Електричний ланцюг є основою будь-якого, радіотехнічного пристрою, в тому числі і тих підсилювачів низької частоти і приймачів, конструювати які ти збираєшся. А поки розберися в Найпростішою електричного кола та її законах, в розрахунках деяких її елементів.

Отже, найпростіша електрична ланцюг (рис. -5). Її можна скласти з джерела постійного струму (GB), його навантаження (R), тобто споживача струму, вимикача (S) і з’єднувальних провідників. Джерелом струму може бути батарея 3336Л, споживачем – лампочка розжарювання, розрахована на напруга 3,5 В і струм 0,26 А (або резистор – радіодеталей, що володіє визначено-хним опором), вимикачем – тумблер або Дзвінкового кнопка, сполучними провідниками – відрізки ізольованого проводу. Склади таку ланцюг, розклавши її елементи прямо на столі. Вона повинна нагадувати тобі ланцюг електричного ліхтаря. Всі точки з’єднання бажано пропоїти, так як тільки пайка забезпечує надійний електричний контакт. Якщо батарея свіжа (нова), нГіть розжарення лампочки справна, всі з’єднання надійні, то при замиканні контактів вимикача S в ланцюга потече струм і лампочка стане яскраво світитися. Перевір, чи так це.

З подібних електричних ланцюгів, тільки з іншими елементами, будуть складатися всі твої майбутні радіотехнічні пристрої.

   

 

Запам’ятай: струм у всій зовнішній частині ланцюга тече від позитивного до негативного полюса батареї.

При послідовному з’єднанні струм у всій ланцюга і в кожному з її ділянок однаковий. Перевірити це ти можеш за допомогою амперметра постійного струму. Включи його, наприклад, в розрив ланцюга між позитивним полюсом батареї і лампочкою. На схемі, що на рис. 5, ця точка включення амперметра позначена хрестом. Потім амперметр включи між вимикачем і негативним полюсом батареї. Усюди, в якій би точці ланцюга ти ні включав вимірювальний прилад, його стрілка буде фіксувати одне і те ж значення струму – близько 0,2 А. У міру розрядки батареї струм в ланцюзі зменшується, а світло лампочки тьмяніє.

Тепер проведи такий досвід. Розімкніть ланцюг вимикачем. Підключи до батареї вольтметр PU (Рис. 6), щоб виміряти напругу на ній, а потім, не відключаючи вольтметра від батареї, знову замкни ланцюг. Є різниця в показаннях вольтметра?

Після замикання ланцюга вольтметр повинен показувати кілька меншу напругу: він показує напругу, що розвивається батареєю на кінцях зовнішньої ланцюга, яке завжди менше «холостого» напруги батареї. Частина ж напруги падає (гасне, втрачається) на її внутрішньому опорі. У міру розрядки батареї її внутрішній опір і падіння напруги на ньому збільшуються.

Наступний досвід. Включи послідовно в ланцюг ще одну таку ж «лампочку розжарювання (рис. 7). Як горять лампочки? Вполнакала. Так і повинно бути. По-чому?

Якщо не враховувати опору з’єднувальних провідників і контактів вимикача, які малі в порівнянні з опором ниток напруження лампочок, опір зовнішнього ділянки ланцюга збільшиться приблизно вдвічі. Тепер напруга батареї виявляється прикладеним до ниток розжарення двох лампочок. На кожну з них припадає вдвічі меншу напругу, ніж раніше на одну. Відповідно зменшилися струм, поточний через лампочки, і сяють їх ниток.

У замкнутому електричному ланцюзі співвідношення між чинним в ній напругою, силою струму, що розвивається цим напругою, і опором ланцюга визначається законом Ома: струм I прямо пропорційний напрузі U і обернено пропорційний опору R. Математично цей закон електричного ланцюга виглядає так:

   I = U/R або U =I * R або R = U/I.

Врахуй: струм I, напруга U і опір R у формулах цього закону повинні виражатися в основних електричних величинах – амперах (А), вольтах (В) і омах (Ом).

Цей закон справедливий і для ділянки кола, наприклад для лампочки розжарювання або резистора, включених в замкнуту ланцюг. У цьому ти можеш переконатися зараз же, склавши таку ж ланцюг, як та, схема якої зображена на рис. 8. Якщо напруга батареї (35 = 4,5 В, а опір резистора R = 10 Ом, то амперметр РА2 буде показувати струм, рівний 0,45 А (450 мА), а вольтметр PU1 – Близько 4,5 В. У даному випадку всі напруга батареї через амперметр, внутрішній опір якого мало, докладено до резистору R, тому на ньому падає майже всі напруга джерела струму.

   

 

Заміни резистор іншим резистором з номінальним (позначеним на його корпусі) опором 20 … 30 Ом. Вольтметр, підключений до резистори, повинен показувати те ж напруга. А амперметр? Амперметр покаже значення струму менша, ніж у попередньому випадку. Якщо, наприклад, опір резистора 30 Ом, то амперметр покаже струм 0,15 А (150 мА). Втім, знаючи опір резистора і падіння напруги на ньому, значення струму в ланцюзі ти можеш дізнатися, не дивлячись на стрілку амперметра. Для цього треба лише розділити показання вольтметра (У вольтах) на опір резистора (в омах), тобто вирішити завдання, користуючись формулою закону Ома

   I= U/R.

Приймач або підсилювач – це не просто електричний ланцюг, а взаємозалежні ланцюга, де один ланцюг керує інший, електрична енергія з одного ланцюга передається в іншу. Наочною ілюстрацією цього може бути, наприклад, такий досвід (рис. 9). Підключи до батареї 3336Л дротяний змінний резистор опором 10 … 15 Ом, а між одним з його крайніх висновків і движком (роль такого резистора може виконати невелика частина спіралі електроплитки) включи ту ж лампочку розжарювання. Движок резистора постав в середнє положення щодо крайніх висновків.

Як горить лампочка? Вполнакала. Пересунь движок до крайнього нижнього (за схемою) висновку. Як тепер? Зовсім не горить. А якщо движок буде вр крайньому верхньому (знову-таки за схемою) положенні? Лампочка стане горіти повним напруженням. Як бачиш, з допомогою змінного резистора можна плавно зменшувати і збільшувати накал електролампочки. ,

У цьому досвіді дві взаємозалежні ланцюга. Першу ланцюг утворюють батарея GB і резистор R, другу – лампочка Я і та частина резистора між його нижнім (за схемою) висновком і движком, до якого лампочка підключена. На всьому резисторі падає все напруга батареї. А та частина цієї напруги, яка припадає на нижню ділянку резистора, через движок подається на нитку розжарення лампочки. І чим більший ділянку резистора вводиться в другу ланцюг, тим більше напруга на нитки розжарення лампочки, тим яскравіше вона світиться.

Змінний резистор, використовуваний таким ббразом, виконує роль дільника напруги батареї, або, як ще кажуть, потенціометра. В Даному випадку він ділить напруга батареї на дві частини і одну її частину, яку можна регулювати, передає в керовану їм другий ланцюг. Забігаючи наперед, скажемо, що принципово саме так відбувається регулювання гучності в приймачах і підсилювачах низької частоти.

   

За допомогою дільника напруги ту ж лампочку можна живити від батареї, напруга якої значно більше того напруги, на яку розрахована її нитку розжарення.

Роль дільника можуть виконувати також два постійних резистора, як показано на схемі рис. 10. Тут опір резистора R2 повинно бути таким, щоб на цій ділянці дільника падало напруга, відповідне номінальній напрузі лампочки Н. У тому випадку, якщо напруга батареї вдвічі більше напруження, яке треба підвести до лампочки, опору резисторів дільника R1R2 повинні бути приблизно однаковими.

Подібні подільники напруги ти можеш побачити практично в будь-якому радіотехнічному пристрої. Вони будуть неодмінними елементами і твоїх конструкцій.

Є, проте, інший спосіб харчування тією ж лампочки від батареї більшої напруги – шляхом включення в ланцюг резистором, тобто резистора, який буде гасити деяку частина напруги джерела живлення. З’єднай послідовно дві батареї 3336Л – вийде батарея напругою 9 В. Підключи до неї ту ж лампочку (3,5 В X 0,26 А), але так, як показано на схемі рис. 11, – через резистор RГас опором 20 … 25 Ом, розрахований на потужність розсіювання не менше 1 Вт Резистор такого опору можна скласти з двох резисторів потужністю по 0.5 Вт, тобто резисторів типу МЛТ-0, 5 з номіналами 39 … 51 Ом, з’єднавши їх паралельно. Лампочка, як бачиш, світиться нормально, тільки, можливо, резистор трохи гріється.

У цьому досвіді резистор і нитку розжарення лампочки теж, по суті, утворюють дільник напруги. На, нитки розжарення падає напруга (близько 3,5 В), відповідне її опором (близько 13 Ом), тому вона світиться. Решта напруга батареї падає на резисторі. Резистор, таким чином, гасить (поглинає) надлишкове напруга батареї, тому його зазвичай і називають гасить.

З іншої точки зору, резистор обмежує струм в ланцюзі, а значить, і струм, поточний через нитку розжарення лампочки. Тому його можна також називати обмежувальним. Завдання ж його одна – створити для лампочки умови, при яких би її нитку розжарення нормально світилася і не перегорала.

Опір гасящего (обмежувального) резистора розраховують, виходячи з того надмірної напруги, яке їм треба погасити, і струму, необхідного для живлення корисної навантаження. У проведеному досліді корисним навантаженням була Лампочка, нитка розжарення якої розрахована на напругу 3,5 В і струм 0,26 А. А так як напруга батареї 9 В, значить, резистор, що є ділянкою ланцюга, повинен гасити напругу 5,5 В при струмі 0,26 А.. .

Яким має бути опір цього резистора?

За законом Ома – близько 20 Ом (R = U / I = 5,5 в / 0,26 A = 20 Ом). При напрузі батареї 9 В резистор такого опору не пропустить через себе до навантаження струм більше 0,26 А.

А яка повинна бути потужність розсіювання цього резистора? Підрахуй її за такою, можливо, вже знайомої тобі формулою: Р = UI. У цій формулі U – Напруга в вольтах, яке резистор повинен погасити, а I – струм в амперах, який повинен бути в навантаженні. Отже, для нашого прикладу потужність, виражена у ватах (Вт), що розсіюється резистором, становить: Р = 5,5-0,26 = 1,43 Вт Значить, резистор повинен бути розрахований на потужність розсіювання не менше 1,5 Вт,

Це може бути, наприклад, резистор типу МЛТ-2, 0 або дротяний. Якщо резистор буде на меншу потужність розсіювання, наприклад МЛТ-1, 0 або МЛТ-0, 5, то він обов’язково буде грітися, що, можливо, і було в твоєму досвіді, і навіть може згоріти.

Гасять резистори будуть дуже численними елементами електричних; ланцюгів твоїх майбутніх конструкцій.

Тобі доведеться також розраховувати і потужності, споживані конструкціями від джерел живлення. Це для того, наприклад, щоб знати, на який термін роботи приймача або підсилювача вистачить електричної ємності живильної його батареї. Потужність, споживану від джерела струму, дізнаються множенням напруги на кінцях ланцюга на струм в ланцюзі. Так, наприклад, потужність, споживана лампочкою розжарювання, використовуваної тобою для дослідів, становить близько 1 Вт (Р = UI= 3,5 * 0,26 = 0,91 Вт).

Електрична ємність батареї 3336Л дорівнює 0,5 А-ч (ампер-година). Роздягнули цю ємність на потужність, споживану лампочкою, і ти дізнаєшся, на який час (в годинах) енергії батареї вистачить на харчування лампочки. Так, усього півгодини. А якщо батарея вже частково розряджена, то і того менше.

Забігаючи вперед, відкрий сторінку 102. Там на рис. 76 зображена принципова схема трехкаскадного підсилювача низької частоти. Підсилювач можна живити від двох батарей 3336Л, з’єднаних послідовно. Середній струм, споживаний від батареї транзисторами двотактного вихідного каскаду, що є підсилювачем потужності, складає 20 … 25 мА, струми двох інших транзисторів – По 1 … 1,5 мА. Підрахуй, скільки часу працюватиме підсилювач від такої батареї.

На закінчення – невеличка консультація, що має пряме відношення до теми цього практикуму. Справа в тому, що на принципових електричних схемах і в поясненнях роботи радіоапаратури номінальні опору резисторів прийнято позначати в омах (наприклад, (R1 220), кілоомах (R5 5,1 к), мегаомах (R4 1М; R7 1,5 М). У той же час на малогабаритних резисторах, що випускаються нашою промисловістю, їх номінальні опору позначені по інший умовній системі: одиницю опору Ом позначають літерою Е, килоом – К, мегаом – М. Опору резисторів від 100 до 910 Ом виражають у частках кілоомах, а опору від 100 кОм до 990 кОм – у дрлях мегаомах.

Якщо опір резистора виражають цілим числом, то літерне позначення одиниці виміру ставлять після цього числа, наприклад: 27Е (27 Ом), 51К (51 кОм), 1М (1 МОм). Якщо опір резистора виражають десятковим дробом менше одиниці, то літерне позначення одиниці виміру розташовують перед числом, наприклад: К51 (510 Ом), М47 (470 кОм).

Висловлюючи опір резистора цілим числом з десятковим дробом, ціле число ставлять перед буквою, а десяткову дріб – за буквою, що символізує одиницю виміру. Наприклад: 5Е1 (5,1 Ом), 4К7 (4,7 кОм), 1М5 (1,5 МОм).

   
Література:
Борисов В. Г. Практикум початківця радіолюбітеля.2-е изд., Перераб. і доп. – М.: ДОСААФ, 1984. 144 з., Мул. 55к.