Бесіди по Електротехніці: Електрика - від простого до складного. Частина 3.

Цікаво, що навіть в сильних електричних полях приріст середньої швидкості становить не більше ОДИНИЦЬ САНТИМЕТРІВ в секунду. І в той же час електричне поле забезпечує це прирощення кожному вільних електронів в електричному ланцюзі МАЙЖЕ ОДНОЧАСНО. Це називається швидкістю поширення електричного поля в провіднику. Вона являє собою величину, кілька перевищує 200000 км в секунду! Що дещо менше швидкості світла у вакуумі (300000 км в секунду).

Будь-яке джерело або генератор електричного поля характеризується електрорушійною силою (ЕРС), яка за допомогою генерованого електричного поля повідомляється переміщуються по ланцюгу електрони. ЕРС вимірюється в вольт. При переміщенні електричного заряду в ОДИН кулон (1 Кл) джерело струму виконує роботу в ОДИН ДЖОУЛЬ (1 Дж), якщо це джерело має ЕРС, яка дорівнює 1 В. Якщо ж ЕРС дорівнює, наприклад, 5 В, то виконана робота відповідає 5 Дж. до речі сказати, 1 Дж - це робота з підняття вантажу масою в 109 г на висоту 1 м!

Отже, джерело струму в силу певних внутрішніх процесів на ЗОВНІШНІХ ВИСНОВКИ підтримує деяку різницю електричних станів, або ЕРС. Але коли ми з'єднуємо будь - якої провідної системи ці електроди, за цією системою починає протікати електричний струм. Ось ця ЗОВНІШНЯ, яка проводить електричний струм система і називається електричним колом! А в силу того що ця електричний ланцюг замикає (за визначенням) обидва електроди джерела ЕРС, така зовнішня ланцюг є замкнутою. У найзагальнішому випадку ця зовнішня електрична ланцюг характеризується таким параметром, як ОПІР (R), яке виражається наступним співвідношенням:

R = U / I, де U - напруга, I - струм.

Корисно запам'ятати: 1 В = 1000 мВ = 1000000 мкв. 1 А = 1000 мА = 1000000 мкА. 1 Ом = 0,001 кОм = 0,000001 МОм. Або, що більш звично: 1МОм = 1000 кОм = 1000000 Ом. Взагалі, прийнято говорити, що ланцюг, по якій тече струм, рівний 1 А, при напрузі, що дорівнює 1 В, має опір 1 Ом.

В електроніці часто застосовуються і такі величини: 1 мкА = 1000 нА = 1000000 пА. 1 ГОм = 1000 МОм = 1000000 кОм = = 1000000000 Ом! 1 кВ = 1000 В. Для того щоб легко і наочно описувати функціонування як завгодно складних електричних ланцюгів, прийнята система умовних позначень. Скористаємося ними, щоб зобразити дві ПРОСТЕЙШИЕ електричні ланцюги. На рис.5, а зображена електрична ланцюг звичайного переносного ліхтарика.

Вона містить електричну лампочку Л, вимикач S і джерело ЕРС (батарейку) G. Як батарейки можна використовувати "Крону" або КБС. Зображення будь електричного кола (в документації) за допомогою системи умовних графічних позначень елементів, носить стандартну назву Принципова електрична схема цього ланцюга.

Таким чином, на рис.5, б зображена принципова електрична схема, яка містить резистор R1, вимикач S і батарейку G. Взагалі, резистор в електротехніці і особливо в електроніці знаходить найширше застосування. Знайомство з деякими властивостями резистора почнемо з ЗАКОНУ ОМА. Якщо в найпростішої ланцюга замкнути перемикач S, то буде забезпечено протікання струму I, який легко визначити за співвідношенням: I = U / R, де U - напруга джерела, В; R - електричний опір, Ом.

Електричний опір є величина, обернено пропорційна ПРОВІДНОСТІ. Природно, якщо виготовити цей резистор з матеріалу, кристалічна решітка якого має складну структуру, а відстані між вузлами таких ґрат малі, то прирощення середньої швидкості електронів при накладенні електричного поля буде невелика!

Це станеться через те, що надлишок швидкості поглинає структурою кристала при зіткненнях вільних електронів з атомами решітки. При цьому атоми отримують додатково тільну енергію, яка має тепловий характер. Тому цілком обгрунтовано можна сказати, що в резисторах відбувається перетворення енергії електричного поля, тобто енергії джерела - в тепло.

Теплову енергію (рис.6, а) легко підрахувати за формулою

Р = UI = (IR) I = I2R.

Це означає, що НАВАНТАЖЕННЯ (в даному випадку резистор R) споживає від джерела електричну енергію, рівну Р. Зауважимо, що різниця потенціалів в точках "А" і "В", як легко бачити з рис.6, а дорівнює U. У такому випадку говорять, що ПАДІННЯ напруги між точками "А" і "В" дорівнює U. Тепер перейдемо до рис.6, б. в якому два резистора, а саме, R1 і R2 включені ПОСЛІДОВНО по відношенню до джерела напруги. У цьому випадку: I = U / (R1 + R2); U = I (R1 + R2). А ось падіння напруг на резисторах R1 і R2 запишемо так

U1 = IR1; U2 = IR2; U = U1 + U2.

Розглянемо ще один випадок. На рис.7 показано так зване змішана підключення резисторів R1, R2 і R3, тобто Послідовність включення резистора R1 і групи резисторів R2 і R3, з'єднаних між собою ПАРАЛЕЛЬНО.

Для цього випадку запишемо

U = U1 + U2; U1 = IR1; U2 = I (R2 || R3) = IR2R3 / (R2 + R3).

Ну а які досить наочні електронні ланцюги можна зібрати практично, виходячи з уже досягнутого "теоретичного рівня"? В даний час одним з найбільш поширених і дешевих електронних компонентів є так звані світлодіодів.

Це дивовижні вироби! Згідно своїй назві, вони здатні випромінювати світло. Значить, вони є деякою різновидом електричної лампочки? А ось і ні, оскільки фізичний механізм випромінювання світлодіодів зовсім інший. Для порівняння - нитка лампочки розжарювання, яка використовується в ручному ліхтарику, розпечена майже до 2000 ° С! А кристалик світлодіода практично холодний, тому що його температура рідко перевищує 50 ° С. Крім того, лампочка випускає білувато жовте світло, а світлодіод, тільки вибирай - спектрально чисті кольори: жовтий, зелений, оранжевий, червоний! Останнім часом з'явилися навіть блакитні і сині.

<< Попередня 1 2 [3] 4 5 6 7 Наступна >>