Dasar-dasar teknik elektro untuk pemula. Dasar-dasar teori teknik elektro untuk pemula. Deskripsi disiplin ilmu “Landasan Teoritis Teknik Elektro”

Ini bukan tugas yang sepele, saya beritahu Anda. :) Untuk memudahkan asimilasi materi, saya memperkenalkan beberapa penyederhanaan. Benar-benar delusi dan anti-ilmiah, tetapi kurang lebih jelas menunjukkan esensi dari proses tersebut. Teknik “listrik selokan” telah berhasil membuktikan dirinya dalam uji lapangan, dan oleh karena itu akan digunakan di sini juga. Saya hanya ingin menunjukkan bahwa ini hanyalah penyederhanaan visual, berlaku untuk kasus umum dan momen tertentu untuk memahami esensi dan secara praktis tidak ada hubungannya dengan proses fisika sebenarnya. Lalu mengapa demikian? Dan untuk membuatnya lebih mudah mengingat apa itu apa dan tidak membingungkan tegangan dan arus serta memahami bagaimana hambatan mempengaruhi semua ini, kalau tidak, saya sudah cukup banyak mendengar tentang ini dari siswa...

Arus, tegangan, hambatan.

Jika kita bandingkan suatu rangkaian listrik dengan sistem saluran pembuangan, maka sumber tenaganya adalah tangki pembuangan, air yang mengalir adalah arusnya, tekanan air adalah tegangannya, dan kotoran yang mengalir melalui pipa-pipa adalah muatannya. Semakin tinggi tangki, semakin besar energi potensial air di dalamnya, dan semakin kuat arus tekanan yang mengalir melalui pipa, yang berarti semakin banyak pula beban sampah yang dapat tersapu.
Selain aliran kotoran, aliran terhambat oleh gesekan terhadap dinding pipa sehingga menimbulkan kerugian. Semakin tebal pipanya, semakin sedikit kerugiannya (wah sekarang Anda ingat mengapa audiofil menggunakan kabel yang lebih tebal untuk akustiknya yang kuat;)).
Jadi, mari kita rangkum. Suatu rangkaian listrik mengandung sumber yang menciptakan beda potensial - tegangan - antara kutub-kutubnya. Di bawah pengaruh tegangan ini, arus mengalir melalui beban ke tempat yang potensialnya lebih rendah. Aliran arus terhambat oleh hambatan yang dibentuk oleh muatan dan rugi-rugi. Akibatnya, tegangan-tekanan semakin melemah, resistensi semakin besar. Sekarang, mari kita letakkan sistem pembuangan limbah kita dalam arah matematis.

Hukum Ohm

Sebagai contoh, mari kita hitung rangkaian paling sederhana yang terdiri dari tiga hambatan dan satu sumber. Saya akan menggambar rangkaiannya tidak seperti yang biasa di buku teks tentang TOE, tetapi lebih dekat ke diagram rangkaian nyata, di mana mereka mengambil titik potensial nol - benda, biasanya sama dengan minus suplai, dan plus dianggap sebagai titik dengan potensial sama dengan tegangan suplai. Untuk memulainya, kita berasumsi bahwa kita mengetahui tegangan dan hambatan, yang berarti kita perlu mencari arus. Mari kita jumlahkan semua resistansi (baca sidebar untuk mengetahui aturan penambahan resistansi) untuk mendapatkan beban total dan membagi tegangan dengan hasil yang dihasilkan - arus telah ditemukan! Sekarang mari kita lihat bagaimana tegangan didistribusikan pada setiap resistansi. Mari kita balikkan hukum Ohm dan mulai menghitung. kamu=aku*r karena arus dalam rangkaian adalah sama untuk semua hambatan seri, maka arusnya akan konstan, tetapi hambatannya akan berbeda. Hasilnya adalah itu Sumber = U1 +U2 +U3. Berdasarkan prinsip ini, Anda dapat, misalnya, menyambungkan 50 bola lampu berkekuatan 4,5 volt secara seri dan dengan mudah menyalakannya dari stopkontak 220 volt - tidak ada satu pun bola lampu yang akan padam. Apa yang akan terjadi jika dalam hubungan ini, di tengah, Anda memasukkan satu hambatan yang besar dan kuat, katakanlah satu kiloohm, dan ambil dua hambatan lainnya yang lebih kecil - satu ohm? Dan dari perhitungan akan menjadi jelas bahwa hampir seluruh tegangan akan turun pada resistansi yang besar ini.

hukum Kirchhoff.

Menurut hukum ini, jumlah arus yang masuk dan keluar dari simpul sama dengan nol, dan arus yang mengalir ke simpul biasanya ditandai dengan plus, dan arus yang keluar dengan minus. Dengan analogi dengan sistem saluran pembuangan kita, air dari satu pipa yang kuat menyebar ke dalam kumpulan pipa-pipa kecil. Aturan ini memungkinkan Anda menghitung perkiraan konsumsi arus, yang terkadang hanya diperlukan saat menghitung diagram sirkuit.

Kekuasaan dan kerugian
Daya yang dikonsumsi dalam suatu rangkaian dinyatakan sebagai produk tegangan dan arus.
P = kamu * aku
Oleh karena itu, semakin besar arus atau tegangannya, semakin besar pula dayanya. Karena Resistor (atau kabel) tidak melakukan beban yang berguna, maka daya yang hilang darinya merupakan kerugian dalam bentuknya yang murni. Dalam hal ini daya dapat dinyatakan melalui hukum Ohm sebagai berikut:
P= R * Saya 2

Seperti yang Anda lihat, peningkatan resistansi menyebabkan peningkatan daya yang dikeluarkan untuk rugi-rugi, dan jika arus meningkat, maka rugi-rugi meningkat secara kuadrat. Di resistor, semua daya digunakan untuk pemanasan. Untuk alasan yang sama, baterai menjadi panas selama pengoperasian - baterai juga memiliki hambatan internal, di mana sebagian energinya hilang.
Inilah sebabnya mengapa audiofil menggunakan kabel tembaga tebal dengan resistansi minimal untuk sistem suara tugas berat mereka guna mengurangi kehilangan daya, karena terdapat arus yang cukup besar di sana.

Ada hukum arus total dalam suatu rangkaian, walaupun dalam prakteknya tidak pernah berguna bagi saya, namun tidak ada salahnya untuk mengetahuinya, jadi ambillah beberapa buku teks tentang TOE (landasan teori teknik elektro) dari jaringan, itu lebih baik untuk sekolah menengah, semuanya dijelaskan di sana dengan lebih sederhana dan lebih jelas - tanpa masuk ke matematika yang lebih tinggi.

Masing-masing dari kita, ketika kita mulai terlibat dalam sesuatu yang baru, langsung terjun ke “jurang gairah”, mencoba menyelesaikan atau melaksanakan proyek-proyek yang sulit. buatan sendiri. Ini terjadi pada saya ketika saya tertarik pada elektronik. Namun seperti yang biasa terjadi, kegagalan pertama melemahkan semangat. Namun, saya tidak terbiasa mundur dan mulai memahami secara sistematis (secara harfiah dari awal) misteri dunia elektronik. Maka lahirlah “panduan untuk teknisi pemula”.

Langkah 1: Tegangan, Arus, Resistansi

Konsep-konsep ini bersifat mendasar dan tanpa pemahaman terhadap konsep-konsep tersebut, terus mengajarkan dasar-dasarnya tidak akan ada gunanya. Ingatlah bahwa setiap materi terdiri dari atom, dan setiap atom mempunyai tiga jenis partikel. Elektron adalah salah satu partikel yang memiliki muatan negatif. Proton mempunyai muatan positif. Bahan penghantar (perak, tembaga, emas, aluminium, dll) memiliki banyak elektron bebas yang bergerak secara acak. Tegangan adalah gaya yang menyebabkan elektron bergerak ke arah tertentu. Aliran elektron yang bergerak dalam satu arah disebut arus. Ketika elektron bergerak melalui konduktor, mereka menghadapi semacam gesekan. Gesekan ini disebut resistensi. Resistansi “memeras” pergerakan bebas elektron, sehingga mengurangi jumlah arus.

Definisi arus yang lebih ilmiah adalah laju perubahan jumlah elektron dalam arah tertentu. Satuan arus adalah Ampere (I). Pada rangkaian elektronik, arus yang mengalir berada pada kisaran miliampere (1 ampere = 1000 miliampere). Misalnya, arus tipikal untuk sebuah LED adalah 20mA.

Satuan ukuran tegangan adalah Volt (V). Baterai merupakan sumber tegangan. Tegangan 3V, 3.3V, 3.7V dan 5V adalah yang paling umum di sirkuit dan perangkat elektronik.

Tegangan adalah penyebabnya dan arus adalah akibatnya.

Satuan hambatan adalah Ohm (Ω).

Langkah 2: Catu Daya

Baterai merupakan sumber tegangan atau sumber listrik yang “tepat”. Baterai menghasilkan listrik melalui reaksi kimia internal. Ia memiliki dua terminal di luar. Salah satunya adalah terminal positif (+V), dan yang lainnya adalah terminal negatif (-V), atau “ground”. Biasanya ada dua jenis catu daya.

• Baterai;
• Baterai.

Baterai digunakan sekali dan kemudian dibuang. Baterai dapat digunakan beberapa kali. Baterai tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran, mulai dari baterai mini yang digunakan untuk memberi daya pada alat bantu dengar dan jam tangan hingga baterai berukuran ruangan yang menyediakan daya cadangan untuk pertukaran telepon dan pusat komputer. Tergantung pada komposisi internal, catu daya dapat terdiri dari berbagai jenis. Beberapa jenis yang paling umum digunakan dalam proyek robotika dan teknik adalah:

Baterai 1,5 V

Baterai dengan voltase ini tersedia dalam berbagai ukuran. Ukuran yang paling umum adalah AA dan AAA. Kapasitas berkisar dari 500 hingga 3000 mAh.

Koin litium 3V

Semua sel litium ini diberi nilai nominal 3V (saat beban) dan dengan tegangan rangkaian terbuka sekitar 3,6V. Kapasitasnya bisa mencapai 30 hingga 500 mAh. Banyak digunakan pada perangkat genggam karena ukurannya yang kecil.

Nikel logam hidrida (NiMH)

Baterai ini memiliki kepadatan energi yang tinggi dan dapat mengisi daya hampir seketika. Fitur penting lainnya adalah harga. Baterai seperti itu murah (dibandingkan ukuran dan kapasitasnya). Baterai jenis ini sering digunakan dalam robotika produk buatan sendiri.

Baterai litium-ion dan litium-polimer 3,7V

Mereka memiliki kapasitas pelepasan yang baik, kepadatan energi yang tinggi, kinerja yang sangat baik dan ukuran yang kecil. Baterai lithium polimer banyak digunakan dalam robotika.

baterai 9volt

Bentuk yang paling umum adalah prisma persegi panjang dengan tepi membulat dan terminal terletak di atas. Kapasitasnya sekitar 600mAh.

Asam timbal

Baterai timbal-asam adalah tulang punggung seluruh industri elektronik. Mereka sangat murah, dapat diisi ulang dan mudah dibeli. Baterai timbal-asam digunakan dalam teknik mesin, UPS (catu daya tak terputus), robotika, dan sistem lain yang memerlukan pasokan energi dalam jumlah besar dan bobot tidak begitu penting. Tegangan yang paling umum adalah 2V, 6V, 12V dan 24V.

Sambungan baterai seri-paralel

Catu daya dapat dihubungkan secara seri atau paralel. Jika dihubungkan secara seri, tegangannya bertambah, dan jika dihubungkan secara paralel, nilai arusnya meningkat.

Ada dua poin penting mengenai baterai:

Kapasitas adalah ukuran (biasanya dalam Amp-h) muatan yang disimpan dalam baterai dan ditentukan oleh massa bahan aktif yang terkandung di dalamnya. Kapasitas mewakili jumlah energi maksimum yang dapat diekstraksi dalam kondisi tertentu. Namun, kapasitas penyimpanan energi sebenarnya dari baterai dapat sangat bervariasi dari nilai nominal yang dinyatakan, dan kapasitas baterai sangat bergantung pada usia dan suhu, kondisi pengisian atau pengosongan.

Kapasitas baterai diukur dalam watt-jam (Wh), kilowatt-jam (kWh), ampere-jam (Ah) atau miliamp-jam (mAh). Watt-jam adalah tegangan (V) dikalikan dengan arus (I) (kita mendapatkan daya - satuan pengukurannya adalah Watt (W)) yang dapat dihasilkan baterai untuk jangka waktu tertentu (biasanya 1 jam). Karena tegangannya tetap dan bergantung pada jenis baterai (alkali, litium, timbal-asam, dll.), seringkali hanya Ah atau mAh yang ditandai pada kulit terluarnya (1000 mAh = 1Ah). Untuk pengoperasian perangkat elektronik yang lebih lama, perlu menggunakan baterai dengan arus bocor yang rendah. Untuk menentukan masa pakai baterai, bagi kapasitas dengan arus beban sebenarnya. Sebuah sirkuit yang menggunakan daya 10 mA dan ditenagai oleh baterai 9 volt akan bekerja selama sekitar 50 jam: 500 mAh / 10 mA = 50 jam.

Dengan banyak jenis baterai, Anda tidak dapat "menghabiskan" energi sepenuhnya (dengan kata lain, baterai tidak dapat habis sepenuhnya) tanpa menyebabkan kerusakan serius, dan seringkali tidak dapat diperbaiki, pada unsur kimianya. Kedalaman pengosongan (DOD) baterai menentukan fraksi arus yang dapat diambil. Misalnya, jika DOD ditetapkan oleh pabrikan sebesar 25%, maka hanya 25% dari kapasitas baterai yang dapat digunakan.

Tingkat pengisian/pengosongan mempengaruhi kapasitas nominal baterai. Jika catu daya habis dengan sangat cepat (yaitu arus pelepasannya tinggi), maka jumlah energi yang dapat diekstraksi dari baterai berkurang dan kapasitasnya akan lebih rendah. Sebaliknya, jika baterai dikosongkan dengan sangat lambat (arus yang digunakan rendah), maka kapasitasnya akan lebih tinggi.

Suhu baterai juga akan mempengaruhi kapasitas. Pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai umumnya lebih tinggi dibandingkan pada suhu yang lebih rendah. Namun, menaikkan suhu secara sengaja bukanlah cara yang efektif untuk meningkatkan kapasitas baterai, karena juga mengurangi masa pakai catu daya itu sendiri.

C-Kapasitas: Arus pengisian dan pengosongan baterai diukur relatif terhadap kapasitasnya. Kebanyakan baterai, kecuali baterai asam timbal, memiliki suhu 1C. Misalnya baterai berkapasitas 1000mAh menghasilkan 1000mA selama satu jam jika levelnya 1C. Baterai yang sama, pada 0,5C, menghasilkan 500mA selama dua jam. Dengan level 2C, baterai yang sama menghasilkan 2000mA selama 30 menit. 1C sering disebut sebagai debit satu jam; 0,5C – seperti jam dua jam dan 0,1C – seperti jam 10 jam.

Kapasitas baterai biasanya diukur menggunakan alat analisa. Penganalisis saat ini menampilkan informasi sebagai persentase berdasarkan nilai kapasitas terukur. Baterai baru terkadang menghasilkan arus lebih dari 100%. Dalam hal ini, baterai dinilai secara konservatif dan dapat bertahan lebih lama dari yang ditentukan oleh pabrikan.

Pengisi daya dapat dipilih berdasarkan kapasitas baterai atau nilai C. Misalnya, pengisi daya dengan peringkat C/10 akan mengisi penuh baterai dalam 10 jam, pengisi daya dengan peringkat 4C akan mengisi daya baterai dalam 15 menit. Kecepatan pengisian yang sangat cepat (1 jam atau kurang) biasanya mengharuskan pengisi daya memantau parameter baterai dengan cermat, seperti batas voltase dan suhu, untuk mencegah pengisian daya berlebih dan kerusakan pada baterai.

Tegangan sel galvani ditentukan oleh reaksi kimia yang terjadi di dalamnya. Misalnya, sel alkaline berkekuatan 1,5 V, semua sel asam timbal berkekuatan 2 V, dan sel litium berkekuatan 3 V. Baterai dapat terdiri dari beberapa sel, sehingga Anda jarang akan melihat baterai asam timbal 2 V. Mereka biasanya dihubungkan bersama secara internal untuk menghasilkan 6V, 12V, atau 24V. Perlu diingat bahwa tegangan nominal baterai AA "1,5V" sebenarnya dimulai pada 1,6V, lalu dengan cepat turun menjadi 1,5, lalu perlahan turun ke 1,0 V, pada titik mana baterai dianggap 'habis'.

Bagaimana memilih baterai terbaik kerajinan tangan?

Seperti yang sudah Anda pahami, ada banyak jenis baterai dengan komposisi kimia berbeda yang tersedia di domain publik, sehingga tidak mudah untuk memilih daya mana yang terbaik untuk proyek khusus Anda. Jika proyek sangat bergantung pada energi (sound system besar dan bermotor produk buatan sendiri) sebaiknya memilih baterai timbal-asam. Jika Anda ingin membangun portabel di bawah pohon, yang akan mengkonsumsi sedikit arus, maka sebaiknya pilih baterai lithium. Untuk proyek portabel apa pun (ringan dan catu daya sedang), pilih baterai lithium-ion. Anda bisa memilih baterai nickel metal hydride (NIMH) yang lebih murah, meski lebih berat, namun karakteristik lainnya tidak kalah dengan lithium-ion. Jika Anda ingin melakukan proyek yang boros daya, baterai lithium-ion alkaline (LiPo) akan menjadi pilihan terbaik karena ukurannya yang kecil, ringan dibandingkan jenis baterai lainnya, dapat diisi ulang dengan sangat cepat, dan menghasilkan arus yang tinggi.

Apakah Anda ingin baterai Anda bertahan lama? Gunakan pengisi daya berkualitas tinggi yang memiliki sensor untuk menjaga tingkat pengisian daya yang tepat dan arus pengisian daya yang rendah. Pengisi daya yang murah akan mematikan baterai Anda.

Langkah 3: Resistor

Resistor adalah elemen yang sangat sederhana dan paling umum dalam rangkaian. Ini digunakan untuk mengontrol atau membatasi arus dalam rangkaian listrik.

Resistor merupakan komponen pasif yang hanya mengkonsumsi energi (dan tidak dapat menghasilkannya). Resistor biasanya ditambahkan ke rangkaian untuk melengkapi komponen aktif seperti op-amp, mikrokontroler, dan sirkuit terintegrasi lainnya. Mereka biasanya digunakan untuk membatasi arus, memisahkan tegangan, dan memisahkan jalur I/O.

Resistansi suatu resistor diukur dalam Ohm. Nilai yang lebih besar dapat diasosiasikan dengan awalan kilo-, mega-, atau giga agar nilainya mudah dibaca. Anda sering dapat melihat resistor berlabel rentang kOhm dan MOhm (resistor mOhm lebih jarang ditemukan). Misalnya, resistor 4,700Ω setara dengan resistor 4,7kΩ dan resistor 5,600,000Ω dapat ditulis sebagai 5,600kΩ atau (lebih umum) 5,6MΩ.

Ada ribuan jenis resistor dan banyak perusahaan yang membuatnya. Jika kita ambil gradasi kasarnya, ada dua jenis resistor:

• dengan ciri-ciri yang jelas;
• tujuan umum, yang karakteristiknya mungkin “berjalan” (produsen sendiri menunjukkan kemungkinan penyimpangan).

Contoh ciri-ciri umum:

• Koefisien suhu;
• Faktor tegangan;
• Rentang frekuensi;
• Kekuatan;
• Ukuran fisik.

Berdasarkan sifat-sifatnya, resistor dapat digolongkan menjadi:

Resistor linier- jenis resistor yang resistansinya tetap konstan dengan meningkatnya beda potensial (tegangan) yang diberikan padanya (resistansi dan arus yang melewati resistor tidak berubah seiring dengan tegangan yang diberikan). Ciri-ciri karakteristik arus-tegangan dari resistor tersebut adalah garis lurus.

Resistor non linier adalah resistor yang resistansinya berubah tergantung pada nilai tegangan yang diberikan atau arus yang mengalir melaluinya. Tipe ini mempunyai karakteristik arus-tegangan non-linier dan tidak sepenuhnya mengikuti hukum Ohm.

Ada beberapa jenis resistor nonlinier:

• Resistor NTC (Koefisien Suhu Negatif) - resistansinya menurun seiring dengan meningkatnya suhu.
• Resistor PEC (Koefisien Suhu Positif) - resistansinya meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.
• Resistor LZR (Resistor yang bergantung pada cahaya) - resistansinya berubah seiring dengan perubahan intensitas fluks cahaya.
• Resistor VDR (Resistor Tergantung Tegangan) - resistansinya berkurang secara kritis ketika nilai tegangan melebihi nilai tertentu.

Resistor non-linier digunakan dalam berbagai proyek. LZR digunakan sebagai sensor dalam berbagai proyek robotika.

Selain itu, resistor hadir dengan nilai konstan dan variabel:

Resistor tetap- jenis resistor yang nilainya sudah ditentukan pada saat produksi dan tidak dapat diubah pada saat penggunaan.

Resistor atau potensiometer variabel – sejenis resistor yang nilainya dapat diubah-ubah saat digunakan. Tipe ini biasanya mempunyai poros yang diputar atau digerakkan secara manual untuk mengubah nilai resistansi pada rentang tertentu, misalnya 0 kOhm hingga 100 kOhm.

Toko Resistensi:

Resistor jenis ini terdiri dari “paket” yang berisi dua atau lebih resistor. Ia memiliki beberapa terminal yang melaluinya nilai resistansi dapat dipilih.

Susunan resistor adalah:

Karbon:

Inti dari resistor tersebut terbuat dari karbon dan pengikat, menciptakan resistansi yang diperlukan. Inti memiliki kontak berbentuk cangkir yang menahan batang resistor di setiap sisinya. Seluruh inti diisi dengan bahan (seperti Bakelite) dalam wadah berinsulasi. Wadahnya memiliki struktur berpori, sehingga resistor komposit karbon sensitif terhadap kelembapan relatif lingkungan.

Resistor jenis ini biasanya menimbulkan gangguan pada rangkaian karena elektron melewati partikel karbon, sehingga resistor ini tidak digunakan pada rangkaian "penting", meskipun harganya lebih murah.

Deposisi karbon:

Resistor yang dibuat dengan mengendapkan lapisan tipis karbon di sekitar batang keramik disebut resistor endapan karbon. Itu dibuat dengan memanaskan batang keramik di dalam labu metana dan menyimpan karbon di sekitarnya. Nilai resistor ditentukan oleh banyaknya karbon yang tersimpan di sekitar batang keramik.

Resistor film:

Resistor dibuat dengan memasukkan logam yang disemprotkan dalam ruang hampa ke dasar batang keramik. Resistor jenis ini sangat andal, memiliki stabilitas tinggi dan juga memiliki koefisien temperatur yang tinggi. Meskipun mahal dibandingkan dengan yang lain, mereka digunakan dalam sistem dasar.

Resistor luka kawat:

Resistor wirewound dibuat dengan melilitkan kawat logam di sekitar inti keramik. Kawat logam adalah paduan berbagai logam, dipilih sesuai dengan karakteristik yang dinyatakan dan resistansi resistor yang diperlukan. Resistor jenis ini memiliki stabilitas yang tinggi dan juga dapat menangani daya yang tinggi, namun umumnya lebih besar dibandingkan jenis resistor lainnya.

Logam-keramik:

Resistor ini dibuat dengan memanggang beberapa logam yang dicampur dengan keramik di atas substrat keramik. Proporsi campuran dalam resistor campuran logam-keramik menentukan nilai resistansi. Tipe ini sangat stabil dan juga mempunyai ketahanan yang terukur dengan tepat. Mereka terutama digunakan untuk pemasangan permukaan pada papan sirkuit tercetak.

Resistor presisi:

Resistor yang nilai resistansinya berada dalam batas toleransi, sehingga sangat akurat (nilai nominalnya berada pada rentang yang sempit).

Semua resistor memiliki toleransi, yang dinyatakan dalam persentase. Toleransi memberitahu kita seberapa dekat dengan nilai nominal resistansi dapat bervariasi. Misalnya, resistor 500Ω yang memiliki nilai toleransi 10% dapat memiliki resistansi antara 550Ω atau 450Ω. Jika resistor memiliki toleransi 1%, maka resistansinya hanya akan berubah sebesar 1%. Jadi resistor 500Ω dapat bervariasi dari 495Ω hingga 505Ω.

Resistor presisi merupakan resistor yang mempunyai tingkat toleransi hanya 0,005%.

Resistor yang dapat melebur:

Resistor wirewound dirancang agar mudah terbakar ketika daya pengenal melebihi ambang batas. Jadi resistor yang dapat melebur memiliki dua fungsi. Ketika suplai tidak terlampaui, ia berfungsi sebagai pembatas arus. Ketika daya pengenal terlampaui, oa berfungsi sebagai sekering; setelah putus, sirkuit menjadi terbuka, yang melindungi komponen dari korsleting.

Termistor:

Resistor peka panas yang nilai resistansinya berubah seiring suhu pengoperasian.

Termistor menampilkan koefisien suhu positif (PTC) atau koefisien suhu negatif (NTC).

Berapa banyak perubahan resistansi dengan perubahan suhu operasi tergantung pada ukuran dan desain termistor. Itu selalu lebih baik untuk memeriksa data referensi untuk mengetahui semua spesifikasi termistor.

Fotoresistor:

Resistor yang resistansinya berubah tergantung pada fluks cahaya yang jatuh pada permukaannya. Dalam lingkungan gelap, resistansi fotoresistor sangat tinggi, beberapa M Ω. Ketika cahaya yang kuat mengenai permukaan, resistansi fotoresistor turun secara signifikan.

Jadi, fotoresistor adalah resistor variabel, yang resistansinya bergantung pada jumlah cahaya yang jatuh pada permukaannya.

Jenis resistor bertimbal dan tanpa timbal:

Resistor Terminal: Resistor jenis ini digunakan pada rangkaian elektronik paling awal. Komponen-komponen tersebut dihubungkan ke terminal keluaran. Seiring waktu, papan sirkuit tercetak mulai digunakan, ke dalam lubang pemasangan tempat kabel elemen radio disolder.

Resistor Pemasangan Permukaan:

Resistor jenis ini semakin banyak digunakan sejak diperkenalkannya teknologi pemasangan di permukaan. Biasanya resistor jenis ini dibuat dengan menggunakan teknologi film tipis.

Langkah 4: Nilai Resistor Standar atau Umum

Sistem penunjukan ini berasal dari awal abad lalu, ketika sebagian besar resistor terbuat dari karbon dengan toleransi produksi yang relatif buruk. Penjelasannya cukup sederhana - dengan menggunakan toleransi 10% Anda dapat mengurangi jumlah resistor yang dihasilkan. Akan menjadi tidak efisien untuk menghasilkan resistor 105 ohm, karena 105 berada dalam kisaran toleransi 10% dari resistor 100 ohm. Kategori pasar berikutnya adalah 120 ohm karena resistor 100 ohm dengan toleransi 10% akan memiliki kisaran antara 90 dan 110 ohm. Resistor 120 ohm memiliki rentang antara 110 dan 130 ohm. Dengan logika ini, lebih baik menghasilkan resistor dengan toleransi 10% yaitu 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 dan seterusnya (dibulatkan). Ini adalah seri E12 yang ditunjukkan di bawah ini.

Toleransi 20% E6,

Toleransi 10% E12,

Toleransi 5% E24 (dan biasanya toleransi 2%)

Toleransi 2% E48,

E96 toleransi 1%,

E192 0,5, 0,25, 0,1% dan toleransi lebih tinggi.

Nilai resistor standar:

Seri E6: (toleransi 20%) 10, 15, 22, 33, 47, 68

Seri E12: (toleransi 10%) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82

Seri E24: (toleransi 5%) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91

Seri E48: (toleransi 2%) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261, 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 8 66 , 909, 953

Seri E96: (toleransi 1%) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162, 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 2 94 , 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 5 36, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 95 9, 9 76

Seri E192: (toleransi 0,5, 0,25, 0,1 dan 0,05%) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 1 58, 160, 162, 164, 165 , 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 2 13, 215, 218, 221 , 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 2 87, 291, 294, 298 , 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 3 88, 392, 397 , 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 5 23, 530, 536 , 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 7 06, 715 , 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 9 53, 965 , 976, 988

Saat merancang perangkat keras, yang terbaik adalah tetap menggunakan bagian paling bawah, yaitu. Lebih baik menggunakan E6 daripada E12. Sedemikian rupa sehingga jumlah kelompok berbeda dalam peralatan apa pun diminimalkan.

Bersambung

Ada banyak konsep yang tidak bisa dilihat dengan mata kepala sendiri atau disentuh dengan tangan. Contoh yang paling mencolok adalah teknik elektro, yang terdiri dari rangkaian kompleks dan terminologi yang tidak jelas. Oleh karena itu, banyak orang yang mundur begitu saja menghadapi kesulitan studi disiplin ilmu pengetahuan dan teknis ini yang akan datang.

Dasar-dasar teknik elektro untuk pemula, disajikan dalam bahasa yang mudah dipahami, akan membantu Anda memperoleh pengetahuan di bidang ini. Didukung oleh fakta-fakta sejarah dan contoh-contoh yang jelas, mereka menjadi menarik dan dapat dimengerti bahkan bagi mereka yang baru pertama kali menemukan konsep-konsep asing. Beralih secara bertahap dari yang sederhana ke yang kompleks, sangat mungkin untuk mempelajari materi yang disajikan dan menggunakannya dalam kegiatan praktis.

Konsep dan sifat arus listrik

Hukum dan rumus kelistrikan diperlukan tidak hanya untuk melakukan perhitungan apa pun. Mereka juga dibutuhkan oleh mereka yang praktis melakukan operasi yang berhubungan dengan kelistrikan. Mengetahui dasar-dasar teknik elektro, Anda dapat secara logis menentukan penyebab kerusakan dan menghilangkannya dengan sangat cepat.

Hakikat arus listrik adalah pergerakan partikel bermuatan yang memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lainnya. Namun, dengan pergerakan termal acak partikel bermuatan, mengikuti contoh elektron bebas dalam logam, transfer muatan tidak terjadi. Pergerakan muatan listrik melalui penampang konduktor hanya terjadi jika ion atau elektron ikut serta dalam gerakan teratur.

Arus listrik selalu mengalir pada arah tertentu. Kehadirannya ditunjukkan dengan tanda-tanda khusus:

• Memanaskan konduktor yang dilalui arus.
• Perubahan komposisi kimia suatu konduktor di bawah pengaruh arus.
• Memberikan gaya pada arus tetangga, benda magnet, dan arus tetangga.

Arus listrik bisa searah atau bolak-balik. Dalam kasus pertama, semua parameternya tetap tidak berubah, dan dalam kasus kedua, polaritasnya berubah secara berkala dari positif ke negatif. Dalam setiap setengah siklus, arah aliran elektron berubah. Laju perubahan periodik tersebut adalah frekuensi, diukur dalam hertz

Besaran dasar saat ini

Ketika arus listrik terjadi pada suatu rangkaian, terjadi perpindahan muatan secara konstan melalui penampang konduktor. Banyaknya muatan yang dipindahkan dalam satuan waktu tertentu disebut diukur dalam ampere.

Untuk menciptakan dan mempertahankan pergerakan partikel bermuatan, diperlukan gaya yang diterapkan pada partikel tersebut dalam arah tertentu. Jika tindakan ini berhenti maka aliran arus listrik juga terhenti. Gaya ini disebut medan listrik, disebut juga. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya beda potensial atau tegangan di ujung konduktor dan memberikan dorongan pada pergerakan partikel bermuatan. Untuk mengukur nilai ini, unit khusus digunakan - volt. Terdapat hubungan tertentu antara besaran pokok yang tercermin dalam hukum Ohm yang akan dibahas secara rinci.

Ciri terpenting suatu penghantar yang berhubungan langsung dengan arus listrik adalah perlawanan, diukur dalam Omaha. Nilai ini merupakan semacam hambatan suatu penghantar terhadap aliran arus listrik di dalamnya. Akibat pengaruh hambatan, konduktor memanas. Ketika panjang konduktor bertambah dan penampangnya berkurang, nilai resistansi meningkat. Nilai 1 ohm terjadi jika beda potensial pada penghantar adalah 1 V dan arusnya 1 A.

Hukum Ohm

Undang-undang ini berkaitan dengan ketentuan dasar dan konsep teknik elektro. Ini paling akurat mencerminkan hubungan antara besaran seperti arus, tegangan, hambatan, dll. Definisi besaran-besaran ini telah dipertimbangkan, sekarang perlu ditetapkan tingkat interaksi dan pengaruhnya satu sama lain.

Untuk menghitung nilai ini atau itu, Anda harus menggunakan rumus berikut:

1. Kuat arus : I = U/R (amp).
2. Tegangan : U = I x R (volt).
3. Resistansi: R = U/I (ohm).

Ketergantungan besaran-besaran ini, untuk pemahaman yang lebih baik tentang esensi proses, sering dibandingkan dengan karakteristik hidrolik. Misalnya, di bagian bawah tangki berisi air, dipasang katup dengan pipa yang berdekatan dengannya. Ketika katup terbuka, air mulai mengalir karena ada perbedaan antara tekanan tinggi di awal pipa dan tekanan rendah di akhir. Situasi yang persis sama muncul di ujung konduktor dalam bentuk beda potensial - tegangan, di bawah pengaruh elektron yang bergerak sepanjang konduktor. Jadi, secara analogi, tegangan adalah sejenis tekanan listrik.

Kuat arus dapat dibandingkan dengan aliran air, yaitu banyaknya air yang mengalir melalui penampang pipa selama jangka waktu tertentu. Semakin kecil diameter pipa maka aliran air juga akan semakin kecil karena hambatannya semakin besar. Aliran terbatas ini dapat dibandingkan dengan hambatan listrik suatu konduktor, yang menjaga aliran elektron dalam batas tertentu. Interaksi arus, tegangan dan hambatan mirip dengan karakteristik hidrolik: ketika satu parameter berubah, semua parameter lainnya berubah.

Energi dan tenaga di bidang teknik kelistrikan

Dalam teknik elektro juga ada konsep seperti energi Dan kekuatan berhubungan dengan hukum Ohm. Energi itu sendiri ada dalam bentuk mekanik, termal, nuklir, dan listrik. Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Ia hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Misalnya, sistem audio mengubah energi listrik menjadi suara dan panas.

Setiap peralatan listrik mengkonsumsi sejumlah energi selama periode waktu tertentu. Nilai ini bersifat individual untuk setiap perangkat dan mewakili daya, yaitu jumlah energi yang dapat dikonsumsi oleh perangkat tertentu. Parameter ini dihitung dengan rumus P = I x U, satuan ukurannya adalah . Artinya menggerakkan satu volt melalui hambatan satu ohm.

Dengan demikian, dasar-dasar teknik elektro untuk pemula akan membantu Anda memahami konsep dan istilah dasar pada awalnya. Setelah itu, akan lebih mudah untuk menggunakan pengetahuan yang diperoleh dalam praktik.

Listrik untuk boneka: dasar-dasar elektronik

Kami menawarkan materi kecil dengan topik: “Listrik untuk pemula.” Ini akan memberikan pemahaman awal tentang istilah dan fenomena yang terkait dengan pergerakan elektron pada logam.

Fitur istilah

Listrik adalah energi partikel bermuatan kecil yang bergerak dalam konduktor dalam arah tertentu.

Dengan arus konstan, tidak ada perubahan besarnya, maupun arah pergerakannya selama periode waktu tertentu. Jika sel galvanik (baterai) dipilih sebagai sumber arus, maka muatan bergerak secara teratur: dari kutub negatif ke ujung positif. Proses berlanjut hingga hilang sepenuhnya.

Arus bolak-balik secara berkala mengubah besaran dan arah pergerakannya.

Rangkaian transmisi AC

Mari kita coba memahami apa itu fase dalam sebuah kata yang pernah didengar semua orang, tetapi tidak semua orang memahami arti sebenarnya. Kami tidak akan membahas secara detail dan detail, kami hanya akan memilih bahan yang dibutuhkan oleh pengrajin rumah. Jaringan tiga fasa adalah metode transmisi arus listrik, di mana arus mengalir melalui tiga kabel berbeda, dan satu kabel mengembalikannya. Misalnya, ada dua kabel dalam suatu rangkaian listrik.

Arus mengalir melalui kabel pertama ke konsumen, misalnya ke ketel. Kabel kedua digunakan untuk mengembalikannya. Ketika rangkaian seperti itu dibuka, tidak akan ada aliran muatan listrik di dalam konduktor. Diagram ini menjelaskan rangkaian satu fasa. di bidang listrik? Fasa dianggap sebagai kawat yang melaluinya arus listrik mengalir. Nol adalah kawat yang melaluinya pengembalian dilakukan. Pada rangkaian tiga fasa terdapat tiga kabel fasa sekaligus.

Panel listrik di apartemen diperlukan untuk arus di semua ruangan. dianggap layak secara ekonomi karena tidak memerlukan dua fasa.Saat mendekati konsumen, arus dibagi menjadi tiga fasa yang masing-masing bernilai nol. Elektroda pembumian yang digunakan dalam jaringan satu fasa tidak memikul beban kerja. Dia adalah sekering.

Misalnya saja jika terjadi korsleting maka ada ancaman sengatan listrik atau kebakaran. Untuk mencegah situasi seperti ini, nilai arus tidak boleh melebihi tingkat aman; kelebihannya akan masuk ke dalam tanah.

Manual “Sekolah Listrik” akan membantu pengrajin pemula mengatasi beberapa kerusakan peralatan rumah tangga. Misalnya, jika ada masalah pada fungsi motor listrik mesin cuci, arus akan mengalir ke selubung logam bagian luar.

Jika tidak ada grounding, muatan akan didistribusikan ke seluruh mesin. Saat Anda menyentuhnya dengan tangan, seseorang akan bertindak sebagai konduktor ground dan menerima sengatan listrik. Jika ada kabel ground, situasi ini tidak akan muncul.

Fitur teknik elektro

Buku teks “Listrik untuk Dummies” populer di kalangan mereka yang jauh dari fisika, tetapi berencana menggunakan ilmu ini untuk tujuan praktis.

Tanggal munculnya teknik elektro dianggap awal abad kesembilan belas. Pada saat inilah sumber arus pertama diciptakan. Penemuan-penemuan di bidang magnetisme dan kelistrikan berhasil memperkaya ilmu pengetahuan dengan konsep-konsep dan fakta-fakta baru yang penting secara praktis.

Panduan “Sekolah Teknisi Listrik” mengasumsikan pemahaman terhadap istilah-istilah dasar yang berhubungan dengan kelistrikan.

Banyak buku fisika berisi diagram kelistrikan yang rumit dan berbagai istilah yang membingungkan. Agar pemula dapat memahami semua seluk-beluk bagian fisika ini, manual khusus “Listrik untuk Boneka” dikembangkan. Perjalanan ke dunia elektron harus dimulai dengan pertimbangan hukum dan konsep teoretis. Contoh ilustratif dan fakta sejarah yang digunakan dalam buku “Electricity for Dummies” akan membantu ahli listrik pemula memperoleh pengetahuan. Untuk memeriksa kemajuan Anda, Anda dapat menggunakan tugas, tes, dan latihan yang berhubungan dengan listrik.

Jika Anda memahami bahwa Anda tidak memiliki pengetahuan teoretis yang cukup untuk mengatasi penyambungan kabel listrik secara mandiri, lihat buku referensi untuk "boneka".

Keamanan dan Praktek

Pertama, Anda perlu mempelajari dengan cermat bagian mengenai tindakan pencegahan keselamatan. Dalam hal ini, selama pekerjaan yang berhubungan dengan ketenagalistrikan, tidak akan terjadi situasi darurat yang berbahaya bagi kesehatan.

Untuk mempraktekkan ilmu teoritis yang diperoleh setelah mempelajari dasar-dasar teknik elektro secara mandiri, Anda bisa memulainya dengan peralatan rumah tangga yang lama. Sebelum memulai perbaikan, pastikan untuk membaca petunjuk yang disertakan dengan perangkat. Jangan lupa bahwa Anda tidak boleh bercanda dengan listrik.

Arus listrik dikaitkan dengan pergerakan elektron dalam konduktor. Jika suatu zat tidak mampu menghantarkan arus maka disebut dielektrik (isolator).

Agar elektron bebas berpindah dari satu kutub ke kutub lainnya, harus ada beda potensial tertentu di antara keduanya.

Intensitas arus yang melewati suatu konduktor berhubungan dengan jumlah elektron yang melewati penampang konduktor.

Kecepatan aliran arus dipengaruhi oleh bahan, panjang, dan luas penampang penghantar. Semakin panjang kawat maka hambatannya semakin besar.

Kesimpulan

Listrik adalah cabang fisika yang penting dan kompleks. Manual "Listrik untuk Dummies" membahas besaran utama yang mencirikan efisiensi motor listrik. Satuan tegangan adalah volt, arus diukur dalam ampere.

Setiap orang mempunyai kekuatan tertentu. Ini mengacu pada jumlah listrik yang dihasilkan oleh suatu perangkat selama periode waktu tertentu. Konsumen energi (lemari es, mesin cuci, ketel, setrika) juga mempunyai daya, mengkonsumsi listrik selama pengoperasian. Jika mau, Anda dapat melakukan perhitungan matematis dan menentukan perkiraan harga setiap peralatan rumah tangga.

Teknik elektro ibarat bahasa asing. Ada yang sudah menguasainya dengan sempurna sejak lama, ada yang baru mulai mengenalnya, dan ada pula yang masih merupakan tujuan yang tidak mungkin tercapai, namun memikat. Mengapa banyak orang ingin menjelajahi dunia kelistrikan yang misterius ini? Masyarakat baru mengenalnya sekitar 250 tahun, namun saat ini sulit membayangkan hidup tanpa listrik. Untuk mengenal dunia ini, ada landasan teori teknik elektro (TOE) untuk boneka.

Kenalan pertama dengan listrik

Pada akhir abad ke-18, ilmuwan Perancis Charles Coulomb mulai aktif mempelajari fenomena listrik dan magnet suatu zat. Dialah yang menemukan hukum muatan listrik, yang dinamai menurut namanya - coulomb.

Saat ini diketahui bahwa zat apa pun terdiri dari atom dan elektron yang berputar mengelilinginya dalam suatu orbital. Namun, pada beberapa zat, elektron terikat sangat erat pada atom, sedangkan pada zat lain ikatan ini lemah, sehingga elektron dapat dengan bebas melepaskan diri dari atom tertentu dan menempel pada atom lain.

Untuk memahami apa itu, Anda bisa membayangkan sebuah kota besar dengan banyak sekali mobil yang bergerak tanpa aturan apapun. Mesin-mesin ini bergerak secara kacau dan tidak dapat melakukan pekerjaan yang berguna. Untungnya, elektron tidak pecah, tetapi saling memantul seperti bola. Untuk mendapatkan keuntungan dari para pekerja kecil ini , tiga syarat harus dipenuhi:

1. Atom suatu zat harus bebas melepaskan elektronnya.
2. Suatu gaya harus diterapkan pada zat ini, yang akan memaksa elektron bergerak ke satu arah.
3. Sirkuit di mana partikel bermuatan bergerak harus ditutup.

Ketaatan terhadap ketiga syarat inilah yang mendasari teknik elektro bagi pemula.

Semua unsur tersusun dari atom. Atom dapat diibaratkan tata surya, hanya saja setiap sistem mempunyai jumlah orbitnya sendiri-sendiri, dan setiap orbit dapat memuat beberapa planet (elektron). Semakin jauh jarak orbit dari inti, semakin sedikit daya tarik yang dialami elektron dalam orbit tersebut.

Gaya tarik-menarik tidak bergantung pada massa inti, tetapi dari polaritas inti dan elektron yang berbeda. Jika inti mempunyai muatan +10 satuan, elektron juga harus mempunyai jumlah total 10 satuan, tetapi bermuatan negatif. Jika sebuah elektron terbang menjauh dari orbit terluar, maka energi total elektron sudah menjadi -9 unit. Contoh sederhana penjumlahan +10 + (-9) = +1. Ternyata atom tersebut bermuatan positif.

Hal ini juga terjadi sebaliknya: inti memiliki daya tarik yang kuat dan menangkap elektron “asing”. Kemudian elektron ke-11 “ekstra” muncul di orbit terluarnya. Contoh yang sama +10 + (-11) = -1. Dalam hal ini, atom akan bermuatan negatif.

Jika dua bahan yang muatannya berlawanan ditempatkan dalam suatu elektrolit dan dihubungkan melalui suatu penghantar, misalnya bola lampu, maka arus akan mengalir dalam suatu rangkaian tertutup dan bola lampu tersebut akan menyala. Jika rangkaiannya putus, misalnya melalui saklar maka bola lampu akan padam.

Arus listrik diperoleh sebagai berikut. Ketika salah satu bahan (elektroda) terkena elektrolit, muncul kelebihan elektron di dalamnya, dan menjadi bermuatan negatif. Sebaliknya, elektroda kedua melepaskan elektron ketika terkena elektrolit dan menjadi bermuatan positif. Setiap elektroda masing-masing diberi tanda “+” (kelebihan elektron) dan “-” (kekurangan elektron).

Meskipun elektron mempunyai muatan negatif, elektrodanya diberi tanda “+”. Kebingungan ini terjadi pada awal mula teknik elektro. Pada saat itu, diyakini bahwa perpindahan muatan terjadi oleh partikel positif. Sejak saat itu, banyak rangkaian telah dibuat, dan agar tidak mengulanginya, mereka membiarkan semuanya apa adanya.

Dalam sel galvanik, arus listrik dihasilkan sebagai hasil dari reaksi kimia. Kombinasi beberapa elemen disebut baterai, aturan seperti itu dapat ditemukan dalam teknik kelistrikan untuk boneka. Jika proses sebaliknya dimungkinkan, ketika energi kimia terakumulasi dalam suatu unsur di bawah pengaruh arus listrik, maka unsur tersebut disebut baterai.

Sel galvanik ditemukan oleh Alessandro Volta pada tahun 1800. Dia menggunakan pelat tembaga dan seng yang dicelupkan ke dalam larutan garam. Ini menjadi prototipe baterai dan baterai modern.

Jenis dan karakteristik arus

Setelah menerima listrik pertama, muncul ide untuk mentransmisikan energi ini melalui jarak tertentu, dan di sini timbul kesulitan. Ternyata elektron yang melewati sebuah konduktor kehilangan sebagian energinya, dan semakin panjang konduktornya, semakin besar pula kehilangan energinya. Pada tahun 1826, Georg Ohm menetapkan hukum yang menelusuri hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan. Bunyinya sebagai berikut: U=RI. Dengan kata lain, ternyata: tegangan sama dengan arus dikalikan dengan hambatan penghantar.

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa semakin panjang suatu penghantar maka hambatannya semakin besar maka arus dan tegangannya semakin kecil sehingga dayanya pun semakin kecil. Tidak mungkin menghilangkan hambatan, untuk melakukan ini, Anda perlu menurunkan suhu konduktor ke nol mutlak, yang hanya mungkin dilakukan dalam kondisi laboratorium. Arus diperlukan untuk daya, jadi Anda juga tidak bisa menyentuhnya, yang tersisa hanyalah menaikkan tegangan.

Pada akhir abad ke-19, hal ini merupakan masalah yang tidak dapat diatasi. Toh saat itu belum ada pembangkit listrik yang menghasilkan arus bolak-balik, belum ada trafo. Oleh karena itu, para insinyur dan ilmuwan mengalihkan perhatian mereka ke radio, meskipun radio sangat berbeda dengan nirkabel modern. Pemerintah di berbagai negara tidak melihat manfaat dari perkembangan ini dan tidak mensponsori proyek-proyek tersebut.

Untuk dapat mengubah tegangan, menaikkan atau menurunkannya diperlukan arus bolak-balik. Anda dapat melihat cara kerjanya dalam contoh berikut. Jika kawat digulung menjadi kumparan dan magnet dengan cepat digerakkan di dalamnya, maka akan timbul arus bolak-balik pada kumparan. Hal ini dapat dibuktikan dengan menghubungkan voltmeter yang bertanda nol di tengah ke ujung kumparan. Panah perangkat akan menyimpang ke kiri dan ke kanan, ini menunjukkan bahwa elektron bergerak ke satu arah, lalu ke arah lain.

Metode pembangkitan listrik ini disebut induksi magnet. Ini digunakan, misalnya, pada generator dan transformator, menerima dan mengubah arus. Menurut bentuknya arus bolak-balik dapat berupa:

• sinusoidal;
• impulsif;
• diluruskan.

Jenis konduktor

Hal pertama yang mempengaruhi arus listrik adalah konduktifitas material. Konduktivitas ini berbeda untuk bahan yang berbeda. Secara konvensional, semua zat dapat dibagi menjadi tiga jenis:

• konduktor;
• semikonduktor;
• dielektrik.

Konduktor dapat berupa zat apa pun yang dengan bebas melewatkan arus listrik melalui dirinya sendiri. Ini termasuk bahan keras seperti logam atau semi logam (grafit). Cairan - merkuri, logam cair, elektrolit. Ini juga termasuk gas terionisasi.

Berdasarkan ini, konduktor dibagi menjadi dua jenis konduktivitas:

• elektronik;
• ionik.

Konduktivitas elektronik mencakup semua bahan dan zat yang menggunakan elektron untuk menghasilkan arus listrik. Unsur-unsur ini termasuk logam dan semilogam. Karbon juga menghantarkan arus dengan baik.

Dalam konduksi ionik, peran ini dimainkan oleh partikel yang bermuatan positif atau negatif. Ion adalah partikel yang kehilangan atau kelebihan elektron. Beberapa ion tidak menolak untuk menangkap elektron “ekstra”, sementara yang lain tidak menghargai elektron dan oleh karena itu dengan bebas memberikannya.

Oleh karena itu, partikel tersebut dapat bermuatan negatif atau positif. Contohnya adalah air asin. Bahan utamanya adalah air suling yang bersifat isolator dan tidak menghantarkan arus. Ketika garam ditambahkan, ia menjadi elektrolit, yaitu konduktor.

Semikonduktor dalam keadaan normal tidak menghantarkan arus, tetapi ketika terkena pengaruh luar (suhu, tekanan, cahaya, dll.) semikonduktor mulai menghantarkan arus, meskipun tidak sebaik konduktor.

Semua bahan lain yang tidak termasuk dalam dua jenis pertama diklasifikasikan sebagai dielektrik atau isolator. Dalam kondisi normal, mereka praktis tidak menghantarkan arus listrik. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa di orbit terluar, elektron-elektron tertahan kuat di tempatnya, dan tidak ada ruang untuk elektron lain.

Saat mempelajari listrik untuk boneka, Anda harus ingat bahwa semua jenis bahan yang disebutkan sebelumnya digunakan. Konduktor terutama digunakan untuk menghubungkan elemen sirkuit (termasuk sirkuit mikro). Mereka dapat menghubungkan sumber listrik ke beban (misalnya, kabel dari lemari es, kabel listrik, dll.). Mereka digunakan dalam pembuatan kumparan, yang, pada gilirannya, dapat digunakan tanpa perubahan, misalnya, pada papan sirkuit tercetak atau pada transformator, generator, motor listrik, dll.

Konduktornya paling banyak dan beragam. Hampir semua komponen radio dibuat darinya. Untuk memperoleh varistor, misalnya, semikonduktor tunggal (silikon karbida atau seng oksida) dapat digunakan. Ada bagian yang mengandung konduktor dengan jenis konduktifitas yang berbeda, misalnya dioda, dioda zener, transistor.

Bimetal menempati ceruk khusus. Ini adalah kombinasi dari dua atau lebih logam, yang memiliki tingkat ekspansi yang berbeda-beda. Ketika bagian tersebut memanas, ia berubah bentuk karena persentase pemuaian yang berbeda. Biasanya digunakan untuk proteksi arus, misalnya untuk melindungi motor listrik dari panas berlebih atau untuk mematikan perangkat saat mencapai suhu yang disetel, seperti pada setrika.

Dielektrik terutama memiliki fungsi pelindung (misalnya, pegangan isolasi pada perkakas listrik). Mereka juga memungkinkan Anda mengisolasi elemen rangkaian listrik. Papan sirkuit tercetak tempat komponen radio dipasang terbuat dari dielektrik. Kabel koil dilapisi dengan pernis isolasi untuk mencegah korsleting antar belitan.

Namun, dielektrik, jika ditambahkan konduktor, menjadi semikonduktor dan dapat menghantarkan arus. Udara yang sama menjadi konduktor saat terjadi badai petir. Kayu kering merupakan konduktor yang buruk, tetapi jika basah, kayu tersebut tidak aman lagi.

Arus listrik memegang peranan yang sangat besar dalam kehidupan manusia modern, namun di sisi lain dapat menimbulkan bahaya yang mematikan. Sangat sulit untuk mendeteksinya, misalnya pada kawat yang tergeletak di tanah, memerlukan peralatan dan pengetahuan khusus. Oleh karena itu, kehati-hatian harus dilakukan saat menggunakan peralatan listrik.

Tubuh manusia terutama terdiri dari air, tapi ini bukan air suling, yang merupakan dielektrik. Oleh karena itu, tubuh hampir menjadi penghantar listrik. Setelah terkena sengatan listrik, otot berkontraksi, yang dapat menyebabkan henti jantung dan pernapasan. Dengan arus yang lebih lanjut, darah mulai mendidih, kemudian tubuh mengering dan akhirnya jaringan menjadi hangus. Hal pertama yang harus dilakukan adalah menghentikan aliran listrik, jika perlu, memberikan pertolongan pertama dan menghubungi dokter.

Tegangan statis terjadi di alam, tetapi paling sering tidak menimbulkan bahaya bagi manusia, kecuali petir. Namun hal ini bisa berbahaya bagi sirkuit atau komponen elektronik. Oleh karena itu, ketika bekerja dengan sirkuit mikro dan transistor efek medan, gelang ground digunakan.