Elektros inžinerijos pagrindai pradedantiesiems. Teorinės elektrotechnikos pagrindai pradedantiesiems. Dalykos „Elektros inžinerijos teoriniai pagrindai“ aprašas

Tai ne trivialus darbas, aš jums pasakysiu. :) Siekdama palengvinti medžiagos įsisavinimą, įvedžiau nemažai supaprastinimų. Visiškai kliedesinis ir antimoksliškas, bet daugiau ar mažiau aiškiai parodantis proceso esmę. „Nuotekų elektros“ technika sėkmingai pasitvirtino lauko bandymuose, todėl bus naudojama ir čia. Tik noriu atkreipti dėmesį, kad tai tik vizualinis supaprastinimas, galiojantis bendru atveju ir konkrečiu momentu, siekiant suprasti esmę ir praktiškai neturi nieko bendra su tikrąja proceso fizika. Kodėl tada taip? Ir kad būtų lengviau atsiminti, kas yra kas ir nepainioti įtampos ir srovės bei suprasti, kaip visa tai veikia varža, antraip esu pakankamai girdėjęs apie tai iš studentų...

Srovė, įtampa, varža.

Jei palyginsite elektros grandinę su kanalizacijos sistema, tai maitinimo šaltinis yra išleidimo bakas, tekantis vanduo yra srovė, vandens slėgis yra įtampa, o vamzdžiais besiveržiantis šūdas yra naudingoji apkrova. Kuo aukštesnė cisterna, tuo didesnė joje esančio vandens potenciali energija ir tuo stipresnė slėgio srovė, einanti per vamzdžius, o tai reiškia, kad jis gali išplauti daugiau šiukšlių.
Be tekančio šlamšto, tekėjimą trukdo trintis į vamzdžių sieneles, todėl susidaro nuostoliai. Kuo storesni vamzdžiai, tuo mažiau nuostolių (gee hee gee, dabar jūs prisimenate, kodėl audiofilai savo galingai akustikai naudoja storesnius laidus;)).
Taigi, apibendrinkime. Elektros grandinėje yra šaltinis, kuris sukuria potencialų skirtumą – įtampą – tarp jos polių. Veikiant šiai įtampai, srovė teka per apkrovą ten, kur potencialas mažesnis. Srovei tekėti trukdo naudingosios apkrovos suformuota varža ir nuostoliai. Dėl to įtempimas-slėgis silpnėja kuo stipriau, tuo didesnis pasipriešinimas. Na, o dabar įstatykime savo kanalizaciją į matematinį kanalą.

Omo dėsnis

Pavyzdžiui, apskaičiuokime paprasčiausią grandinę, susidedančią iš trijų varžų ir vieno šaltinio. Nubraižysiu grandinę ne taip, kaip įprasta TOE vadovėliuose, o arčiau tikrosios grandinės schemos, kur jie paima nulinio potencialo tašką - kūną, paprastai lygų tiekimo minusui, o pliusas laikomas tašku. kurių potencialas lygus maitinimo įtampai. Pirmiausia darome prielaidą, kad žinome įtampą ir varžą, o tai reiškia, kad turime rasti srovę. Sudėkime visas varžas (varžų pridėjimo taisykles skaitykite šoninėje juostoje), kad gautume bendrą apkrovą ir padalinkime įtampą iš gauto rezultato – srovė rasta! Dabar pažiūrėkime, kaip įtampa pasiskirsto per kiekvieną varžą. Apverskime Omo dėsnį ir pradėkime skaičiuoti. U=I*R kadangi srovė grandinėje yra vienoda visoms nuosekliosioms varžoms, ji bus pastovi, tačiau varžos bus skirtingos. Rezultatas buvo toks Šaltinis = U1 + U2 + U3. Remiantis šiuo principu, galite, pavyzdžiui, nuosekliai sujungti 50 lempučių, kurių vardinė įtampa yra 4,5 volto, ir lengvai maitinti jas iš 220 voltų lizdo – neišdegs nei viena lemputė. Kas atsitiks, jei per vidurį įterpsite vieną didelę varžą, tarkime, vieną kiloomą, ir paimsite kitus du mažesnius – vieną omą? Ir iš skaičiavimų paaiškės, kad beveik visa įtampa kris per šią didelę varžą.

Kirchhoffo dėsnis.

Pagal šį dėsnį į mazgą įeinančių ir išeinančių srovių suma lygi nuliui, o srovės, įtekančios į mazgą, dažniausiai žymimos pliusu, o ištekančios – minusu. Analogiškai su mūsų kanalizacijos sistema, vanduo iš vieno galingo vamzdžio išsisklaido į krūvą mažų. Ši taisyklė leidžia apskaičiuoti apytikslį srovės suvartojimą, kuris kartais tiesiog būtinas skaičiuojant grandinių schemas.

Galia ir nuostoliai
Grandinėje sunaudota galia išreiškiama įtampos ir srovės sandauga.
P = U * I
Todėl kuo didesnė srovė ar įtampa, tuo didesnė galia. Nes Rezistorius (ar laidai) neatlieka jokios naudingos apkrovos, tada iš jo iškritusi galia yra grynos formos nuostolis. Šiuo atveju galia gali būti išreikšta pagal Ohmo dėsnį taip:
P = R * I 2

Kaip matote, pasipriešinimo padidėjimas padidina nuostoliams sunaudotą galią, o jei srovė didėja, nuostoliai didėja kvadratiškai. Rezistoryje visa galia eina į šildymą. Dėl tos pačios priežasties, beje, veikiant įkaista baterijos – jos taip pat turi vidinę varžą, ant kurios išsisklaido dalis energijos.
Štai kodėl audiofilai savo galingoms garso sistemoms naudoja storus varinius laidus su minimalia varža, kad sumažintų galios nuostolius, nes ten yra didelės srovės.

Grandinėje galioja suminės srovės dėsnis, nors praktikoje jis man niekada nebuvo naudingas, bet jį žinoti neskauda, ​​tad pasiimk iš tinklo kokį TOE (elektros inžinerijos teorinių pagrindų) vadovėlį, tai geriau vidurinėms mokykloms, ten viskas aprašyta daug paprasčiau ir aiškiau - nesigilinant į aukštąją matematiką.

Kiekvienas iš mūsų, kai pradedame įsitraukti į kažką naujo, iškart puolame į „aistros bedugnę“, bandydami užbaigti ar įgyvendinti sunkius projektus. naminis. Man taip nutiko, kai susidomėjau elektronika. Tačiau, kaip dažniausiai nutinka, pirmosios nesėkmės sumažino aistrą. Tačiau nebuvau įpratęs trauktis ir pradėjau sistemingai (tiesiogine prasme nuo pat pradžių) suvokti elektronikos pasaulio paslaptis. Taip gimė „vadovas pradedantiesiems technikams“.

1 veiksmas: įtampa, srovė, varža

Šios sąvokos yra pagrindinės ir, jei jomis nepažįstate, toliau dėstyti pagrindus būtų beprasmiška. Prisiminkime, kad kiekviena medžiaga susideda iš atomų, o kiekvienas atomas savo ruožtu turi trijų tipų daleles. Elektronas yra viena iš šių dalelių, turinčių neigiamą krūvį. Protonai turi teigiamą krūvį. Laidžiosios medžiagos (sidabras, varis, auksas, aliuminis ir kt.) turi daug laisvųjų elektronų, kurie juda atsitiktinai. Įtampa yra jėga, dėl kurios elektronai juda tam tikra kryptimi. Elektronų srautas, judantis viena kryptimi, vadinamas srove. Kai elektronai juda laidininku, jie patiria tam tikrą trintį. Ši trintis vadinama pasipriešinimu. Atsparumas „išspaudžia“ laisvą elektronų judėjimą, taip sumažindamas srovės kiekį.

Moksliškesnis srovės apibrėžimas yra elektronų skaičiaus kitimo tam tikra kryptimi greitis. Srovės vienetas yra amperas (I). Elektroninėse grandinėse tekanti srovė yra miliamperų diapazone (1 amperas = 1000 miliamperų). Pavyzdžiui, tipinė šviesos diodo srovė yra 20 mA.

Įtampos matavimo vienetas yra voltas (V). Baterija yra įtampos šaltinis. 3 V, 3,3 V, 3,7 V ir 5 V įtampa yra labiausiai paplitusi elektroninėse grandinėse ir įrenginiuose.

Įtampa yra priežastis, o srovė yra rezultatas.

Atsparumo vienetas yra omas (Ω).

2 veiksmas: maitinimo šaltinis

Baterija yra įtampos šaltinis arba „tinkamas“ elektros energijos šaltinis. Akumuliatorius gamina elektros energiją per vidinę cheminę reakciją. Išorėje yra du gnybtai. Vienas iš jų yra teigiamas gnybtas (+ V), o kitas yra neigiamas gnybtas (-V), arba „žemė“. Paprastai yra dviejų tipų maitinimo šaltiniai.

• Baterijos;
• Baterijos.

Baterijos naudojamos vieną kartą, o tada išmetamos. Baterijas galima naudoti kelis kartus. Baterijos būna įvairių formų ir dydžių – nuo ​​miniatiūrinių, naudojamų klausos aparatams ir rankiniams laikrodžiams maitinti, iki kambario dydžio baterijų, kurios teikia atsarginę maitinimą telefono stotelėms ir kompiuterių centrams. Priklausomai nuo vidinės sudėties, maitinimo šaltiniai gali būti įvairių tipų. Keletas dažniausiai naudojamų robotikos ir inžinerijos projektų tipų yra:

Baterijos 1,5 V

Šios įtampos baterijos gali būti įvairių dydžių. Dažniausiai pasitaikantys dydžiai yra AA ir AAA. Talpa nuo 500 iki 3000 mAh.

3V ličio moneta

Visų šių ličio elementų nominalioji įtampa yra 3 V (esant apkrovai), o atviros grandinės įtampa yra apie 3,6 V. Talpa gali siekti nuo 30 iki 500 mAh. Plačiai naudojamas delniniuose įrenginiuose dėl savo mažo dydžio.

Nikelio metalo hidridas (NiMH)

Šios baterijos turi didelį energijos tankį ir gali būti įkraunamos beveik akimirksniu. Kita svarbi savybė – kaina. Tokios baterijos yra pigios (palyginti su jų dydžiu ir talpa). Šio tipo baterijos dažnai naudojamos robotikoje naminiai gaminiai.

3,7 V ličio jonų ir ličio polimerų baterijos

Jie turi gerą iškrovimo pajėgumą, didelį energijos tankį, puikų našumą ir mažą dydį. Ličio polimerų baterija plačiai naudojama robotikoje.

9 voltų baterija

Labiausiai paplitusi forma yra stačiakampė prizmė su užapvalintais kraštais ir gnybtais viršuje. Talpa yra apie 600 mAh.

Švino rūgštis

Švino rūgšties akumuliatoriai yra visos elektronikos pramonės arkliukas. Jie yra neįtikėtinai pigūs, įkraunami ir lengvai perkami. Švino-rūgštiniai akumuliatoriai naudojami mechanikos inžinerijoje, UPS (nepertraukiamo maitinimo šaltiniuose), robotikoje ir kitose sistemose, kur reikalingas didelis energijos tiekimas ir svoris nėra toks svarbus. Dažniausiai pasitaikančios įtampos yra 2V, 6V, 12V ir 24V.

Serijinis lygiagretus akumuliatorių prijungimas

Maitinimo šaltinis gali būti jungiamas nuosekliai arba lygiagrečiai. Jungiant nuosekliai, įtampa didėja, o lygiagrečiai – srovės reikšmė.

Yra du svarbūs dalykai, susiję su baterijomis:

Talpa yra akumuliatoriuje laikomo įkrovimo matas (dažniausiai Amper-h) ir nustatomas pagal joje esančios aktyviosios medžiagos masę. Talpa yra didžiausias energijos kiekis, kurį galima išgauti tam tikromis nurodytomis sąlygomis. Tačiau tikroji akumuliatoriaus energijos kaupimo talpa gali labai skirtis nuo nominalios nurodytos vertės, o akumuliatoriaus talpa labai priklauso nuo amžiaus ir temperatūros, įkrovimo ar iškrovimo sąlygų.

Akumuliatoriaus talpa matuojama vatvalandėmis (Wh), kilovatvalandėmis (kWh), ampervalandėmis (Ah) arba miliampervalandėmis (mAh). Vatvalandė – tai įtampa (V) padauginta iš srovės (I) (gauname galią – matavimo vienetas yra vatai (W)), kurią baterija gali pagaminti tam tikrą laiką (dažniausiai 1 valandą). Kadangi įtampa yra fiksuota ir priklauso nuo akumuliatoriaus tipo (šarminis, ličio, švino-rūgštinis ir kt.), dažnai ant išorinio korpuso yra pažymėta tik Ah arba mAh (1000 mAh = 1Ah). Ilgesniam elektroninio prietaiso veikimui būtina pasiimti mažos nuotėkio srovės baterijas. Norėdami nustatyti akumuliatoriaus veikimo laiką, padalykite talpą iš faktinės apkrovos srovės. Grandinė, kuri naudoja 10 mA ir maitinama 9 voltų baterija, veiks apie 50 valandų: 500 mAh / 10 mA = 50 valandų.

Naudodami daugelio tipų baterijas negalite visiškai „išsikrauti“ energijos (kitaip tariant, akumuliatoriaus negalima visiškai išsikrauti), nesukeldami rimtos ir dažnai nepataisomos žalos cheminėms sudedamosioms dalims. Akumuliatoriaus iškrovimo gylis (DOD) nustato srovės dalį, kurią galima ištraukti. Pavyzdžiui, jei gamintojas apibrėžia DOD kaip 25%, tada galima naudoti tik 25% akumuliatoriaus talpos.

Įkrovimo / iškrovimo greitis turi įtakos vardinei akumuliatoriaus talpai. Jei maitinimo šaltinis išsikrauna labai greitai (ty iškrovos srovė yra didelė), sumažėja energijos kiekis, kurį galima išgauti iš akumuliatoriaus, o talpa bus mažesnė. Kita vertus, jei baterija išsikrauna labai lėtai (naudojama maža srovė), tada talpa bus didesnė.

Baterijos temperatūra taip pat turės įtakos talpai. Esant aukštesnei temperatūrai, akumuliatoriaus talpa paprastai yra didesnė nei žemesnėje temperatūroje. Tačiau sąmoningas temperatūros didinimas nėra efektyvus būdas padidinti baterijos talpą, nes taip pat sutrumpėja paties maitinimo šaltinio tarnavimo laikas.

C talpa: Bet kurio akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo srovės matuojamos atsižvelgiant į jo talpą. Dauguma baterijų, išskyrus švino rūgštį, yra įvertintos 1C. Pavyzdžiui, 1000 mAh talpos baterija vieną valandą gamina 1000 mA, jei lygis yra 1C. Ta pati baterija, esant 0,5 ° C, gamina 500 mA dvi valandas. Esant 2C lygiui, ta pati baterija gamina 2000mA 30 minučių. 1C dažnai vadinamas vienos valandos iškrova; 0.5C yra kaip dviejų valandų laikrodis, o 0.1C – kaip 10 valandų.

Baterijos talpa paprastai matuojama naudojant analizatorių. Dabartiniai analizatoriai rodo informaciją procentais pagal vardinės talpos vertę. Nauja baterija kartais sukuria daugiau nei 100% srovės. Šiuo atveju akumuliatorius tiesiog vertinamas konservatyviai ir gali tarnauti ilgiau nei nurodo gamintojas.

Įkroviklį galima pasirinkti pagal akumuliatoriaus talpą arba C reikšmę. Pavyzdžiui, C/10 įkroviklis akumuliatorių pilnai įkraus per 10 valandų, 4C – per 15 minučių. Labai greitas įkrovimas (1 valanda ar mažiau) paprastai reikalauja, kad įkroviklis atidžiai stebėtų akumuliatoriaus parametrus, pvz., įtampos ribas ir temperatūrą, kad būtų išvengta perkrovimo ir akumuliatoriaus sugadinimo.

Galvaninio elemento įtampą lemia jo viduje vykstančios cheminės reakcijos. Pavyzdžiui, šarminiai elementai yra 1,5 V, visi švino rūgšties elementai yra 2 V, o ličio elementai yra 3 V. Baterijos gali būti sudarytos iš kelių elementų, todėl retai pamatysite 2 V švino rūgšties akumuliatorių. Paprastai jie sujungiami viduje, kad būtų tiekiama 6 V, 12 V arba 24 V. Atminkite, kad 1,5 V AA baterijos vardinė įtampa iš tikrųjų prasideda nuo 1,6 V, tada greitai nukrenta iki 1,5, tada lėtai nukrenta iki 1,0 V, tada baterija laikoma „išsikrovusia“.

Kaip išsirinkti geriausią bateriją amatai?

Kaip jau supratote, viešojoje erdvėje yra daugybė skirtingų cheminės sudėties baterijų tipų, todėl nėra lengva pasirinkti, kuri galia yra geriausia jūsų konkrečiam projektui. Jei projektas labai priklausomas nuo energijos (didelės garso sistemos ir motorinės naminiai gaminiai) turėtų rinktis švino rūgšties akumuliatorių. Jei norite sukurti nešiojamąjį po medžiu, kuri sunaudos mažai srovės, tuomet reikėtų rinktis ličio bateriją. Bet kokiam nešiojamam projektui (lengvo svorio ir vidutinio maitinimo šaltinio) pasirinkite ličio jonų akumuliatorių. Galima rinktis pigesnį nikelio metalo hidrido (NIMH) akumuliatorių, nors jie ir sunkesni, tačiau kitomis savybėmis nenusileidžia ličio jonų. Jei norėtumėte atlikti energijos reikalaujantį projektą, geriausias pasirinkimas būtų ličio jonų šarminis (LiPo) akumuliatorius, nes jis yra mažo dydžio, lengvas, palyginti su kitų tipų baterijomis, labai greitai įkraunamas ir tiekia didelę srovę.

Ar norite, kad jūsų baterijos tarnautų ilgai? Naudokite aukštos kokybės įkroviklį su jutikliais, kad išlaikytumėte tinkamą įkrovimo lygį ir žemą įkrovimo srovę. Pigus įkroviklis sugadins jūsų baterijas.

3 veiksmas: rezistoriai

Rezistorius yra labai paprastas ir labiausiai paplitęs elementas grandinėse. Jis naudojamas valdyti arba apriboti srovę elektros grandinėje.

Rezistoriai yra pasyvūs komponentai, kurie tik sunaudoja energiją (ir negali jos gaminti). Rezistoriai paprastai pridedami prie grandinės, kur jie papildo aktyvius komponentus, tokius kaip operatyviniai stiprintuvai, mikrovaldikliai ir kitos integrinės grandinės. Paprastai jie naudojami apriboti srovę, atskirti įtampą ir atskirti įvesties / išvesties linijas.

Rezistoriaus varža matuojama omų. Didesnės reikšmės gali būti susietos su kilo, mega arba giga priešdėliu, kad reikšmes būtų lengva perskaityti. Dažnai galite pamatyti rezistorius, pažymėtus kOhm ir MOhm diapazonu (mOhm rezistoriai yra daug rečiau). Pavyzdžiui, 4 700 Ω rezistorius atitinka 4,7 kΩ rezistorių, o 5 600 000 Ω rezistorius gali būti parašytas kaip 5 600 kΩ arba (dažniau) 5,6 MΩ.

Yra tūkstančiai skirtingų rezistorių tipų ir daug juos gaminančių įmonių. Jei imsime apytikslę gradaciją, yra dviejų tipų rezistoriai:

• su aiškiai apibrėžtomis savybėmis;
• bendros paskirties, kurios charakteristikos gali „vaikščioti“ (galimą nukrypimą nurodo pats gamintojas).

Bendrųjų charakteristikų pavyzdys:

• Temperatūros koeficientas;
• Įtampos koeficientas;
• Dažnių diapazonas;
• Galia;
• Fizinis dydis.

Pagal savo savybes rezistoriai gali būti suskirstyti į:

Linijinis rezistorius- rezistoriaus tipas, kurio varža išlieka pastovi didėjant į jį nukreiptam potencialų skirtumui (įtampai) (varža ir srovė, einanti per rezistorių, nesikeičia esant įtampai). Tokio rezistoriaus srovės įtampos charakteristikos yra tiesi linija.

Netiesinis rezistorius yra rezistorius, kurio varža kinta priklausomai nuo tiekiamos įtampos ar juo tekančios srovės vertės. Šis tipas turi nelinijinę srovės įtampos charakteristiką ir griežtai nesilaiko Ohmo dėsnio.

Yra keletas netiesinių rezistorių tipų:

• NTC (Neigiamas temperatūros koeficientas) rezistoriai – jų varža mažėja didėjant temperatūrai.
• PEC (Positive Temperature Coefficient) rezistoriai – jų varža didėja didėjant temperatūrai.
• LZR rezistoriai (nuo šviesos priklausomi rezistoriai) – jų varža kinta keičiantis šviesos srauto intensyvumui.
• VDR rezistoriai (Voltage Dependent Resistors) – jų varža kritiškai sumažėja, kai įtampos vertė viršija tam tikrą vertę.

Netiesiniai rezistoriai naudojami įvairiuose projektuose. LZR naudojamas kaip jutiklis įvairiuose robotikos projektuose.

Be to, rezistoriai turi pastovią ir kintamą vertę:

Fiksuoti rezistoriai- rezistorių tipai, kurių vertė jau nustatyta gamybos metu ir kurių negalima keisti naudojimo metu.

Kintamasis rezistorius arba potenciometras - rezistoriaus tipas, kurio vertė gali būti keičiama naudojimo metu. Šis tipas paprastai turi veleną, kuris yra pasukamas arba perkeliamas rankiniu būdu, kad būtų pakeista varžos vertė fiksuotame diapazone, pvz. Nuo 0 kOhm iki 100 kOhm.

Atsparumo parduotuvė:

Šio tipo rezistorius susideda iš „paketo“, kuriame yra du ar daugiau rezistorių. Jame yra keli gnybtai, per kuriuos galima pasirinkti varžos vertę.

Rezistorių sudėtis yra tokia:

Anglis:

Tokių rezistorių šerdis yra liejama iš anglies ir rišiklio, sukuriant reikiamą varžą. Šerdyje yra puodelio formos kontaktai, laikantys rezistoriaus strypą kiekvienoje pusėje. Visa šerdis yra užpildyta medžiaga (pvz., Bakelitu) izoliuotame korpuse. Korpusas yra porėtos struktūros, todėl anglies kompozito rezistoriai yra jautrūs santykinei aplinkos drėgmei.

Tokio tipo rezistoriai grandinėje dažniausiai sukelia triukšmą dėl elektronų, einančių per anglies daleles, todėl šie rezistoriai nenaudojami „svarbiose“ grandinėse, nors yra pigesni.

Anglies nusodinimas:

Rezistorius, pagamintas nusodinant ploną anglies sluoksnį aplink keraminį strypą, vadinamas anglies nusodintu rezistoriumi. Jis gaminamas kaitinant keraminius strypus metano kolboje ir aplink juos nusodinant anglį. Rezistoriaus vertę lemia aplink keraminį strypą nusėdusios anglies kiekis.

Plėvelės rezistorius:

Rezistorius pagamintas išpurkštą metalą nusodinant vakuume ant keraminio strypo pagrindo. Šio tipo rezistoriai yra labai patikimi, pasižymi dideliu stabilumu, taip pat turi aukštą temperatūros koeficientą. Nors jie yra brangūs, palyginti su kitais, jie naudojami pagrindinėse sistemose.

Vielinis rezistorius:

Vielinis rezistorius pagamintas apvijus metalinę vielą aplink keraminę šerdį. Metalinė viela yra įvairių metalų lydinys, parinktas pagal nurodytas reikiamo rezistoriaus savybes ir varžą. Šio tipo rezistoriai pasižymi dideliu stabilumu ir taip pat gali valdyti didelę galią, tačiau paprastai jie yra didesni nei kitų tipų rezistoriai.

Metalo keramika:

Šie rezistoriai gaminami ant keraminio pagrindo kepant kai kuriuos metalus, sumaišytus su keramika. Mišinio dalis mišriame metalo keramikos rezistoriuje lemia varžos vertę. Šis tipas yra labai stabilus ir turi tiksliai išmatuotą pasipriešinimą. Jie daugiausia naudojami paviršiniam montavimui ant spausdintinių plokščių.

Tikslumo rezistoriai:

Rezistoriai, kurių varžos vertė patenka į leistiną nuokrypį, todėl jie yra labai tikslūs (nominali vertė yra siaurame diapazone).

Visi rezistoriai turi leistiną nuokrypį, kuris pateikiamas procentais. Tolerancija parodo, kaip arti nominalios vertės varža gali skirtis. Pavyzdžiui, 500 Ω rezistoriaus, kurio tolerancijos vertė yra 10 %, varža gali būti nuo 550 Ω iki 450 Ω. Jei rezistorius turi 1% toleranciją, varža pasikeis tik 1%. Taigi 500Ω rezistorius gali skirtis nuo 495Ω iki 505Ω.

Tikslus rezistorius yra rezistorius, kurio tolerancijos lygis yra tik 0,005%.

Lydomasis rezistorius:

Vielinis rezistorius sukurtas taip, kad lengvai perdegtų, kai vardinė galia viršija ribinę ribą. Taigi lydusis rezistorius turi dvi funkcijas. Kai tiekimas neviršijamas, jis veikia kaip srovės ribotuvas. Viršijus vardinę galią, oa veikia kaip saugiklis, perdegus grandinė atsidaro, o tai apsaugo komponentus nuo trumpojo jungimo.

Termistoriai:

Šilumai jautrus rezistorius, kurio varžos vertė kinta priklausomai nuo darbinės temperatūros.

Termistoriai rodo teigiamą temperatūros koeficientą (PTC) arba neigiamą temperatūros koeficientą (NTC).

Kiek varža pasikeičia keičiantis darbinei temperatūrai, priklauso nuo termistoriaus dydžio ir konstrukcijos. Visada geriau patikrinti pamatinius duomenis, kad sužinotumėte visas termistorių specifikacijas.

Fotorezistoriai:

Rezistoriai, kurių varža kinta priklausomai nuo šviesos srauto, krentančio ant jo paviršiaus. Tamsioje aplinkoje fotorezistoriaus varža labai didelė, keli M Ω. Kai į paviršių patenka intensyvi šviesa, fotorezistoriaus varža žymiai sumažėja.

Taigi fotorezistoriai yra kintamieji rezistoriai, kurių varža priklauso nuo šviesos kiekio, patenkančio į jo paviršių.

Švininiai ir bešviniai rezistorių tipai:

Gnybtų rezistoriai: Šio tipo rezistorius buvo naudojamas ankstyviausiose elektroninėse grandinėse. Komponentai buvo prijungti prie išvesties gnybtų. Laikui bėgant pradėtos naudoti spausdintinės plokštės, į kurių tvirtinimo angas buvo lituojami radijo elementų laidai.

Paviršinio montavimo rezistoriai:

Šio tipo rezistoriai vis dažniau naudojami nuo paviršiaus montavimo technologijos įdiegimo. Paprastai tokio tipo rezistorius sukuriamas naudojant plonasluoksnę technologiją.

4 veiksmas: standartinės arba bendrosios rezistorių reikšmės

Žymėjimo sistemos ištakos siekia praėjusio šimtmečio pradžią, kai dauguma rezistorių buvo anglies pluošto, kurių gamybos tolerancijos buvo gana prastos. Paaiškinimas yra gana paprastas - naudojant 10% toleranciją galite sumažinti gaminamų rezistorių skaičių. Būtų neefektyvu gaminti 105 omų rezistorius, nes 105 yra 10 % 100 omų rezistoriaus tolerancijos diapazone. Kita rinkos kategorija yra 120 omų, nes 100 omų rezistorius su 10% tolerancija turės nuo 90 iki 110 omų. 120 omų rezistorius turi diapazoną nuo 110 iki 130 omų. Remiantis šia logika, geriau gaminti rezistorius su 10% tolerancija 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 ir tt (atitinkamai suapvalinti). Tai E12 serija, parodyta žemiau.

Tolerancija 20 % E6,

Tolerancija 10 % E12,

Tolerancija 5% E24 (ir paprastai 2% tolerancija)

Tolerancija 2% E48,

E96 1% tolerancija,

E192 0,5, 0,25, 0,1% ir didesni leistini nuokrypiai.

Standartinės rezistorių vertės:

E6 serija: (20 % paklaida) 10, 15, 22, 33, 47, 68

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

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

E48 serija: (2 % nuokrypis) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 265, 2, 2, 2, 2 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 590, 619, 649, 7, 8, 5, 8, 8 66 , 909, 953

E96 serija: (1 % nuokrypis) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 137, 140, 143, 106,5,1,5 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 243, 249, 255, 243, 249, 255, 27, 26,2 94 , 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 461, 442, 453, 461, 4,8 5 36, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 86, 5, 8 9, 9 76

E192 serija: (0,5, 0,25, 0,1 ir 0,05% tolerancija) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 150, 152, 154, 10, 15, 6 165 , 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 200, 203, 205, 172, 2, 2, 2, 2 , 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 271, 274, 277, 271, 274, 27, 24, 28, 246 298 , 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 361, 365, 370, 394, 3, 3, 8 , 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 487, 493, 499, 3, 5, 5, 5,5 536 , 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 649, 657, 665, 813, 6, 7, 6, 8 , 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 90, 9, 9, 9, 9 965 , 976, 988

Projektuojant techninę įrangą geriausia laikytis žemiausio skyriaus, t.y. Geriau naudoti E6, o ne E12. Taip, kad skirtingų grupių skaičius bet kurioje įrangoje būtų kuo mažesnis.

Tęsinys

Yra daug sąvokų, kurių negalima pamatyti savo akimis ar paliesti rankomis. Ryškiausias pavyzdys yra elektrotechnika, kurią sudaro sudėtingos grandinės ir neaiški terminija. Todėl daugelis žmonių tiesiog atsitraukia prieš artėjančius šios mokslinės ir techninės disciplinos studijų sunkumus.

Elektros inžinerijos pagrindai pradedantiesiems, pateikti prieinama kalba, padės įgyti žinių šioje srityje. Pagrįsti istoriniais faktais ir aiškiais pavyzdžiais, jie tampa žavūs ir suprantami net tiems, kurie su nepažįstamomis sąvokomis susiduria pirmą kartą. Palaipsniui pereinant nuo paprastos prie sudėtingos, visiškai įmanoma išstudijuoti pateiktą medžiagą ir panaudoti jas praktinėje veikloje.

Elektros srovės sampratos ir savybės

Elektros dėsniai ir formulės reikalingi ne tik bet kokiems skaičiavimams atlikti. Jie reikalingi ir tiems, kurie praktiškai atlieka su elektra susijusias operacijas. Žinodami elektrotechnikos pagrindus, galite logiškai nustatyti gedimo priežastį ir labai greitai ją pašalinti.

Elektros srovės esmė – įkrautų dalelių, kurios perneša elektros krūvį iš vieno taško į kitą, judėjimas. Tačiau atsitiktinai įkrautų dalelių šiluminio judėjimo metu, sekant laisvųjų elektronų metaluose pavyzdžiu, krūvio perdavimas nevyksta. Elektrinio krūvio judėjimas per laidininko skerspjūvį vyksta tik tada, kai jonai ar elektronai dalyvauja tvarkingame judėjime.

Elektros srovė visada teka tam tikra kryptimi. Jo buvimą rodo specifiniai ženklai:

• Laidininko, kuriuo teka srovė, šildymas.
• Laidininko cheminės sudėties pasikeitimas veikiant srovei.
• Jėga veikianti gretimas sroves, įmagnetintus kūnus ir gretimas sroves.

Elektros srovė gali būti tiesioginė arba kintamoji. Pirmuoju atveju visi jo parametrai išlieka nepakitę, o antruoju – poliškumas periodiškai keičiasi iš teigiamo į neigiamą. Per kiekvieną pusciklą keičiasi elektronų srauto kryptis. Tokių periodinių pokyčių greitis yra dažnis, matuojamas hercais

Pagrindiniai srovės dydžiai

Kai grandinėje atsiranda elektros srovė, per laidininko skerspjūvį vyksta nuolatinis krūvio perdavimas. Per tam tikrą laiko vienetą perkeltas mokestis vadinamas, matuojamas amperų.

Norint sukurti ir palaikyti įkrautų dalelių judėjimą, būtina jas veikti tam tikra kryptimi. Jei šis veiksmas sustoja, sustoja ir elektros srovė. Ši jėga vadinama elektriniu lauku, taip pat žinoma kaip. Būtent tai sukelia potencialų skirtumą arba Įtampa laidininko galuose ir suteikia impulsą įkrautų dalelių judėjimui. Norint išmatuoti šią vertę, naudojamas specialus vienetas - voltų. Tarp pagrindinių dydžių yra tam tikras ryšys, atspindėtas Ohmo dėsne, kuris bus išsamiai aptartas.

Svarbiausia laidininko charakteristika, tiesiogiai susijusi su elektros srove pasipriešinimas, matuojamas Omaha. Ši vertė yra tam tikras laidininko pasipriešinimas elektros srovės tekėjimui jame. Dėl pasipriešinimo įtakos laidininkas įkaista. Didėjant laidininko ilgiui ir mažėjant jo skerspjūviui, varžos vertė didėja. 1 omo vertė atsiranda, kai laidininko potencialų skirtumas yra 1 V, o srovė yra 1 A.

Omo dėsnis

Šis įstatymas yra susijęs su pagrindinėmis elektrotechnikos nuostatomis ir sąvokomis. Jis tiksliausiai atspindi santykį tarp dydžių, tokių kaip srovė, įtampa, varža ir kt. Šių dydžių apibrėžimai jau buvo apsvarstyti, dabar reikia nustatyti jų sąveikos ir įtakos vienas kitam laipsnį.

Norėdami apskaičiuoti tą ar kitą vertę, turite naudoti šias formules:

1. Srovės stipris: I = U/R (amperais).
2. Įtampa: U = I x R (voltai).
3. Atsparumas: R = U/I (omai).

Šių dydžių priklausomybė, siekiant geriau suprasti procesų esmę, dažnai lyginama su hidraulinėmis charakteristikomis. Pavyzdžiui, rezervuaro, pripildyto vandeniu, apačioje yra sumontuotas vožtuvas su vamzdžiu, esančiu šalia jo. Atsidarius vožtuvui, pradeda tekėti vanduo, nes yra skirtumas tarp aukšto slėgio vamzdžio pradžioje ir žemo slėgio gale. Lygiai tokia pati situacija susidaro laidininko galuose potencialų skirtumo - įtampos, kurios įtakoje elektronai juda išilgai laidininko, pavidalu. Taigi pagal analogiją įtampa yra tam tikras elektrinis slėgis.

Srovės stiprumą galima palyginti su vandens srautu, tai yra vandens kiekiu, tekančio vamzdžio skerspjūviu per nustatytą laiką. Sumažėjus vamzdžio skersmeniui, dėl padidėjusio pasipriešinimo sumažės ir vandens srautas. Šį ribotą srautą galima palyginti su laidininko elektrine varža, kuri išlaiko elektronų srautą tam tikrose ribose. Srovės, įtampos ir varžos sąveika panaši į hidraulines charakteristikas: pasikeitus vienam parametrui, pasikeičia ir visi kiti.

Energija ir galia elektrotechnikoje

Elektros inžinerijoje taip pat yra tokių sąvokų kaip energijos Ir galia susiję su Omo dėsniu. Pati energija egzistuoja mechaninės, šiluminės, branduolinės ir elektrinės formos. Pagal energijos tvermės dėsnį jos negalima sunaikinti ar sukurti. Jis gali būti transformuojamas tik iš vienos formos į kitą. Pavyzdžiui, garso sistemos elektros energiją paverčia garsu ir šiluma.

Bet koks elektros prietaisas sunaudoja tam tikrą energijos kiekį per nustatytą laiką. Ši vertė yra individuali kiekvienam įrenginiui ir nurodo galią, ty energijos kiekį, kurį gali sunaudoti konkretus įrenginys. Šis parametras apskaičiuojamas pagal formulę P = I x U, matavimo vienetas yra . Tai reiškia vieno volto judėjimą per vieno omo varžą.

Taigi, elektros inžinerijos pagrindai pradedantiesiems padės iš pradžių suprasti pagrindines sąvokas ir terminus. Po to įgytas žinias panaudoti praktiškai bus daug lengviau.

Elektra manekenams: elektronikos pagrindai

Siūlome nedidelę medžiagą tema: „Elektra pradedantiesiems“. Tai suteiks pradinį supratimą apie terminus ir reiškinius, susijusius su elektronų judėjimu metaluose.

Termino ypatybės

Elektra – tai mažų įkrautų dalelių, judančių laidininkais tam tikra kryptimi, energija.

Esant pastoviai srovei, jos dydis, taip pat judėjimo kryptis per tam tikrą laiką nesikeičia. Jei srovės šaltiniu pasirenkamas galvaninis elementas (baterija), tai krūvis juda tvarkingai: nuo neigiamo poliaus iki teigiamo galo. Procesas tęsiasi tol, kol jis visiškai išnyksta.

Kintamoji srovė periodiškai keičia dydį ir judėjimo kryptį.

Kintamosios srovės perdavimo grandinė

Pabandykime suprasti, kas yra fazė žodyje, kurį visi girdėjo, bet ne visi supranta tikrąją jos reikšmę. Į smulkmenas ir smulkmenas nesileisime, parinksime tik namų meistrui reikalingą medžiagą. Trifazis tinklas yra elektros srovės perdavimo būdas, kai srovė teka trimis skirtingais laidais, o vienas ją grąžina. Pavyzdžiui, elektros grandinėje yra du laidai.

Pirmuoju laidu srovė teka vartotojui, pavyzdžiui, į virdulį. Antrasis laidas naudojamas grąžinti. Atidarius tokią grandinę, laidininko viduje nebus elektros krūvio. Šioje diagramoje aprašoma vienfazė grandinė. elektroje? Faze laikomas laidas, kuriuo teka elektros srovė. Nulis yra viela, per kurią grįžtama. Trifazėje grandinėje vienu metu yra trys faziniai laidai.

Elektros skydas bute būtinas srovei visose patalpose. yra laikomi ekonomiškai pagrįstomis, nes jiems nereikia dviejų. Artėjant prie vartotojo srovė yra padalinta į tris fazes, kurių kiekvienoje yra nulis. Įžeminimo elektrodas, naudojamas vienfaziame tinkle, neturi darbinės apkrovos. Jis yra saugiklis.

Pavyzdžiui, jei įvyksta trumpasis jungimas, kyla elektros smūgio arba gaisro grėsmė. Norint išvengti tokios situacijos, srovės vertė neturėtų viršyti saugaus lygio, perteklius patenka į žemę.

Vadovas „Elektrikų mokykla“ padės pradedantiesiems meistrams susidoroti su kai kuriais buitinės technikos gedimais. Pavyzdžiui, jei kyla problemų dėl skalbimo mašinos elektros variklio veikimo, srovė tekės į išorinį metalinį korpusą.

Jei nėra įžeminimo, įkrovimas bus paskirstytas visoje mašinoje. Kai paliesite jį rankomis, žmogus veiks kaip įžeminimo laidininkas ir gaus elektros smūgį. Jei yra įžeminimo laidas, tokia situacija neatsiras.

Elektros inžinerijos ypatybės

Vadovėlis „Elektra manekenams“ yra populiarus tarp tų, kurie toli nuo fizikos, tačiau planuoja šį mokslą panaudoti praktiniais tikslais.

Elektros inžinerijos atsiradimo data laikoma XIX amžiaus pradžia. Būtent tuo metu buvo sukurtas pirmasis srovės šaltinis. Magnetizmo ir elektros srityje padaryti atradimai sugebėjo praturtinti mokslą naujomis sąvokomis ir svarbios praktinės reikšmės faktais.

Vadovas „Elektriko mokykla“ reiškia, kad susipažinsite su pagrindiniais su elektra susijusiais terminais.

Daugelyje fizikos knygų yra sudėtingų elektrinių schemų ir įvairių painių terminų. Kad pradedantieji suprastų visas šio fizikos skyriaus subtilybes, buvo sukurtas specialus vadovas „Elektra manekenams“. Ekskursija į elektronų pasaulį turi prasidėti teorinių dėsnių ir sąvokų svarstymu. Pradedantiesiems elektrikams įgyti žinių padės knygoje „Elektra manekenams“ panaudoti iliustruojantys pavyzdžiai ir istoriniai faktai. Norėdami patikrinti savo pažangą, galite naudoti užduotis, testus ir pratimus, susijusius su elektra.

Jei suprantate, kad neturite pakankamai teorinių žinių, kad galėtumėte savarankiškai susidoroti su elektros laidų prijungimu, skaitykite žinynus apie „manekenus“.

Sauga ir praktika

Pirmiausia turite atidžiai išstudijuoti skyrių apie saugos priemones. Tokiu atveju atliekant darbus, susijusius su elektra, nebus sveikatai pavojingų avarinių situacijų.

Norint praktiškai pritaikyti teorines žinias, įgytas savarankiškai studijuojant elektrotechnikos pagrindus, galima pradėti nuo senos buitinės technikos. Prieš pradėdami remontą, būtinai perskaitykite instrukcijas, pateiktas kartu su įrenginiu. Nepamirškite, kad nereikėtų juokauti su elektra.

Elektros srovė yra susijusi su elektronų judėjimu laidininkuose. Jei medžiaga negali praleisti srovės, ji vadinama dielektriku (izoliatoriumi).

Kad laisvieji elektronai judėtų iš vieno poliaus į kitą, tarp jų turi būti tam tikras potencialų skirtumas.

Srovės, einančios per laidininką, intensyvumas yra susijęs su elektronų, einančių per laidininko skerspjūvį, skaičiumi.

Srovės tekėjimo greičiui įtakos turi laidininko medžiaga, ilgis ir skerspjūvio plotas. Didėjant laido ilgiui, didėja jo varža.

Išvada

Elektra yra svarbi ir sudėtinga fizikos šaka. Vadove „Elektra manekenams“ nagrinėjami pagrindiniai elektros variklių efektyvumą apibūdinantys dydžiai. Įtampos vienetai yra voltai, srovė matuojama amperais.

Kiekvienas turi tam tikrą galią. Tai reiškia elektros energijos kiekį, kurį prietaisas pagamina per tam tikrą laikotarpį. Energijos vartotojai (šaldytuvai, skalbimo mašinos, virduliai, lygintuvai) taip pat turi galią, eksploatacijos metu sunaudoja elektros energiją. Jei pageidaujate, galite atlikti matematinius skaičiavimus ir nustatyti apytikslę kiekvieno buitinės technikos kainą.

Elektrotechnika – kaip užsienio kalba. Vieni tai jau seniai puikiai įvaldę, kiti tik pradeda susipažinti, tretiems tai vis dar nepasiekiamas, bet viliojantis tikslas. Kodėl daugelis žmonių nori ištirti šį paslaptingą elektros pasaulį? Žmonės su juo susipažinę tik apie 250 metų, tačiau šiandien sunku įsivaizduoti gyvenimą be elektros. Norint susipažinti su šiuo pasauliu, yra teoriniai elektrotechnikos (TOE) pagrindai manekenams.

Pirmoji pažintis su elektra

XVIII amžiaus pabaigoje prancūzų mokslininkas Charlesas Coulombas pradėjo aktyviai tyrinėti elektrinius ir magnetinius medžiagų reiškinius. Būtent jis atrado elektros krūvio dėsnį, kuris buvo pavadintas jo vardu – kulonu.

Šiandien žinoma, kad bet kurią medžiagą sudaro atomai ir elektronai, besisukantys aplink juos orbitoje. Tačiau kai kuriose medžiagose elektronus labai stipriai laiko atomai, o kitose šis ryšys yra silpnas, todėl elektronai gali laisvai atitrūkti nuo vienų atomų ir prisijungti prie kitų.

Norėdami suprasti, kas tai yra, galite įsivaizduoti didelį miestą su daugybe automobilių, kurie juda be jokių taisyklių. Šios mašinos juda chaotiškai ir negali atlikti naudingo darbo. Laimei, elektronai neskyla, o atsimuša vienas į kitą kaip kamuoliukai. Norėdami gauti naudos iš šių mažų darbininkų , turi būti įvykdytos trys sąlygos:

1. Medžiagos atomai turi laisvai atiduoti savo elektronus.
2. Šiai medžiagai turi būti taikoma jėga, kuri privers elektronus judėti viena kryptimi.
3. Grandinė, kuria juda įkrautos dalelės, turi būti uždaryta.

Būtent šių trijų sąlygų laikymasis yra pradedančiųjų elektrotechnikos pagrindas.

Visi elementai sudaryti iš atomų. Atomai gali būti lyginami su Saulės sistema, tik kiekviena sistema turi savo orbitų skaičių, o kiekvienoje orbitoje gali būti kelios planetos (elektronai). Kuo toliau orbita yra nuo branduolio, tuo mažesnę trauką patiria elektronai šioje orbitoje.

Trauka priklauso ne nuo branduolio masės, bet nuo skirtingų branduolio ir elektronų poliškumo. Jei branduolio krūvis yra +10 vienetų, elektronai iš viso taip pat turi turėti 10 vienetų, bet neigiamo krūvio. Jeigu elektronas nuskrenda nuo išorinės orbitos, tai bendra elektronų energija jau bus –9 vienetai. Paprastas pavyzdys, kaip pridėti +10 + (-9) = +1. Pasirodo, atomas turi teigiamą krūvį.

Taip pat atsitinka ir atvirkščiai: branduolys stipriai traukia ir užfiksuoja „svetimą“ elektroną. Tada jo išorinėje orbitoje atsiranda „papildomas“, 11-asis elektronas. Tas pats pavyzdys +10 + (-11) = -1. Tokiu atveju atomas bus neigiamai įkrautas.

Jeigu į elektrolitą dedamos dvi priešingų krūvių medžiagos ir su jais laidininku, pavyzdžiui, lempute, sujungiamos, tai srovė tekės uždara grandine ir lemputė užsidegs. Jei grandinė nutrūksta, pavyzdžiui, per jungiklį, lemputė užges.

Elektros srovė gaunama taip. Kai vieną iš medžiagų (elektrodą) veikia elektrolitas, joje atsiranda elektronų perteklius, jis įkraunamas neigiamai. Antrasis elektrodas, priešingai, atsisako elektronų, kai yra veikiamas elektrolitu ir tampa teigiamai įkrautas. Kiekvienas elektrodas atitinkamai žymimas „+“ (elektronų perteklius) ir „-“ (elektronų trūkumas).

Nors elektronai turi neigiamą krūvį, elektrodas pažymėtas "+". Ši painiava įvyko elektrotechnikos aušroje. Tuo metu buvo manoma, kad krūvį perduoda teigiamos dalelės. Nuo to laiko buvo sudaryta daug grandinių, ir kad jų neperdarytų, paliko viską kaip yra .

Galvaniniuose elementuose elektros srovė susidaro dėl cheminės reakcijos. Kelių elementų derinys vadinamas akumuliatoriumi; tokią taisyklę galima rasti manekenų elektrotechnikoje. Jei įmanomas atvirkštinis procesas, kai elektros srovės įtakoje elemente kaupiasi cheminė energija, tai toks elementas vadinamas akumuliatoriumi.

Galvaninį elementą išrado Alessandro Volta 1800 m. Jis naudojo vario ir cinko plokštes, panardintas į druskos tirpalą. Tai tapo modernių baterijų ir baterijų prototipu.

Srovių tipai ir charakteristikos

Gavus pirmąją elektrą kilo mintis šią energiją perduoti tam tikru atstumu, čia ir atsirado sunkumų. Pasirodo, elektronai, eidami per laidininką, praranda dalį savo energijos, ir kuo ilgesnis laidininkas, tuo šie nuostoliai didesni. 1826 m. Georgas Ohmas nustatė dėsnį, kuris nustato ryšį tarp įtampos, srovės ir varžos. Jis skamba taip: U=RI. Žodžiu, pasirodo: įtampa lygi srovei, padaugintai iš laidininko varžos.

Iš lygties matyti, kad kuo ilgesnis laidininkas, kuris padidina varžą, tuo mažesnė srovė ir įtampa, todėl galia mažės. Neįmanoma pašalinti pasipriešinimo, norint tai padaryti, reikia sumažinti laidininko temperatūrą iki absoliutaus nulio, o tai įmanoma tik laboratorinėmis sąlygomis. Srovė reikalinga galiai, todėl jos liesti irgi negalima, belieka tik padidinti įtampą.

XIX amžiaus pabaigoje tai buvo neįveikiama problema. Juk tuo metu nebuvo elektrinių, gaminančių kintamąją srovę, nebuvo transformatorių. Todėl inžinieriai ir mokslininkai atkreipė dėmesį į radiją, nors jis labai skyrėsi nuo šiuolaikinio belaidžio ryšio. Įvairių šalių vyriausybės neįžvelgė šių pokyčių naudos ir tokių projektų nefinansavo.

Kad būtų galima transformuoti įtampą, ją padidinti arba sumažinti, reikalinga kintamoji srovė. Kaip tai veikia, galite pamatyti toliau pateiktame pavyzdyje. Jei viela susukama į ritę ir jos viduje greitai perkeliamas magnetas, ritėje atsiras kintamoji srovė. Tai galima patikrinti prijungus voltmetrą, kurio viduryje yra nulis, prie ritės galų. Prietaiso rodyklė nukryps į kairę ir į dešinę, tai parodys, kad elektronai juda viena kryptimi, tada kita.

Šis elektros generavimo būdas vadinamas magnetine indukcija. Jis naudojamas, pavyzdžiui, generatoriuose ir transformatoriuose, priimant ir keičiant srovę. Pagal savo formą kintamoji srovė gali būti:

• sinusoidinis;
• impulsyvus;
• ištiesinta.

Laidininkų tipai

Pirmas dalykas, turintis įtakos elektros srovei, yra medžiagos laidumas. Šis laidumas skirtingoms medžiagoms skiriasi. Tradiciškai visas medžiagas galima suskirstyti į tris tipus:

• laidininkas;
• puslaidininkinis;
• dielektrinis.

Laidininku gali būti bet kokia medžiaga, laisvai praleidžianti elektros srovę per save. Tai apima kietas medžiagas, tokias kaip metalas arba pusiau metalas (grafitas). Skystis – gyvsidabris, išlydyti metalai, elektrolitai. Tai taip pat apima jonizuotas dujas.

Remiantis tuo, laidininkai skirstomi į du laidumo tipus:

• elektroninis;
• joninės.

Elektroninis laidumas apima visas medžiagas, kurios naudoja elektronus elektros srovei sukurti. Šie elementai apima metalus ir pusmetalius. Anglis taip pat gerai praleidžia srovę.

Joninio laidumo metu šį vaidmenį atlieka dalelė, turinti teigiamą arba neigiamą krūvį. Jonas yra dalelė, kurioje trūksta arba yra papildomas elektronas. Kai kurie jonai nemėgsta sugauti „papildomo“ elektrono, o kiti nevertina elektronų ir todėl laisvai juos atiduoda.

Atitinkamai, tokios dalelės gali būti įkrautos neigiamai arba teigiamai. Pavyzdys yra sūrus vanduo. Pagrindinė medžiaga yra distiliuotas vanduo, kuris yra izoliatorius ir nepraleidžia srovės. Įdėjus druskos, ji tampa elektrolitu, tai yra laidininku.

Puslaidininkiai įprastoje būsenoje nelaidžia srovės, bet veikiami išorinių poveikių (temperatūra, slėgis, šviesa ir kt.) pradeda vesti srovę, nors ir ne taip gerai, kaip laidininkai.

Visos kitos medžiagos, neįtrauktos į pirmuosius du tipus, klasifikuojamos kaip dielektrikai arba izoliatoriai. Normaliomis sąlygomis jie praktiškai nelaidžia elektros srovės. Tai paaiškinama tuo, kad išorinėje orbitoje elektronai labai tvirtai laikosi savo vietose, o kitiems elektronams vietos nelieka.

Studijuodami manekenų elektriką, turite atsiminti, kad naudojamos visos anksčiau išvardytos medžiagų rūšys. Laidininkai pirmiausia naudojami grandinės elementams sujungti (įskaitant mikroschemas). Jie gali prijungti maitinimo šaltinį prie apkrovos (pavyzdžiui, laidą iš šaldytuvo, elektros laidus ir pan.). Jie naudojami ritėms gaminti, kurios savo ruožtu gali būti naudojamos nepakitusios, pavyzdžiui, ant spausdintinių plokščių arba transformatoriuose, generatoriuose, elektros varikliuose ir kt.

Dirigentai yra patys gausiausi ir įvairiausi. Iš jų gaminami beveik visi radijo komponentai. Pavyzdžiui, norint gauti varistorių, galima naudoti vieną puslaidininkį (silicio karbidą arba cinko oksidą). Yra dalių, kuriose yra skirtingų laidumo tipų laidininkai, pavyzdžiui, diodai, zenerio diodai, tranzistoriai.

Bimetalai užima ypatingą nišą. Tai dviejų ar daugiau metalų derinys, kurios turi skirtingą plėtimosi laipsnį. Kai tokia dalis įkaista, ji deformuojasi dėl skirtingo procentinio išsiplėtimo. Paprastai naudojamas apsaugai nuo srovės, pavyzdžiui, siekiant apsaugoti elektros variklį nuo perkaitimo arba išjungti prietaisą, kai jis pasiekia nustatytą temperatūrą, kaip lygintuvas.

Dielektrikai daugiausia atlieka apsauginę funkciją (pavyzdžiui, izoliuoja elektrinių įrankių rankenas). Jie taip pat leidžia izoliuoti elektros grandinės elementus. Spausdintinė plokštė, ant kurios sumontuoti radijo komponentai, yra pagaminta iš dielektriko. Ritės laidai yra padengti izoliaciniu laku, kad būtų išvengta trumpųjų jungimų tarp posūkių.

Tačiau dielektrikas, pridėjus laidininką, tampa puslaidininkiu ir gali vesti srovę. Tas pats oras perkūnijos metu tampa laidininku. Sausa mediena yra prastai laidi, bet jei ji sušlaps, ji nebebus saugi.

Elektros srovė vaidina didžiulį vaidmenį šiuolaikinio žmogaus gyvenime, tačiau, kita vertus, ji gali kelti mirtiną pavojų. Jį labai sunku aptikti, pavyzdžiui, ant žemės gulinčioje laidoje, tam reikia specialios įrangos ir žinių. Todėl naudojant elektros prietaisus reikia būti ypač atsargiems.

Žmogaus kūnas daugiausia susideda iš vandens, bet tai nėra distiliuotas vanduo, kuris yra dielektrikas. Todėl kūnas tampa kone elektros laidininku. Gavus elektros šoką, raumenys susitraukia, todėl gali sustoti širdis ir kvėpavimas. Toliau veikiant srovei, kraujas pradeda virti, tada kūnas išsausėja ir galiausiai audiniai suanglėja. Pirmiausia reikia sustabdyti srovę, prireikus suteikti pirmąją pagalbą ir iškviesti gydytojus.

Statinė įtampa pasitaiko gamtoje, tačiau dažniausiai ji nekelia pavojaus žmogui, išskyrus žaibą. Tačiau tai gali būti pavojinga elektroninėms grandinėms ar dalims. Todėl dirbant su mikroschemomis ir lauko tranzistoriais naudojamos įžemintos apyrankės.