (Ом). Он отлично подходит для поиска и устранения неисправностей в цепях и может измерять как переменное, так и постоянное напряжение. Прочтите этот пост, чтобы узнать больше о том, как использовать мультиметр.

Держатели батарей

Батарейный отсек — пластиковый корпус, вмещающий батарейки от 9В до AA. Некоторые держатели закрыты и могут иметь встроенный выключатель.

Тестовые провода (зажимы типа «крокодил»)

Измерительные провода отлично подходят для соединения компонентов вместе для проверки цепи без пайки.

Кусачки

Кусачки необходимы для снятия изоляции с многожильных и одножильных медных проводов.

Набор прецизионных отверток

Прецизионные отвертки также называются ювелирными отвертками и обычно поставляются в комплекте. Преимущество этих отверток перед обычными — точные наконечники каждой отвертки. Это очень удобно при работе с электроникой, содержащей крошечные винты.

Третья рука помощи

При работе с электроникой кажется, что рук никогда не хватает, чтобы все удержать. Вот где приходит помощь (третья рука).Отлично подходит для удержания печатных плат или проводов при пайке или лужении.

Тепловая пушка

Термоусадочный пистолет используется для усадки пластиковых трубок, известных как термоусадка, для защиты оголенных проводов. Термоусадочная лента, которую называют изолентой электроники, пригодится в самых разных областях применения.

Перемычка

Эти провода используются с макетными платами и макетными платами и обычно представляют собой одножильный провод 22-28 AWG. Провода перемычки могут иметь концы «папа» или «мама» в зависимости от того, как их нужно использовать.

Паяльник

Когда пришло время создать постоянную цепь, вам нужно спаять части вместе. Для этого вам понадобится паяльник. Конечно, паяльник бесполезен, если к нему нет припоя. Вы можете выбрать припой с содержанием свинца или без свинца нескольких диаметров.

Теперь пора поговорить о различных компонентах, которые воплощают в жизнь ваши электронные проекты. Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных компонентов и функций, которые они выполняют.

Переключатель

Переключатели

бывают разных видов, например, кнопочные, кулисные, мгновенные и другие. Их основная функция — прерывание электрического тока путем включения или выключения цепи.

Резистор

Резисторы используются для сопротивления прохождению тока или для управления напряжением в цепи. Величина сопротивления резистора измеряется в Ом. У большинства резисторов есть цветные полосы снаружи, и этот код сообщит вам значение сопротивления.Вы можете использовать мультиметр или калькулятор цветового кода резистора Digikey, чтобы определить номинал резистора.

Переменный резистор (потенциометр)

Переменный резистор также известен как потенциометр. Эти компоненты можно найти в таких устройствах, как диммер или регулятор громкости для радио. Когда вы поворачиваете вал потенциометра, сопротивление в цепи изменяется.

Светозависимый резистор (LDR)

Светозависимый резистор также является переменным резистором, но управляется светом, а не поворотом ручки.Сопротивление в цепи изменяется в зависимости от интенсивности света. Они часто встречаются во внешнем освещении, которое автоматически включается в сумерках и выключается на рассвете.

Конденсатор

Конденсаторы накапливают электричество, а затем разряжают его обратно в цепь при падении напряжения. Конденсатор подобен перезаряжаемой батарее, его можно заряжать, а затем разряжать. Значение измеряется в диапазоне Ф (фарад), нанофарада (нФ) или пикофарада (пФ).

Диод

Диод пропускает электричество в одном направлении и блокирует обратное.Основная роль диода — направлять электричество по нежелательному пути внутри цепи.

Светоизлучающий диод (LED)

Светодиод похож на стандартный диод тем, что электрический ток течет только в одном направлении. Основное отличие заключается в том, что светодиод излучает свет, когда через него проходит электричество. Внутри светодиода находятся анод и катод. Ток всегда течет от анода (+) к катоду (-) и никогда в обратном направлении.Более длинная ветвь светодиода — это положительная (анодная) сторона.

Транзистор

Транзистор — это крошечные переключатели, которые включают или выключают ток при срабатывании электрического сигнала. Помимо того, что он является переключателем, он также может использоваться для усиления электронных сигналов. Транзистор похож на реле, за исключением того, что у него нет движущихся частей.

Реле

Реле — это переключатель с электрическим приводом, который открывается или закрывается при подаче питания. Внутри реле находится электромагнит, который управляет механическим переключателем.

Интегральная схема (ИС)

Интегральная схема — это схема, размер которой уменьшен, чтобы поместиться внутри крошечного чипа. Эта схема содержит электронные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы, но в гораздо меньшем масштабе. Интегральные схемы бывают разных вариаций, таких как таймеры 555, регуляторы напряжения, микроконтроллеры и многое другое. Каждый вывод на ИС уникален с точки зрения своей функции.

Перед тем, как разрабатывать электронный проект, вам необходимо знать, что такое схема и как ее правильно создать.

Электронная схема — это круговой путь проводников, по которому может течь электрический ток. Замкнутый контур похож на круг, потому что он начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя полный цикл. Кроме того, замкнутая цепь позволяет электричеству беспрерывно течь от (+) питания к (-) заземлению.

Напротив, если есть какой-либо перерыв в подаче электроэнергии, это называется обрывом цепи. Как показано ниже, переключатель в цепи может вызывать ее размыкание или замыкание в зависимости от своего положения.

Все схемы должны иметь три основных элемента. Эти элементы представляют собой источник напряжения, токопроводящую дорожку и нагрузку.

Источник напряжения, например аккумулятор, необходим для протекания тока через цепь. Кроме того, должен быть токопроводящий путь, по которому будет проходить электричество. Наконец, для правильной схемы нужна нагрузка, потребляющая энергию. Нагрузкой в приведенной выше схеме является лампочка.

При работе со схемами вы часто встретите нечто, называемое схематической диаграммой.На этих схемах используются символы, показывающие, какие электронные компоненты используются и где они размещаются в цепи. Эти символы представляют собой графические изображения реальных электронных компонентов.

Ниже приведен пример схемы, на которой изображена цепь светодиода, управляемая переключателем. Он содержит символы для светодиода, резистора, батареи и переключателя. Следуя схематической диаграмме, вы сможете узнать, какие компоненты использовать и где их разместить. Эти схемы чрезвычайно полезны для новичков при первом изучении схем.

Принципиальная схема светодиодной схемы

Существует много типов электронных символов, которые незначительно различаются в зависимости от страны. Ниже приведены несколько наиболее часто используемых электронных символов в США.

Резисторы

обычно используются в проектах электроники, и важно знать, какой размер использовать. Чтобы узнать номинал резистора, вам нужно знать напряжение и силу тока для вашего светодиода и батареи.

Для стандартного светодиода обычно требуется напряжение около 2 В и ток 20 мА или.02A для правильной работы. Далее вам нужно узнать, какое напряжение у вашего аккумулятора. В этом примере мы будем использовать батарею на 9 В. Чтобы определить размер резистора, нам нужно использовать формулу, известную как закон Ома, как показано ниже.

Закон Ома — сопротивление (R) = напряжение (В) / ток (I)

Сопротивление измеряется в Ом (Ом)
Напряжение измеряется в вольтах (В)
Ток измеряется в амперах (A)

Используя закон Ома, вам нужно вычесть напряжение светодиода из напряжения батареи.Это даст вам напряжение 7, которое нужно разделить на 0,02 ампера от светодиода. Эта формула показывает, что вам понадобится резистор 350 Ом.

Отметим, что стандартные резисторы не имеют сопротивления 350 Ом, но доступны 330 Ом, что вполне подойдет.

Теперь пришло время объединить все, что вы узнали, и создать базовую схему. Этот проект — отличный стартовый проект для начинающих. Мы будем использовать тестовые провода, чтобы создать временную схему без пайки.

Необходимые детали:

Принципиальная схема

Этапы проекта

Прикрепите зажим к верхней части батареи 9 В.
Красный провод от зажима аккумулятора подсоединяется к одному зажиму типа «крокодил» на красном щупе.
Другой конец красного щупа подсоединяется к длинной ножке (+) светодиода.
Подсоедините один зажим «крокодил» черного тестового провода к короткой ножке (-) светодиода.
Другой конец черного измерительного провода зажимается на одной ножке резистора 330 Ом.
Закрепите одну сторону другого черного измерительного провода на другой ножке резистора 330 Ом.
Противоположный конец черного щупа подключается к черному проводу аккумуляторной батареи.

ВАЖНО — Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее 9 В без резистора в цепи. Это сделать с повреждением / разрушением светодиода. Однако вы можете подключить светодиод к батарее 3 В или меньше без резистора.

Еще один способ создать и протестировать схему — это построить ее на макетной плате.Эти платы необходимы для тестирования и создания прототипов схем, поскольку пайка не требуется. Компоненты и провода вставляются в отверстия, образуя временную цепь. Поскольку это не навсегда, вы можете экспериментировать и вносить изменения, пока не будет достигнут желаемый результат.

Под отверстиями каждого ряда находятся металлические зажимы, которые соединяют отверстия друг с другом. Средние ряды идут вертикально, как показано, в то время как внешние столбцы соединяются горизонтально. Эти внешние колонны называются силовыми шинами и используются для приема и подачи питания на плату.

На макетные платы необходимо подавать питание, и это можно сделать несколькими способами. Один из самых простых способов — вставить провода от держателя батареи в шины питания. Это будет подавать напряжение только на ту шину, к которой он подключен.

Для питания обеих шин потребуется перемычка, соединяющая (+) и (-) с рейкой на противоположной стороне.

Теперь мы научимся создавать схему на макетной плате. Эта схема точно такая же, как и раньше, но мы не будем использовать измерительные провода.

Необходимые детали:

Принципиальная схема

Этапы проекта

Прикрепите зажим к верхней части батареи 9 В.
Вставьте красный провод от зажима аккумулятора в F9 макета.
Вставьте черный провод зажима аккумулятора в разъем J21 на макетной плате.
Согните ножки резистора 330 Ом и поместите одну ножку в F21.
Поместите другую ногу резистора в F15.
Вставьте короткую ножку светодиода в J15, а длинную — в J9.

Красные стрелки на изображении ниже помогают показать, как в этой цепи течет электричество. Все компоненты соединены друг с другом по кругу, как при использовании тестовых проводов.

ВАЖНО — Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее 9 В без резистора в цепи. Это сделать с повреждением / разрушением светодиода.

Если вы хотите сделать свою схему постоянной, вам нужно спаять ее вместе.Подробное руководство по пайке электроники можно найти в нашей публикации «Как паять» с полным пошаговым руководством.

В Интернете есть множество отличных мест, где можно найти электронные компоненты, детали и инструменты. Ниже приведен список наших любимых мест для покупок электроники.

Что такое электроэнергия | Ватт

Мощность — одно из ключевых понятий и единиц, связанных с наукой об электричестве, измеряется в ваттах, мощность — важный параметр.

Электроэнергия Включает:
Что такое мощность

Важным аспектом любой электрической или электронной схемы является связанная с ней мощность.Установлено, что при протекании тока через резистор электрическая энергия преобразуется в тепло. Этот факт используется электрическими нагревателями, которые состоят из резистора, через который протекает ток. Лампочки работают по тому же принципу, нагревая элемент так, что он светится добела и излучает свет. В других случаях используются гораздо меньшие резисторы и гораздо меньшие токи. Здесь количество выделяемого тепла может быть очень небольшим. Однако при протекании некоторого тока выделяется некоторое количество тепла. В этом случае выделяемое тепло представляет собой количество рассеиваемой электроэнергии.

Определение мощности

Вне зависимости от того, используется ли энергия в механической или электрической среде, определение мощности остается неизменным. Способ его обсуждения может немного отличаться, но, тем не менее, его определение и актуальность точно такие же.

Определение электрической мощности:

Электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Это скорость выполнения работы.

С точки зрения электрической цепи, электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.

Из определения видно, что:

W = V Qt

А как:

Qt = Current, I

Подстановка:

W = V I

Где:
W = мощность в ваттах
V = потенциал в вольтах
I = ток в амперах
Q = заряд в кулонах
t = время в секундах

Что такое ватт: единица мощности

Единица измерения мощности — ватт, который обозначается символом W и назван в честь шотландского инженера Джеймса Ватта (1736–1819).

Определение ватта:

Ватт — это единица измерения мощности в системе СИ, определяющая скорость преобразования энергии, и она эквивалентна одному джоулю в секунду.

Ватт может быть определен в соответствии с приложением:

Электрическое определение ватта: один ватт — это скорость, с которой выполняется работа, когда ток в один ампер I тока протекает через сеть, имеющую разность электрических потенциалов в один вольт, В. W = V I
Механическое определение ватта: Один ватт — это скорость, с которой выполняется работа, когда скорость объекта поддерживается постоянной на уровне одного метра в секунду против постоянной противодействующей силы в один ньютон.

Как и многие другие единицы СИ, есть кратные и под-кратные, поскольку диапазон уровней мощности может варьироваться от незначительных уровней излучения, принимаемого на радиоантенны от далеких звезд, до огромных уровней, генерируемых крупными электростанциями.

Множители и субмножители ватт
Текущий	Имя	Сокращение
10 ^-15 Вт	фемтоватт	FW
10 ^-12 Вт	пиковатт	пол
10 ^-9 Вт	нановатт	nW
10 ^-6 Вт	микроватт	мкВт
10 ^-3 Вт	милливатт	мВт
Вт	Вт	Вт
10 ³ Вт	киловатт	кВт
10 ⁶ Вт	Мегаватт	МВт

Часто помогает увидеть типичные уровни мощности различных элементов, которые упоминаются в связи с электронными и электрическими системами.

Некоторые примеры типичных уровней мощности приведены в таблице ниже.

Типичные уровни мощности различных электрических и электронных устройств и систем
Устройство	Детали
Электрокамин	Обычно 1 кВт на бар
Настольный компьютер	обычно менее 100 Вт
Чайник	Типичный 2.5 кВт
42-дюймовый ЖК-телевизор с плоским экраном	~ 100 Вт
Лампа накаливания бытовая	до 150 Вт
Светодиодная лампа Domstic	до 20 Вт

Расчетная мощность

Количество мощности, рассеиваемой в цепи, можно легко определить. Это просто произведение разности потенциалов или напряжения на конкретном элементе, умноженное на ток, протекающий через него.Другими словами, электрический огонь, работающий от источника питания 250 вольт и потребляющий 4 ампера тока, рассеивает 250 x 4 = 1000 ватт или 1 киловатт. Другими словами.

В некоторых случаях фактическое сопротивление элемента схемы может быть известно. Используя закон Ома (V = I x R), можно рассчитать мощность, если известно напряжение или ток. Например, известно, что напряжение сети составляет 250 вольт, а сопротивление элемента может быть известно 62,5 Ом.

Выполняя простую алгебру, можно найти очень полезные формулы:

W = V2R

.. и . .

W = I2 R

Используя эти формулы, просто вычислить мощность, рассеиваемую на резисторе 62,5 Ом, когда на него подается напряжение 250 В.

Power — одно из ключевых звеньев во многих электронных схемах. Его можно использовать для указания уровня тепла, рассеиваемого в блоке или даже отдельном компоненте, его можно использовать для определения потребляемой мощности, а также его можно использовать для определения количества энергии, генерируемой системой для передачи на следующий пункт.В этих и очень многих других областях мощность, измеряемая в ваттах, является ключевым параметром, который имеет большое значение.

Другие основные концепции электроники:
Напряжение
Текущий
Мощность
Сопротивление
Емкость
Индуктивность
Трансформеры
Децибел, дБ
Законы Кирхгофа
Q, добротность
Радиочастотный шум

Вернуться в меню «Основные понятия электроники». . .

Что такое электрический ток »Электроника

Электрический ток возникает при движении электрических зарядов — это могут быть отрицательно заряженные электроны или положительные носители заряда — положительные ионы.

Учебное пособие по электрическому току Включает:
Что такое электрический ток
Единица измерения тока — Ампер
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Электрический ток — одно из основных понятий, существующих в науке об электричестве и электронике. Электрический ток лежит в основе науки об электричестве.

Будь то электрический нагреватель, большая электрическая сеть, мобильный телефон, компьютер, удаленный сенсорный узел или что-то еще, понятие электрического тока является центральным для его работы.

Однако ток как таковой обычно нельзя увидеть, хотя его эффекты можно увидеть, услышать и почувствовать все время, и в результате иногда трудно получить представление о том, что это такое на самом деле.

Удар молнии — впечатляющее зрелище электрического тока
Фотография сделана с вершины башен Петронас в Куала-Лумпуре Малайзия

Определение электрического тока

Определение электрического тока:

Электрический ток — это поток электрического заряда в цепи.Более конкретно, электрический ток — это скорость прохождения заряда через заданную точку в электрической цепи. Зарядом могут быть отрицательно заряженные электроны или положительные носители заряда, включая протоны, положительные ионы или дырки.

Величина электрического тока измеряется в кулонах в секунду, обычно единицей измерения является ампер или ампер, обозначаемый буквой «А».

Ампер или усилитель широко используются в электрических и электронных технологиях вместе с умножителями, такими как миллиампер (0.001A), микроампер (0,000001A) и т. Д.

Ток в цепи обычно обозначается буквой «I», и эта буква используется в уравнениях, таких как закон Ома, где V = I⋅R.

Что такое электрический ток: основы

Основная концепция тока состоит в том, что это движение электронов внутри вещества. Электроны — это мельчайшие частицы, которые существуют как часть молекулярной структуры материалов. Иногда эти электроны плотно удерживаются внутри молекул, а иногда они удерживаются свободно, и они могут относительно свободно перемещаться по структуре.

Очень важно отметить, что электроны являются заряженными частицами — они несут отрицательный заряд. Если они перемещаются, то перемещается некоторое количество заряда, и это называется током.

Также стоит отметить, что количество электронов, которые могут двигаться, определяет способность конкретного вещества проводить электричество. Некоторые материалы позволяют току двигаться лучше, чем другие.

Движение свободных электронов обычно очень случайное — оно случайное — столько электронов движется как в одном направлении, так и в другом, и в результате отсутствует общее движение заряда.

Случайное движение электронов в проводнике со свободными электронами

Если на электроны действует сила, заставляющая их двигаться в определенном направлении, то все они будут дрейфовать в одном и том же направлении, хотя и в некоторой степени случайным образом, но общее движение в Одно направление.

Сила, действующая на электроны, называется электродвижущей силой или ЭДС, а ее величина — это напряжение, измеряемое в вольтах.

Электронный поток под действием приложенной электродвижущей силы

Чтобы лучше понять, что такое ток и как он действует в проводнике, его можно сравнить с потоком воды в трубе.У этого сравнения есть ограничения, но оно служит очень простой иллюстрацией тока и протекания тока.

Ток можно рассматривать как воду, текущую по трубе. Когда давление оказывается на один конец, вода движется в одном направлении и течет по трубе. Количество воды пропорционально давлению на конце. Давление или силу, приложенную к концу, можно сравнить с электродвижущей силой.

Когда к трубе прикладывается давление или вода течет в результате открытия крана, вода течет практически мгновенно.То же самое и с электрическим током.

Чтобы получить представление о потоке электронов, требуется 6,24 миллиарда миллиардов электронов в секунду для тока в один ампер.

Обычный ток и поток электронов

Часто существует множество недоразумений относительно обычного потока тока и потока электронов. Сначала это может немного сбивать с толку, но на самом деле все довольно просто.

Частицы, переносящие заряд по проводникам, являются свободными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю.

Электронный и обычный ток

Это произошло потому, что первоначальные исследования статических и динамических электрических токов были основаны на том, что мы теперь назвали бы положительными носителями заряда. Это означало, что тогда раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено как направление, в котором будут двигаться положительные заряды.Это соглашение сохранилось и используется до сих пор.

Итого:

Обычный ток: Обычный ток идет от положительного к отрицательному выводу и указывает направление, в котором будут протекать положительные заряды.
Электронный поток: Электронный поток идет от отрицательного полюса к положительному. Электроны заряжены отрицательно и поэтому притягиваются к положительному полюсу так же, как притягиваются разные заряды.

Это соглашение, которое используется во всем мире по сей день, даже если оно может показаться немного странным и устаревшим.

Скорость движения электрона или заряда

Скорость передачи электрического тока сильно отличается от скорости реального движения электронов. Сам электрон подпрыгивает в проводнике и, возможно, движется по проводнику только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это означает, что в случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большая часть электронов никогда не выходит из провода.

Возьмем другой пример. В почти вакууме внутри электронно-лучевой трубки электроны движутся почти по прямым линиям со скоростью примерно в одну десятую скорости света.

Влияние тока

Когда электрический ток течет по проводнику, есть несколько признаков, указывающих на то, что ток течет.

Тепло рассеивается: Возможно, наиболее очевидным является то, что тепло выделяется. Если ток небольшой, то количество выделяемого тепла, вероятно, будет очень небольшим и его можно не заметить.Однако, если ток больше, возможно, выделяется заметное количество тепла. Электрический огонь — яркий пример того, как ток вызывает выделение тепла. Фактическое количество тепла зависит не только от тока, но также от напряжения и сопротивления проводника.
Магнитный эффект: Еще один эффект, который можно заметить, — это создание магнитного поля вокруг проводника. Если в проводнике течет ток, это можно обнаружить.Поместив компас рядом с проводом, по которому проходит достаточно большой постоянный ток, можно увидеть, что стрелка компаса отклоняется. Обратите внимание, что это не будет работать с сетью, потому что поле слишком быстро меняется, и игла не может реагировать, а два провода (под напряжением и нейтраль), расположенные близко друг к другу в одном кабеле, нейтрализуют поле.
Магнитное поле, создаваемое током, находит хорошее применение во многих областях. Намотав провод в катушку, можно усилить эффект и создать электромагнит.Реле и множество других предметов используют этот эффект. Громкоговорители также используют переменный ток в катушке, чтобы вызвать колебания в диафрагме, которые позволяют электронным токам преобразовываться в звуки.

Как измерить ток

Одним из важных аспектов тока является знание величины тока, который может протекать в проводнике. Поскольку электрический ток является таким ключевым фактором в электрических и электронных схемах, очень важно знать, какой ток протекает.

Есть много разных способов измерения тока. Один из самых простых — использовать мультиметр.

Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра:

Используя цифровой мультиметр, цифровой мультиметр, легко измерить ток, поместив цифровой мультиметр в цепь, по которой проходит ток. Затем цифровой мультиметр даст точные показания тока, протекающего в цепи

Узнайте, как измерить ток с помощью цифрового мультиметра.

Хотя существуют и другие методы измерения тока, это наиболее распространенный.

Ток — один из самых важных и фундаментальных элементов в электрических и электронных технологиях. Ток, протекающий в цепи, можно использовать различными способами: от генерирования тепла до переключения схем или сохранения информации в интегральной схеме.

Основные понятия емкости »Электроника

Емкость — одно из основных понятий, лежащих в основе электроники, и она широко используется, о чем свидетельствует количество конденсаторов, используемых в электронных схемах

Руководство по емкости Включает:
Емкость
Формулы конденсаторов
Емкостное реактивное сопротивление
Параллельные и последовательные конденсаторы
Диэлектрическая проницаемость и относительная диэлектрическая проницаемость
Коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь, СОЭ
Таблица преобразования конденсаторов

Сопротивление, емкость и индуктивность — это три основных параметра, связанных с электрическими и электронными цепями.

В отличие от двух других, емкость связана с накоплением электрического заряда, а атрибуты используются в электронных компонентах, называемых конденсаторами, и, в свою очередь, они используются во многих электрических цепях и практически в каждой конструкции электронных схем.

Влияние емкости можно использовать по-разному в схемах, от электродвигателей до конструкций электронных схем, таких как источники питания, аудиосхемы, ВЧ-схемы, логические и цифровые схемы и многое другое.

Ввиду этого емкость является особенно важным параметром, который используется во многих областях.

Что такое емкость

При рассмотрении емкости сначала необходимо точно определить, что это такое. Емкость — это способность накапливать заряд. В простейшем виде конденсатор состоит из двух параллельных пластин. Было обнаружено, что когда батарея или любой другой источник напряжения подключен к двум пластинам, как показано, ток течет в течение короткого времени, и одна пластина получает избыток электронов, а другая — слишком мало.

Таким образом, одна пластина с избытком электронов заряжается отрицательно, а другая — положительно.

Заряд сохраняется на двух пластинах конденсатора.

Если аккумулятор удален, конденсатор сохранит свой заряд. Однако, если резистор помещен поперек пластин, ток будет течь до тех пор, пока конденсатор не разрядится.

Соответственно можно определить, что такое емкость:

Определение емкости:

Емкость — это способность компонента или схемы собирать и накапливать энергию в виде электрического заряда.Это количество электрического заряда, накопленного на проводнике для указанной разности электрических потенциалов.

Чем больше пластины, тем больше заряда может храниться, а также чем ближе они друг к другу, тем больше заряда они накапливают. Накопление заряда также зависит от материала между двумя пластинами.

Единицы или емкость

Необходимо уметь определять «размер» конденсатора. Емкость конденсатора — это мера его способности накапливать заряд, а основной единицей емкости является Фарад, названный в честь Майкла Фарадея.

Следует определить Фарад, который является основной единицей измерения емкости.

Емкость: Определение Фарада:

Конденсатор имеет емкость в один фарад, когда разность потенциалов в один вольт заряжает его одним кулоном электричества (то есть одним ампером в течение одной секунды).

Конденсатор с емкостью в один Фарад слишком велик для большинства электронных приложений, и обычно используются компоненты с гораздо меньшими значениями емкости. Используются три префикса (множители): µ (микро), n (нано) и p (пико):

Префиксы и множители единиц емкости
Префикс	Множитель	Терминология
мкм	10 ^-6 (миллионная)	1000000 мкФ = 1Ф
n	10 ^-9 (миллионная)	1000 нФ = 1 мкФ
п.	10 ^-12 (миллионно-миллионная)	1000 пФ = 1 нФ

Электрические поля и диэлектрики

Поскольку на обкладках конденсатора есть потенциал, возникает соответствующее электрическое поле.В случае параллельных пластин силовые линии электрического поля обычно параллельны друг другу и расположены под прямым углом к пластинам.

Пластины конденсатора с линиями электрического поля

Конденсаторам требуется какой-либо изолятор между двумя пластинами, в противном случае заряд не мог бы оставаться на пластинах, он рассеивался бы через среду между двумя пластинами.

Хотя воздух является хорошим изолятором, часто пластины конденсатора необходимо разделять жестким изолятором той или иной формы.

Упрощенный вид конструкции конденсатора, показывающий пластины и изолирующий диэлектрик.

Материал между двумя пластинами называется диэлектриком.Это не только действует как изолятор, но также определяет многие другие свойства. Мера, известная как диэлектрическая постоянная, влияет на уровень емкости, достижимый для данного размера и расстояния между пластинами конденсатора.

Высокий уровень относительной диэлектрической проницаемости / диэлектрической проницаемости может многократно увеличить емкость.

Тема относительной диэлектрической проницаемости, диэлектрической проницаемости и т. Д. Является самостоятельной темой, и, хотя ее легко понять, возможно, ее следует рассматривать отдельно.

Зарядка и разрядка конденсаторов

Также можно посмотреть напряжение на конденсаторе, а также заряд. Ведь легче измерить на нем напряжение простым измерителем. Когда конденсатор разряжен, на нем нет напряжения. Точно так же, если он полностью заряжен, ток не течет от источника напряжения, и поэтому он имеет то же напряжение на нем, что и источник.

В идеальной схеме без паразитного сопротивления или индуктивности, когда на конденсатор подается напряжение, он мгновенно заряжается, и напряжение на нем будет таким же, как у источника электрического потенциала.

На самом деле в цепи всегда будет какое-то сопротивление, и поэтому конденсатор будет подключен к источнику напряжения через резистор. Это означает, что для зарядки конденсатора потребуется определенное время, а повышение напряжения не произойдет мгновенно.

Было обнаружено, что скорость нарастания напряжения поначалу намного выше, чем после некоторой зарядки. В конце концов, он достигает точки, когда он практически полностью заряжен и ток почти не течет.

Теоретически конденсатор никогда не заряжается полностью, так как кривая имеет асимптотический характер. Однако на самом деле он достигает точки, когда его можно считать полностью заряженным или разряженным и ток не течет.

Напряжение конденсатора при его зарядке и разряде

Точно так же конденсатор всегда будет разряжаться через сопротивление. По мере того, как заряд конденсатора падает, напряжение на пластинах уменьшается. Это означает, что ток будет уменьшен, и, в свою очередь, скорость, с которой уменьшается заряд, падает.

Это означает, что напряжение на конденсаторе падает экспоненциально, постепенно приближаясь к нулю.

Скорость нарастания или спада напряжения зависит от сопротивления в цепи. Чем больше сопротивление, тем меньше передаваемый заряд и тем больше времени требуется для заряда или разряда конденсатора.

Применение переменного сигнала к конденсатору

До сих пор рассматривался случай, когда батарея была подключена для зарядки конденсатора и отключена, а для его зарядки был применен резистор.Если к конденсатору приложить переменную форму волны, которая по своей природе постоянно меняется, то он будет постоянно заряжаться и разряжаться.

Для этого в цепи должен протекать ток. Таким образом, конденсатор пропускает переменный ток, но блокирует постоянный ток. В качестве таких конденсаторов используются для передачи сигнала переменного тока между двумя цепями, которые имеют разные установившиеся потенциалы.

Формы тока и напряжения для идеального конденсатора
Примечание: ток опережает форму волны напряжения на 90 °.

Было обнаружено, что когда сначала применяется синусоидальная волна, скорость изменения напряжения максимальна, и это означает, что заряд увеличивается с максимальной скоростью, и, следовательно, ток, протекающий в конденсатор, будет равным. его величайший. Другими словами, ток максимален.

По мере увеличения напряжения на конденсаторе скорость изменения напряжения уменьшается и, как следствие, увеличивается заряд и, следовательно, падает ток. В конце концов, пик синусоиды напряжения достигается там, где нет изменения напряжения, и, соответственно, ток в этой точке равен нулю.

После пика напряжения напряжение начинает падать, и соответственно уровень заряда падает, а это означает, что ток течет из конденсатора с этой точки.

Остальная часть сигнала следует аналогичным образом. В результате видно, что напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом. Ток отстает от напряжения на четверть цикла, то есть на 90 °.

Отношение тока и напряжения для идеального конденсатора можно выразить как:

Vt = sin (ωt)

It = sin (ωt + 90)

Конденсаторы реальные

Конденсаторы — это электронные компоненты, которые обеспечивают необходимую емкость в электрических и электронных схемах.

Конденсаторы

бывают самых разных форм, каждый со своими свойствами. Физические конденсаторы могут быть либо для поверхностного монтажа, либо с традиционными выводами, а также иметь различные форм-факторы и электрические характеристики.

Примечание о типах конденсаторов:

Существует много различных типов конденсаторов. Хотя емкость является универсальной мерой, разные конденсаторы имеют разные характеристики с точки зрения таких элементов, как максимальный ток, частотная характеристика, размер, напряжение, стабильность, допуск и тому подобное.Для соответствия этим параметрам некоторые типы конденсаторов в некоторых приложениях лучше других,

Подробнее о типах конденсаторов .

Выбор подходящего конденсатора — это не только вопрос выбора правильного уровня емкости, но и многих других аспектов, включая диэлектрик, размер, уровни эквивалентного последовательного сопротивления и многое другое.

Принимая во внимание все эти требования, существует очень широкий выбор этих электронных компонентов, доступных для использования в электрических и электронных схемах и т. Д.

Емкость — один из основных параметров, связанных с электротехникой и электроникой. Уравнения и расчеты емкости используются каждый день при проектировании электронных схем и во многих других областях, и емкость не является мерой, которая связана только с конденсаторами, могут быть уровни емкости во многих других электронных компонентах, включая резисторы, катушки индуктивности, провода, печатные платы. и многое другое.

Что такое закон Ома — формульное уравнение »Электроника

Закон Ома — один из самых фундаментальных законов теории электричества. Формула или уравнение закона Ома связывает напряжение и ток со свойствами проводника, то есть его сопротивлением в цепи.

Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление
Закон Ома
Омические и неомические проводники
Удельное сопротивление
Таблица удельного сопротивления для распространенных материалов
Температурный коэффициент сопротивления
Электрическая проводимость
Последовательные и параллельные резисторы
Таблица параллельных резисторов

Закон Ома — один из самых фундаментальных и важных законов, регулирующих электрические и электронные схемы.Он связывает ток, напряжение и сопротивление для линейного устройства, так что, если известны два, можно вычислить третье.

Поскольку ток, напряжение и сопротивление являются тремя основными величинами цепи, это означает, что закон Ома также чрезвычайно важен.

Закон Ома используется во всех областях электротехники и электроники. Он используется для расчета номинала резисторов, необходимых в цепях, а также может использоваться для определения тока, протекающего в цепи, где напряжение может быть легко измерено на известном резисторе, но более того, закон Ома используется в огромное количество вычислений во всех формах электрических и электронных схем — практически везде, где течет ток.

Открытие закона Ома

Существует математическая зависимость, связывающая ток, напряжение и сопротивление. Немецкий ученый по имени Георг Ом провел множество экспериментов, пытаясь показать связь между ними. В те дни, когда он проводил свои эксперименты, не было счетчиков в том виде, в каком мы их знаем сегодня.

Только после значительных усилий и со второй попытки ему удалось разработать то, что мы знаем сегодня как закон Ома.

Примечание Георга Ома:

Родившийся в Эрлангене, примерно в 50 милях к северу от Мюнхена в 1879 году, Георг Ом стал одним из тех, кто много исследовал новую науку, связанную с электричеством, обнаружив взаимосвязь между напряжением и током в проводнике — этот закон теперь назвал Закон Ома в честь проделанной им работы.

Подробнее о Георг Ом.

Что такое закон Ома?

Закон Ома описывает способ протекания тока через материал при приложении различных уровней напряжения. Некоторые материалы, такие как электрические провода, имеют небольшое сопротивление току, и этот тип материала называется проводником. Следовательно, если этот провод, например, проложить прямо напротив батареи, будет протекать большой ток.

В других случаях другой материал может препятствовать прохождению тока, но все же пропускать его. В электрических схемах эти компоненты часто называют резисторами. Однако другие материалы практически не пропускают ток, и эти материалы называются изоляторами.

Посмотрите наше видео о законе Ома

Ом посмотрел на то, как ток течет в различных материалах, и смог разработать свой закон, который мы теперь называем законом Ома.

Чтобы получить первое представление о том, что происходит, можно сравнить электрическую ситуацию с потоком воды в трубе.Напряжение представлено давлением воды в трубе, ток представлен количеством воды, протекающей по трубе, и, наконец, сопротивление равно размеру трубы.

Можно представить, что чем шире труба, тем больше воды будет течь. Причина этого в том, что большему количеству воды легче течь по более широкой трубе, чем по более узкой — более узкая труба оказывает большее сопротивление потоку воды. Кроме того, если давление в электронной трубе больше, то по той же трубе будет течь больше воды.

Ом определил, что для обычных материалов удвоение напряжения удваивает ток, протекающий для данного компонента. Различные материалы или одни и те же материалы с разной формой будут иметь разные уровни сопротивления току.

Определение закона Ома

Закон Ома гласит, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

Другими словами, удвоив напряжение в цепи, удвоится и ток. Однако если сопротивление увеличится вдвое, ток упадет вдвое.

В этом математическом соотношении единица сопротивления измеряется в Ом.

Формула закона Ома

Формула или уравнение закона Ома очень проста.

Закон Ома можно выразить в математической форме:

Где:
V = напряжение, выраженное в вольтах
I = ток, выраженный в амперах
R = сопротивление, выраженное в омах

Формулой можно манипулировать так, чтобы, если известны любые две величины, можно было бы вычислить третью.

Треугольник закона Ома

Чтобы запомнить формулу, можно использовать треугольник, одна сторона которого горизонтальна, а вершина наверху напоминает пирамиду. Иногда это называют треугольником закона Ома.

В верхнем углу треугольника закона Ома находится буква V, в левом углу — буква I, а в правом нижнем углу — R.

Чтобы использовать треугольник, закройте неизвестное количество, а затем вычислите его из двух других. Если они выстроены в линию, они умножаются, но если один находится поверх другого, их следует разделить.Другими словами, если необходимо рассчитать ток, напряжение делится на сопротивление, то есть V / R и так далее.

Если необходимо рассчитать напряжение, оно определяется путем умножения силы тока на сопротивление, т. Е. I x R.

Пример расчета закона Ома

Если на резистор 500 Ом подается напряжение 10 В, определите величину тока, который будет протекать.

Глядя на треугольник закона Ома, ток неизвестен, а напряжение и сопротивление остаются известными значениями.

Таким образом, ток определяется делением напряжения на сопротивление.

I = VR = 10500 = 0,02 А = 20 мА

Пример 2
Аналогичным образом можно использовать закон Ома для определения сопротивления, если известны ток и напряжение. Возьмем, например, напряжение 10 вольт, а ток 0,1 А. Используя треугольник закона Ома, можно увидеть, что:

Пример 3
Наконец, другая комбинация состоит в том, что если сопротивление и ток известны, тогда можно рассчитать ожидаемое напряжение на сопротивлении.Возьмем для примера расстояние 250 Ом, через которое протекает ток 0,1 А, тогда напряжение можно рассчитать следующим образом:

V = I R = 0,1 × 250 = 25 вольт

Проводники омические и неомические

Используя закон Ома, можно увидеть, что если бы напряжение и ток были нанесены на график для фиксированного резистора или отрезка провода и т. Д., То была бы прямая линия.

Видно, что удвоение напряжения удваивает ток, который проходит через конкретный элемент схемы.

График напряжения и тока для линейного сопротивления

На графике есть две линии, одна для более высокого сопротивления — эта требует приложения большего напряжения для данного протекающего тока. Соответственно, у него должно быть более высокое сопротивление. И наоборот, кривая для более низкого сопротивления показывает компонент, который требует приложения более низкого напряжения для данного тока.

Компоненты, имеющие прямую или прямую линию, подчиняются закону Ома и известны как омические проводники.Однако не все электрические электронные компоненты имеют прямолинейный график для напряжения и тока. По разным причинам они могут иметь разные вольт-амперные характеристики. Эти проводники часто называют неомическими.

Закон Ома — одно из самых основных понятий в электротехнике и электронной технике. Концепция элемента, имеющего определенное сопротивление, которое определяет количество тока, протекающего через него при определенном напряжении, является ключом к работе практически всех цепей.

Электроника для начинающих: простое введение

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 4 марта 2020 г.

Они хранят ваши деньги. Они следят
ваше сердцебиение. Они несут
звук вашего голоса в чужие дома. Они привозят 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 на самом деле делают «они». «Они» — это электроны: крошечные частицы внутри атомов, которые движутся по определенным путям, известным как
цепи, несущие электрическую энергию. Одна из величайших вещей людей
в 20 веке научились 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 небольших резисторов и конденсаторов,
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 контур так, чтобы он приводил в движение что-то вроде электродвигателя или нагревательного элемента,
электропитание таких устройств, как электромобили,
чайники, тостеры и
лампы.
Как правило, электрические приборы нуждаются в большом количестве энергии, чтобы производить
они работают, поэтому они используют довольно большие (и часто довольно опасные) электрические
токи.Нагревательный элемент мощностью 2500 ватт внутри электрочайника
работает от силы тока около 10 ампер. Напротив, электронные компоненты используют токи
скорее всего, будет измеряться в долях миллиампера (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, по идее, отдельные электроны) тщательно
направлен на гораздо более сложные схемы для обработки сигналов (например,
те, которые носят радио и
телепрограммы) или хранить и обрабатывать
Информация.Подумайте о чем-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, которое питает сильноточные электрические цепи и слаботочные электронные цепи.Сильноточные электрические цепи питают магнетрон (синий), устройство, которое создает волны, которые готовят вашу еду,
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 шторку спереди в виде светового узора
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 того, чтобы сохранять
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 формате.
или в цифровом формате. 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, так как
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 радиоприемники,
слуховые аппараты и телевизоры) использовать
цифровая электроника.

Электронные компоненты

Если вы когда-нибудь смотрели на город из окна небоскреба,
вы восхищались всеми крошечными зданиями под вами и
улицы, соединяющие их воедино множеством замысловатых способов. Каждый
здание имеет функцию и улицы, по которым люди могут путешествовать
из одной части города в другую или посещать разные здания в
поверните, заставьте все здания работать вместе. Коллекция
здания, их расположение и множество связей 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 между собой
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®, вы можете поставить 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, когда вы их поворачиваете. Регуляторы громкости в
в звуковом оборудовании используются такие переменные резисторы.

Подробнее читайте в нашей основной статье о резисторах.

Фото: Типовой резистор на печатной плате от магнитолы.

Диоды

Электронные эквиваленты улиц с односторонним движением, диоды, пропускающие 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 перемычкой.
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 наоборот, 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.Этот тип печатной платы часто
называется «макетной платой».

Электронное оборудование, которое вы покупаете в магазинах, развивает эту идею
в дальнейшем с использованием печатных плат, которые производятся автоматически на заводах.
Точная компоновка схемы нанесена химическим способом на пластиковый
плате, 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
известна как печатная плата (PCB).

Фото: Пайка компонентов в электронный
схема. 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, как 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 кремниевых микросхемах 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 сейчас настолько распространена, что о ней почти легче думать.
вещи, которые не используют, чем вещи, которые используют.

Развлечения были одной из первых областей, которые извлекли выгоду из радио (и
позже телевидение) оба критически
в зависимости от прибытия
электронные компоненты.Хотя телефон
был изобретен до того, как электроника была должным образом развита, 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
меньше и мощнее в последующие десятилетия.

Кто бы мог подумать, что у вас есть электроны.
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
обвинения.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: Продуктивный 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. Томсон
(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.