"04" декабря 2021 г.

ЭЛЕКТРОНИКА ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

Электроника как термин имеет несколько определений, а как наука или техническая отрасль – множество направлений.

В данном разделе электроника будет рассматриваться с точки зрения практического применения (для начинающих) знаний о видах, принципах работы, взаимодействии различных электронных компонентов и изделий или электро радио элементов (ЭРЭ).

Что касается теоретической части, то она будет присутствовать только в том объеме, насколько это необходимо для уже упоминавшегося практического применения.

Например, считаю для начинающего достаточным знание того, что p-n переход – этот зона в полупроводнике, обладающая односторонней проводимостью. То есть ток в нем течет только при определенной полярности подключения (прямой). В противном случае (обратное включение) тока не будет.

То есть, он будет, но весьма незначителен по величине и в ряде случаев им можно пренебречь. Если я сейчас начну углубляться, то придется рассматривать физику процесса и пр., а нам это не нужно. Так что, иногда придется жертвовать точностью и строгостью формулировок в пользу простоты и доходчивости. Извините за это.

Конечно, хотелось бы, чтобы со временем этот раздел превратился в простой пошаговый самоучитель, но последовательность шагов может быть разной. Тем не менее первое с чего следует начать – это понятия электрического тока, напряжения, сопротивления и взаимосвязи между ними.

На память сразу приходит закон Ома? Правильно, но сначала:

ЧТО ТАКОЕ ТОК, НАПРЯЖЕНИЕ И СОПРОТИВЛЕНИЕ

Лично я не знаю что такое ток. Школьное определение физики: "Ток – это направленное движение электрически заряженных частиц" вызывает целый ряд вопросов.

Например, скорость движения любой материальной частицы не может быть равна скорости света, а ток распространяется именно с такой скоростью.

Хорошо, пусть распространяется электрическое поле, которое вызывает это самое направленное движение частиц. В принципе, так оно и есть, но другой вопрос: а на каком участке происходит это движение. Тут уже нужно применять дифференцирование.

Для создания электрического поля необходима разность потенциалов, а она создается электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС – это физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

И теперь окончательно опускаемся на землю из заоблачных физических высот.

Источниками ЭДС являются:

• генераторы;
• солнечные батареи;
• аккумуляторы и обычные батарейки.

То есть, – устройства, преобразующие какой либо вид энергии (механическую, солнечную, тепловую, химическую и пр.) в электрическую.

Итак, имеем источник ЭДС (вот его символьное обозначение – ℰ), на выходе он обеспечивает разность потенциалов, которую называют напряжением U, напряжение присутствует на проводниках L, а тока нет (рис.1).

В качестве нагрузки Rн может выступать что угодно, обладающее проводимостью. Например, человеческое тело:). Это к тому, что никогда не нужно хвататься за оголенные провода.

На практике:

• подключите лампочку – получите электрический свет;
• обогреватель – тепло;
• электродвигатель – вращательный момент (энергию).

Таким образом, посредством электрического тока передается (и преобразуется) энергия от источника к потребителю.

Будем считать, что первоначальные представления о токе мы имеем. С напряжением тоже более менее, думаю, ясно, поскольку это разность потенциалов, а потенциал от слова "потенция" – способность совершать работу.

Остается сопротивление (R).

Это свойство физической среды при прохождении электрического тока ослаблять его силу (создавать потери). Естественно, первоначально должны быть соблюдены условия возникновения тока.

Здесь много нюансов, они будут всплывать по ходу изложения, поэтому считаем, что первый шаг мы сделали, остальные – в других материалах.

В завершение:

1. Это не учебник физики, поэтому, как уже говорил, буду придерживаться принципа – минимум формул, максимум доходчивости.

2. Чуть не забыл – единицы измерения:

• ток (I) – Амперы (А);
• напряжение (U) – Вольты (В);
• сопротивление (R) – Омы (Ом).

Существует такое понятие как размерность. То есть при вычислениях в формулах все величины должны быть представлены в строго определенном наборе единиц измерения. Например, один такой набор (размерность) я только что перечислил. Это, кстати, система СИ.

Но для электроники она не совсем удобна, поскольку токи там маленькие, а сопротивления (резисторы) большие. Поэтому бывает удобней использовать следующую размерность: миллиампер (мА), вольт (В), килоом (кОм).

Значение множителей, если кто не знает: мили= 10^-3=0,001, кило= 10³=1000.