Несколько вопросов об основных понятиях в электронике

Первое, что вам нужно сделать, это понять, что такое амперы и вольты, тогда все станет яснее. Электроэнергия не похожа на поставляемое вещество, это поток. Электроны движутся по цепи, и когда они проходят через предметы, они вызывают определенные события. Это немного похоже на гидравлическую систему, где насос проталкивает жидкость по системе, и когда она проходит через гидравлические двигатели и т. Д., Заставляет их работать. Чтобы электроны двигались по кругу, должна быть петля. Аккумулятор как насос толкает их. Они текут от высокого давления (на выходе «насоса») к более низкому давлению («напорная» обратка). Неважно, какое давление в системе, важно, какая разница давлений между одним концом и другим, это то, что заставляет электроны двигаться. Срок для этого» Неприятно постоянно ссылаться на разницу между одной точкой и другой, когда мы хотим говорить о напряжении в какой-то точке цепи, поэтому мы просто ВЫБИРАЕМ удобную точку в цепи (часто, но не всегда отрицательную клемму питания). ) НАЗВАТЬ ЭТО 0V. Затем, когда мы говорим, что на выходе есть 10 В, это означает «разницу 10 В между выходом и точкой 0 В». Неприятно постоянно ссылаться на разницу между одной точкой и другой, когда мы хотим говорить о напряжении в какой-то точке цепи, поэтому мы просто ВЫБИРАЕМ удобную точку в цепи (часто, но не всегда отрицательную клемму питания). ) НАЗВАТЬ ЭТО 0V. Затем, когда мы говорим, что на выходе есть 10 В, это означает «разницу 10 В между выходом и точкой 0 В».

Чтобы ответить на вопрос, почему ток течет в направлении, противоположном электронам, в первые дни существования электричества ученые-теоретики выяснили, что странные эффекты, наблюдаемые в лаборатории (когда витки проволоки, соединенные между металлическими пластинами в кислоте, создают магнитные поля), должны быть вызваны что-то течет по проводу. Они также полагали, что должна существовать сила, вызывающая поток. Они назвали силу «напряжением», а поток «током». На этом этапе они не знали, о каких частицах идет речь, поэтому приняли произвольное решение и приписали + и - напряжению и направлению потока. Получается, что электроны на самом деле текут в другую сторону, но это не имеет значения, вся математика работает и уже поздно что-то менять.

Переменный ток часто производится вращающейся машиной, в которой используются магниты и катушки с проволокой. Когда машина вращается, магниты вызывают постоянно меняющееся магнитное поле, проходящее через катушки. За 1 оборот направление магнитного потока изменится на противоположное и вернется в исходное состояние. Это индуцирует различные напряжения на катушках. Напряжение изменяется от 0, растет, а затем падает, меняет полярность, поднимается, а затем снова падает до нуля. Этот цикл повторяется. Использование переменного тока для передачи энергии имеет некоторые преимущества, поскольку для изменения напряжения легко использовать трансформатор. С системой постоянного тока это сложнее, но современная электроника означает, что теперь проще изменить одно напряжение постоянного тока на другое, и системы передачи постоянного тока становятся все более популярными.

1. Почему ток течет от плюса к минусу, когда электроны текут от минуса к плюсу? Я думал, что ток — это поток электронов.

Конвенция о токе была установлена ​​еще до открытия электрона. Шанс угадать был 50/50. Они этого не сделали! Мы по-прежнему используем условное обозначение положительного и отрицательного тока, но помним, что поток электронов имеет противоположное направление.

2. Я думаю, что вопрос 1 ответит на это, но почему вам нужно соединить обе стороны, положительные и отрицательные, чтобы что-то запитать? например, светодиод.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рисунок 1. Разомкнутая цепь.

Ток течет в цепи . Если вы думаете о своем примере со светодиодом, батарея не может обеспечивать заряд, не возвращаясь к другому выводу, иначе она будет получать или терять электроны, а дисбаланс становится все больше и больше. Атомам это не понравится!

Другая проблема с вашей идеей заключается в том, что мы никогда не сможем ничего выключить!

3. Почему напряжение в цепи переменного тока то растет, то падает?

По определению это переменная полярность. Чередование происходит «естественно» во многих вращающихся машинах, таких как генераторы переменного тока. Когда обмотки движутся через магнитное поле, напряжения и токи возрастают и падают как синус угла между обмоткой и магнитным полем. Паттерн повторяется на каждые 180°, но с противоположным знаком (полярностью).

4. Я слышал, что заземление в основном является отрицательной стороной источника питания, поскольку оно имеет нулевое напряжение (потенциал), но я думал, что при питании от 1,5-вольтовой батареи вся цепь имеет 1,5-вольтовое напряжение вокруг.

При съемке земли геодезист должен выбрать контрольную высоту, которая является его «нулем» или исходной точкой. Высота каждой другой точки измеряется выше или ниже этой. Она может, если это удобно, использовать уровень моря в качестве стандартной точки отсчета.

В электрической цепи мы выбираем какую-то точку как ноль или землю. Обычно это отрицательный аккумулятор (как в автомобильной электрической системе), но он может быть и положительным (как известно, на старом 6-вольтовом VW Beetle), и в некоторых случаях нам нужен источник питания с разделенной шиной, и мы можем назвать центральный «ноль». и иметь «+» и «-» по отношению к этому.

^{смоделируйте эту схему}

Рисунок 2. Напряжения вокруг цепи.

Здесь у нас есть простая схема. Мы хотим запитать лампу на 6 В от батарейки на 9 В. Если мы соединим их напрямую, лампочка перегорит, потому что будет течь слишком большой ток. Добавив последовательный резистор, мы можем ограничить ток лампы до безопасного значения. Мы поместили символ «земли» на отрицательный аккумулятор, чтобы показать, что мы ссылаемся на наши измерения с этой точки. «A» будет означать +9 В относительно земли цепи. «B» будет означать +6 В по отношению к земле из-за эффекта делителя сопротивлений 100 Ом и 200 Ом. «G» будет означать 0 В. В вашем примере с батареей на 1,5 В у вас будет аналогичная настройка, и вы не получите 1,5 В «все вокруг».

Наконец, если общая цепь подключена к земле (как в «Земле»), мы принимаем это за реальный нуль вольт, почти так же, как геодезист может использовать уровень моря в качестве абсолютной точки отсчета.

Рисунок 1. Здание на земле и взлетело в космос. В пространственной ситуации (электрически изолированной) мы можем назвать любой этаж «цокольным».