Глава 17. 10 формул, которые должен знать каждый

Соотношения закона Ома

Расчеты сопротивления

Расчет сопротивления последовательных резисторов

Расчет сопротивления параллельных резисторов

Расчеты емкости

Расчет емкости параллельных конденсаторов

Расчет емкости последовательных конденсаторов

Расчет емкости трех и более последовательно соединенных конденсаторов

Расчет энергетических уравнений

Расчет постоянной времени RC-цепочки

Расчеты частоты и длины волны

Расчет частоты сигнала

Расчет длины волны сигнала

Приложение. Интернет-ресурсы

Калькуляторы для радиолюбителя

Учебники, литература и справочная информация

Радиоэлементы подешевле

Изготовление печатных плат

Конструирование роботов

Болтовня на форумах

Примеры готовых схем

Глоссарий

Предметный указатель

Часть I

Начала начал электроники

 

В этой части...

Говорите, что всю жизнь мечтали познакомиться с электроникой поближе, но не знали с чего начать? Тогда вы оказались в нужное время в нужном месте!

В последующих глазах будут освещены фундаментальные основы электроники и физики электронов: что они собой представляют и почему следует о них знать. Однако не стоит беспокоиться — вам не придется умирать от скуки над научнмми трудами по теоретической физике: мм подадим основные положения и правила в виде, легко доступном дль усвоения. Кроме того, здесь же вы познакомитесь с простыми рекомендациями по безопасности. Электроника — забавная вещь, но только к том случае, если вы не обожжетесь, не поджаритесь на электрическом стуле и не заедете себе в глаз взбесившимся резистором.

 

Глава 1

От электронов к электронике

В этой главе...

> Разъяснение роли электронов, проводников и напряжения. Вопросы генерации электричества

> Некоторые электронные компоненты

> Соединение отдельных компонентов в электрическую схему

> Знакомство с некоторыми инструментами электроники

> Единицы измерения

> Закон Ома

Когда вы включаете поутру кофеварку, вы используете электричество. Когда вы щелкаете кнопкой на телевизоре, чтобы просмотреть повторный показ сериала Секс и город, — опять же, вы снова так или иначе задействуете электричество.

Поскольку вы используете электричество и электронные устройства постоянно, вам, наконец, становится любопытно попробовать собрать какую-то безделушку самому (или самой). Отлично. Но перед тем, как вы сможете окунуться в мир проводов и батарей, не помешает узнать, откуда взялся корень электро- в словах электричество и электроника.

В этой главе вы узнаете все о том, как электроны служат для образования электричества, и как обуздать это электричество в целях освоения основ электроники. Вы также познакомитесь с инструментами и компонентами, с которыми позже будете забавляться в главах 14 и 15.

Что же такое электричество?

Как и множество вещей в нашей жизни, электричество сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Должно одновременно совпасть множество условий, чтобы между вашей рукой и железной ручкой двери проскочила искра, или появилась энергия, чтобы можно было включить новейший суперкомпьютер. Для понимания того, как работает электричество, будет полезно разбить столь общий вопрос на частные.

 

Что такое электрон

Электрон представляет собой один из основополагающих " кирпичиков", составляющих природу. Электроны " приятельствуют" с другими такими " кирпичиками" — протонами. Как первые, так и вторые очень малы, и содержатся в..., ну, в общем, во всем на свете. Мельчайшая частичка пыли одержит миллионы миллионов электронов и протонов, так что можете представить, сколько же их содержится в каком-нибудь борце сумо.

Электроны и протоны имеют равные, но противоположные по знаку электрические заряды: у электронов отрицательные, а у протонов — положительные. Противоположные заряды всегда притягиваются друг к другу. Вы можете продемонстрировать самому себе подобное притяжение, сблизив пару магнитов. Если ближайшие концы магнитов представляют собой разные полюса, то они моментально встретятся и приклеятся друг к другу. Если же концы будут с одним и тем же по знаку полюсом, то они отшатнутся друг от друга, как политики после горячих телевизионных дебатов. Таким образом, поскольку электроны и протоны имеют разные знаки, они притягиваются друг к другу. Это притяжение действует, как клей, на уровне микромира, скрепляя собой всю материю Вселенной.

Хотя протоны относительно статичны, об электронах подобного не скажешь — они весьма ветрены и не собираются сидеть на одном месте. Они могут — и чаще всего так и делают — перемещаться между объектами. Например, пройтись в сухую погоду по ковру и остановиться на стальной дверной ручке; электроны, бегущие между этой ручкой и вашей ладонью, вызывают искру, которую вы сможете увидеть лишь иногда, но, определенно, почувствуете всегда. Молния тоже состоит из цепочки движущихся электронов — на этот раз они перемещаются между тучами и землей. Все это примеры неприрученной, дикой электрической энергии.

Перемещение электронов по проводникам

Как перебегают электроны из одного места в другое? Ответ на этот вопрос приоткроет еще одну частицу электрической мозаики. Чтобы перемещаться, электроны используют так называемые проводники. Таким образом, электричество представляет собой не что иное, как направленное движение электронов в проводнике.

В качестве проводников может выступать множество материалов, но одни из них предпочтительнее других. Электроны передвигаются значительно легче по металлам, чем по пластику. Вообще, хотя в пластмассе они и будут перемещаться вокруг своих приятелей протонов, им куда приятнее сидеть дома, чем куда-то бежать. Но в металле электроны вольны двигаться, куда захотят. Можно провести аналогию между свободными электронами в металле и камешками, брошенными на лед. Электроны скользят сквозь металл, как по льду. А вот пластик — изолятор — больше напоминает песок: камни вряд ли сдвинутся далеко от того места, куда упали, как и электроны внутри пластмассы.

Так какие же материалы представляют собой хорошие проводники, а какие — хорошие изоляторы? Обычно в качестве проводников используют медь и алюминий (чаще — медь). А в качестве изоляторов, как правило, выступают пластмасса и стекло.

Мерой способности электронов перемещаться по материалу служит сопротивление. Медный провод большого диаметра имеет меньшее сопротивление потоку электронов, чем провод из той же меди, но меньшего диаметра. Вам стоит как следует уяснить для себя смысл сопротивления, потому что каждый проект, связанный с электроникой, включает в себя резисторы. Резисторами называют элементы с определенным сопротивлением, которое помогает контролировать поток электронов в проводниках.

 

Напряжение - движущая сила

В предыдущих разделах пояснялось, как электроны двигаются и почему в проводниках они передвигаются более свободно. Но для того, чтобы они перемещались от одного места к другому, нужно какое-то воздействие. Эта сила, действующая между зарядами с разными знаками, называется электродвижущей силой, или напряжением. Отрицательные электроны двигаются к положительному заряду посредством проводника.

Помните, как Бенджамин Франклин запускал в шторм воздушного змея? Электрическая искра, пробежавшая по змею, помогла ученому сообразить, как двигается электрический ток. В этом случае электроны прошли по мокрому от дождя шнуру, который служил проводником. Если попробовать проделать тот же фокус с искрой, но при сухом шнуре, то у вас не получится ничего даже близко похожего. Напряжение представляет собой разность электрических потенциалов между отрицательно заряженными тучами и землей, которая и гонит электроны вниз по шнуру.

 

Ни за что не пробуйте повторить эксперимент Франклина сами! Запуская воздушных змеев в грозу, вы играете с молнией, которая может в мгновение ока превратить вас в кусочек тоста.

 

Что происходит с протонами?

Вы могли обратить внимание на то. что мы практически ничего не говорим о протонах. Хотя они, как и электроны, представляют собой элементарные заряженные частицы, только с положительным зарядом, мы фокусируем свое внимание на электронах прежде всего потому, что они значительно более подвижны, чем протоны. В большинстве случаев именно электроны передвигаются по проводнику, и именно их отрицательный заряд представляет собой электричество. Однако в некоторых случаях, например, в батареях, положительные заряды также перемещаются по проводнику. Для объяснения этого процесса вы должны узнать, что такое ионы, атомы, электрохимические ротации и, возможно, даже рассмотреть гипотезу о «дырках», широко используемую в полупроводниковой физике. Однако, поскольку для выполнения задач, с которыми вы столкнетесь в этой книге (да и в большинстве любительских проектов тоже), вам необязательно владеть теорией в столь полном объёме, мы оставим более сложные выкладки Эйнштейну и займемся поближе одними электронами.

 

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. IV Обсуждение результатов и некоторые выводы
2. IV. Как узнать волю Господню.
3. А если хочешь узнать что у тебя за команда, достаточно сыграть с сильным противником. Ты сразу удивишь все недостатки и недоработки, узнаешь, кто из игроков что стоит.
4. А как мы можем узнать, кем человек является на самом деле?
5. А у четвёртых, которые вырастают из фруктов и семени, воля расположена в плоде, поэтому они образуются и произрастают из плода».
6. Абонемент на космические путешествия и другие религиозные убеждения, которые заставляют вас препятствовать собственному успеху и счастью
7. Алфлвит и некоторые основные оперлторы языка PascaI
8. Анализ дебиторской задолженности по счету 206 по срокам возникновения.
9. Анализ соотношения дебитОрской и кредиторской задолженности
10. Анализ структуры и динамики дебиторской задолженности.
11. Анализ структуры и динамики кредиторской задолженности.
12. Архангел Михаил, пожалуйста, приди сейчас ко мне и обрежь шнуры страха, через которые из меня вытекает энергия и жизненная сила.