Деякі глави я постараюся забезпечити таким маленьким передмовою, в якому опишу, що було б потрібно, якби ви не тільки читали цю главу, а й активно перевіряли все, що в ній написано Мало що можна написати У техніці, як і в житті, довіряй, але перевіряй

У цій главі знадобляться резистори, діод і транзистор

Я застосував ті деталі, які мені здалися зручними, коли я писав цю розповідь Ви можете застосувати інші деталі Результати ваших експериментів, ймовірно, не співпадуть з тими, що отримані мною, але в цьому теж є певна користь: порівнюючи результати, ви краще зрозумієте те, про що йшла мова

Якщо у вас поки немає ніяких радіодеталей, то можна придбати їх Список, наведений нижче, із зазначеними цінами відноситься до того, що можна сьогодні купити в одному з магазинів мого міста Ціни в інших магазинах, в інших містах та інших радіодеталей, а зовсім не обовязково купувати точно такі, можуть відрізнятися від вказаних мною Я прагнув вибирати найдешевші з доступних компонентів і приладів Якщо у вас є можливість купити дорожчі, забудьте про моїх рекомендаціях і орієнтуйтеся на здоровий глузд: чи буде вам цікаво займатися цим довго, чи не буде шкода викинути або подарувати кому-небудь куплене Звичайно, кілька резисторів і транзисторів погоди не роблять, але не прилади, навіть хороший мультиметр викидати шкода І, якщо мультиметр завжди знадобиться в господарстві, то осцилограф вам не знадобиться точно Так що, зважуйте свої наміри на вагах здорового глузду з точністю, яку вам забезпечує ваш фінансовий стан

Список:

Резистори С1-4100 Ом, 1 кОм, 10 кОм 025 Вт – 5 руб за штуку Мультиметр UT2007 – 1410 руб

Діод 1N4004 – 8 руб

Транзистор 2N2222A в корпусі ТО92 – 36 руб Програма Qucs – безкоштовно

Для проведення експериментів нам знадобляться: три резистора будь-якого типу потужністю 0125Вт або більше з опором 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм (точність може бути 20%) джерело живлення – батарейка 15 В (Будь-яка) мультиметр Я буду використовувати для ілюстрації програми Multisim і Proteus Ви можете завантажити в Інтернеті і встановити, наприклад, програму Qucs або будь-яку аналогічну, але, якщо така можливість є, можете використовувати і будь-яку з вищезазначених А можете і не використовувати будь-які програми Ваш вибір

Резистор, як було сказано вище, має таку властивість, як опір протіканню електричного струму Це опір залежить від конструкції і матеріалу, з якого виготовлений резистор, і залишається постійним в дуже широких межах зміни падіння напруги на резистори і струму через нього Така властивість, як опір, може бути і корисним, і шкідливим

Так при протіканні електричного струму на резисторі розсіюється потужність у вигляді тепла Цей ефект корисний, наприклад, в електричних обігрівачах, і його використовують на кухні в електричній плиті При дуже сильному нагріванні резистор може почати світитися, так червоніє спіраль в старих обігрівачах При ще більш сильному нагріванні спіраль може світитися білим світлом Як електрична лампочка розжарювання

Але цей ефект дуже шкідливий, коли електроенергію передають по проводах на великі відстані – обігріти планету ми не зможемо, але, виділилася у вигляді тепла енергію, ми втрачаємо при передачі електроенергії від електростанції до споживачів І нагрів проводів в будь-якому будинку не дає нічого корисного Для проводів (і будь-яких провідників, наприклад, монтажних проводів або доріжок друкованої плати) опір – шкідливий фактор

На електричних схемах ви можете зустріти два основних графічних зображення резистора: у вигляді прямокутника з двома висновками з боків і у вигляді зигзагоподібної лінії перший нагадує зовнішній вигляд реального резистора, другий схоже на спіраль лампочки розжарювання

Рис 21 Графічне зображення резистора

Поруч із зображенням обовязково буде маркування R з порядковим номером, а іноді і номінал резистора На професійних схемах, як правило, номінали, типи і моделі елементів виділяються в окремий розділ, який називають специфікацією

Будь-яку електричну схему, як просту, так і складну, можна описати звичайними словами, але набагато зручніше використовувати графічний мова опису Звикнувши до нього, ви переконаєтеся, що краще один раз побачити, ніж сто разів почути

Для проведення першого експерименту я не припускаю використовувати макетну плату, не передбачаю паяти Звичайно, якщо бути послідовним, то це слід було б зробити, але макетна плата сьогодні досить дорогий компонент експерименту, щоб піддавати її непотрібного ризику Досить резисторів і двох провідників, які ми прикрутимо до висновків резистора Вам може здатися, що я просто недбалий, але запевняю вас, що такий метод монтажу, як метод накрутки, цілком легальний Так, використовуються спеціальні висновки, на які

накручуються провідники, та виконується це спеціальним інструментом, але сутність та ж – накрутка

Ось, що я маю намір зробити

Рис 22 Схема першого експерименту з резистором

Прилад XMM1, як це можна зрозуміти з малюнка, це мультиметр, включений для вимірювання струму Резистор (з трьох приготованих) вибраний з опором 100 Ом На схемі V1 – це джерело живлення, батарейка Часто батарейка на схемах позначається інакше

Рис 23 Графічне позначення батарейки на схемі

Цей досвід здійснений в іншій програмі, Qucs, але результат (вказано в таблиці) той же, 0015А

Підбираючи резистори для дослідів з вимірювання струму, я натрапив на резистор опором 10 Ом, який не збирався використовувати, але .. всупереч наміру вирішив почати з нього

Отриманий результат я додав в таблицю, представлену нижче, де зібрані результати, отримані за компютером

Рис 24 Реальний експеримент з резистором 10 Ом

Повторимо експеримент в програмі Multisim з резисторами 1 кОм і 10 кОм (ви можете повторити їх у реальному виконанні)

Опір резистора (Ом)

Ток в ланцюзі (мА)

10

983

100

15

1000

15

10000

015

Кольором в таблиці виділений результат реального експерименту, який ми обговоримо пізніше, а почнемо з експериментів, проведених в програмі Обговоримо отримані результати

Для багатьох вони очевидні Але в 1826 році настільки простий експеримент привів видатного вченого Георга Ома до дуже важливого відкриття, яке називали «Законом Ома»

Помножимо опір на струм в останніх трьох випадках І ми отримаємо 15 (вольта) Результат можна записати у вигляді алгебраїчного виразу:

U = R*I

Це і є закон Ома Точніше один з варіантів написання цього закону Алгебраїчний вираз повязує такі величини, як напруга, опір і струм Ми вже домовилися, що опір – це властивість матеріалів перешкоджати проходженню електричного струму При цьому на елементі утворюється падіння напруги (я часто буду назвати його напругою) Останнє дорівнює добутку струму, що протікає через опір, на величину цього опору

Одиниці, в яких вимірюється струм, в нашому випадку міліампер Але основною одиницею є ампер А міліампер – це тисячна частка ампера, на що і вказує приставка

«Мілі» Тисячна частка цієї величини (або мільйонна частка основної одиниці) називається мікроамперах Основна одиниця опору – це Ом (названа в честь Георга Ома) Частки основної одиниці утворюються за допомогою аналогічних приставок, а ось одиниця в тисячу разів більше ома – це килоом, в мільйон – мегаом (частіше говорять мегом) Основною одиницею напруги служить вольт А допоміжні одиниці утворюються за допомогою приставок, описаних вище І ще Всі ці основні одиниці названі на честь учених, які зробили видатні відкриття в галузі електрики

А зараз обговоримо результат реального експерименту, зробленого мною Дуже часто, коли я говорю про користь використання програм при вивченні електричних ланцюгів, досвідчені радіоаматори сприймають це вкрай негативно І мій експеримент явно свідчить на користь їх думки: помножимо струм на опір і отримаємо напругу 098 В А це ніяк не

15 В У цьому сенсі, мені пощастило навіть більше, ніж я розраховував І я сподіваюся, що ви, не повіривши моєї розповіді, самі провели реальні експерименти, а отримані вами значення струму відрізняються від тих, що наведені в моїй таблиці

У реальному експерименті з резистором 10 Ом я розраховував отримати значення струму порядку 130 або 140 мА, щоб розповісти про те, що опір реального резистора може відрізнятися від номіналу, позначеного на його корпусі, на 20, 10, 5 і тд відсотків Для позначення цієї відмінності на старих резисторах вводили спеціальні значки або так і писали, 5% У сучасних колірних позначеннях точність виготовлення резистора описується останньої кольоровою смужкою Крім того, вимірюючи напругу батарейки, ви, швидше за все, не отримаєте рівно 15 В І, нарешті, якщо ви почитаєте опис вашого приладу, то побачите, що для кожного роду вимірювання вказана точність, з якою це вимір може бути вироблено Всі разом ці помилки і викликають помилки «реального» експерименту Дуже важливо памятати про це

Але як бути з результатом мого експерименту Він, як кажуть, «ні в які ворота не лізе»

Причиною могло бути те, що використана мною батарейка стара, використана Напруга такий батарейки буде дуже сильно відрізнятися від того, що написано на її корпусі

Крім того, про це ми поговоримо пізніше, всі джерела живлення володіють «внутрішнім» опором, яке у схемі нашого експерименту було б включити послідовно з випробуваним резистором У старих батарейок цей опір різко зростає І, не менш важливо, перевірити сам прилад

Повернемося до нашого досвіду з резистором

Ми записали: U = R * I Опір резистора визначається при його виготовленні Взагалі опір провідника залежить від його матеріалу, є такий параметр, як питомий опір, від довжини провідника і його поперечного перерізу Тобто, визначається геометрією провідника і матеріалу, з якого він виготовлений Так провідники з однаковими геометричними характеристиками, виготовлені з міді і вольфраму, матимуть різний опір До цього ми, можливо, ще повернемося, а зараз зазначимо тільки, що після виготовлення резистора його опір в широких межах зміни інших параметрів залишатиметься величиною постійною

У записаному вище вираженні опір – це константа, деяке число Ніщо не заважає нам розглядати це вираження, як вираз перетворення струму в напругу При цьому, а ми знаємо з алгебри і геометрії, що А = к * B на графіку зображується прямою лінією, перетворення виявляється лінійним Ми можемо перевірити це, записавши вираз в дещо іншому вигляді: ΔU / ΔI = constant При малих збільшеннях струму і напруги, ми отримаємо практично постійну величину Коли ми будемо говорити про транзисторі, для якого є важлива співвідношення: ΔIk / ΔIb = В, – ми переконаємося, що при різних струмах колектора величина В може змінюватися, тобто, перетворення струму бази в струм колектора може виявитися нелінійним А виражається це в появі нелінійних спотворень в підсилювачі Але я зараз занадто далеко пішов від розповіді про резисторі

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012