Электроника, она сейчас повсюду, без неё современная жизнь многим немыслима. Она постоянно развивается и кто его знает, какой она станет скажем лет через тридцать. Однако многие основы, на которых реализована современная электроника, были разработаны уже очень давно, и меняться не собираются. И начнём мы именно с них.
Давайте начнём с простого, даже не с электроники, а с таких понятий, как электрический ток, напряжение и сопротивление. Разберёмся, что такое электрическая цепь. Разумеется, многие из читателей наверняка всё это уже знают, но есть и такие люди, для которых это очень тёмная сторона жизни, а без этого нельзя объяснить, как работает даже самое простое электронное устройство. Ну, раз надо, так надо. Начнём потихоньку.
Итак, всё начинается с НАПРЯЖЕНИЯ – это основа всего в электричестве, ну и понятно, что в электронике. Если не будет напряжения, то не будет и тока. С него, с напряжения всё и начинается. Представьте себе, что напряжение это большое скопление чего-нибудь, что может совершить какую-то полезную работу. Например, это куча суровых мужчин, скопившихся на площади города (причём скопилось их там так много, что на площади создалась действительно НАПРЯЖЁННАЯ атмосфера). Могут ли они совершить полезную работу? Да… Безусловно!!! Если создать необходимые для этого условия, иначе эти суровые мужчины в конце концов просто тихо рассосутся по окрестным переулкам и никакой полезной работы так и не произойдёт. Какая это может быть работа? Зависит от организатора и от других условий. Например, это может быть майдан (это как правило работа с негативными последствиями, но… всяко бывает), а может и разбивка сквера в городе.
Ещё один пример, который может объяснить, как действует напряжение, это когда копим какую-либо тяжесть. И легче всего копить обыкновенную воду. Её проще закачать в какое-либо хранилище, проще и использовать – как запасённую энергию. Для этого придумали трубы и насосы. Итак, пример с людьми на площади довольно интересный, но, всё же давайте в качестве аналога напряжения остановимся на воде. Итак вода. Чтобы с её помощью запасти энергию, её надо накопить. Чем больше её накопим, и чем выше расположим над землёй накопитель (например, это раньше делали при помощи водонапорных башен), тем больше энергии мы запасём (пока конечно механической). Вода конечно будет стремиться протечь из накопителя через любую дырочку, которую найдёт в хранилище, но если всё будет достаточно герметично, то утечки из бака не будет и вода там как запас энергии может храниться достаточно долго.
Те кто ещё полностью не понял аналогии с электрическим напряжением, здесь могут удивиться: - Зачем она мне это рассказывает? Причём здесь напряжение? Однако попрошу немного терпения! Скоро объясню.
Вначале подумайте, в чём отличие - хранилище с водой размещено вровень с землёй или поднято на башню? Конечно же, чем выше поднимем хранилище, например, бак с водой, тем веселее из него потечёт потом вода, если открыть сливной кран! Чем больше разница высоты бака и места, куда потечёт вода, тем больше энергии будет запасено. Чем больше объём воды в баке наверху, тем так же больше энергии.
А теперь давайте потихоньку вводить аналогии. В электричестве есть понятие ПОТЕНЦИАЛ. В примере с водой он соответствует высоте расположения бака. Чем она больше, тем говорят выше потенциал. Тем больше работы с помощью такого потенциала можно сделать (в аналогии с водой, веселее потечёт вода из бака через тот же крантик). В случае с электричеством используются некие заряженные частицы (пока не важно какие – вы же их пальцами не хотите трогать… особенно электрические!), а не частицы воды, но и там и тут частицы. Чем больше частиц, тем дольше будет вытекать и в том и в другом случае.
Напряжением в электричестве называют разность потенциалов. Чтобы разобраться с этим, Давайте вернёмся опять к воде. Пускай у нас на пригорке расположена деревенька (высота 115 метров над уровнем моря) рядом с деревенькой течёт чистая речка с запрудой. Тут же строит насос, который закачивает воду в бак водонапорной башни высотой 15 метров (130 метров над уровнем моря). Из башни вода вытекает и по разному используется в этой деревеньке, будем думать, что потом вода очищается и, снова попадает в пруд. Разность высот между баком в башне и уровнем пруда и является аналогом разности потенциалов в электричестве (то есть аналогом НАПРЯЖЕНИЯ). Аналогом водяного насоса, в электричестве является источник питания, аналогом труб с водой будут являться провода, и так далее.
Итак, пусть в электрической цепи где-то есть прудик с некими заряженными частичками, который будет иметь один потенциал (высоту над уровнем моря), потенциал измеряется в вольтах (в честь учёного, который всё это первым сообразил). Пусть это будет потенциал 115 В (вольт) –пока не очень важно сколько, но для аналогии с водой. В качестве хранилища заряженных частиц (аналога прудика), возьмём какую-нибудь железяку – ох, поверьерьте, там их хоть пруд пруди. Зацепим к этой железяке электрический насосик – источник питания по научному, ну и пусть он качает заряды на какую-то высоту (потенциал). Высота тут будет зависеть от самого источника питания (от его свойств). Все вы знаете, что есть такой источник питания как батарейка. Многие видели, что есть батарейки на 1,5 вольта. Знаете, что у батарейки есть + с одной сторны и – с другой. Так вот, если на нашу не очень ржавую железяку (прудик) поставить батарейку невыпуклым минусом к железяке, то батарейка (электрический насос) будет брать заряды из железяки и перекачивать их на другую сторону батарейки. Там уже будет потенциал на 1,5 вольта выше. 115 В + 1,5 В = 116,5 В. Много зарядов накачиваться при этом не будет, так как девать эти заряды на положительном полюсе батарейки пока как бы некуда. Однако между железякой и положительным полюсом батарейки возникнет разность потенциалов (напряжение) в полтора вольта – 116,5 В – 115 В = 1,5 В – но ведь это же напряжение батарейки скажете вы – да, всё верно, в этом случае никаких потерь напряжения просто пока не существует. Если нам нужно напряжение (разность потенциалов в пятнадцать метр… ой… вольт, то надо ещё девять таких же батареек. Если их установить все плюсом в одну и ту же сторону одну на другую (хм… чтобы не развалилось это все, давайте засунем их в какую-нибудь неметаллическую трубочку). Каждая из этих батареек будет повышать потенциал на 1,5 вольта и все десять в сумме поднимут как раз на 15 В. Накачают так сказать заряды. Если нужно сделать аналог накопительного бака, то для этих целей подойдёт так называемый конденсатор (накопитель заряженных частиц – про него расскажу после), однако из водяного насоса часто можно использовать воду сразу же, на много домов конечно не хватит, но скажем постирать или просто посмотреть на струю воды высотой в 15 метров и порадоваться при этом – вполне. Так и с батарейками. Можно, например, зацепить маленькую автомобильную лампочку к ним и часа два играть в карты в полутьме, пока батарейки не израсходуются (перестанут качать заряженные частицы). А большего батарейки и не смогут. Разве что особо хорошие. Про источники питания расскажу позже. Сейчас у нас задача минимум – узнать что такое НАПРЯЖЕНИЕ (то есть разность потенциалов) и мы эту задачу почти выполнили. Осталось узнать, а откуда на нашей железяке взялся потенциал 115 В? Стоп! НЕ КАСАЙТЕСЬ этой железяки! ОТОЙДИТЕ! Ну это возможно сделать, если где-то подключен куда-то дополнительный источник питания на 115 В. Минусом куда-то (к абстрактному уровню моря – в электричестве это может быть например металлическая труба отопления или средний – оголённый контакт в евророзетке), а плюсом уже к нашей железяке. Но зачем так делать? – Мы тут понимаешь экспериментировали, а нас подвергали опасности в этот момент! Да, в обычной жизни такое нечасто встретишь, но внутри электронной аппаратуры всегда может быть не один, а несколько источников питания, хитроумно включенных между собой. Особенно раньше, в пору ещё ламповых радиоприёмников и телевизоров. Мы же внутрь аппаратуры невооружённые знаниями никогда не полезем! Ведь нет??? Если же у нас один источник питания (пусть даже это и составной из 10 батареек источник, который так и называется – батарея 15 В), то потенциал нашей железяки можно взять за 0 В и, тогда на самом верхнем положительном контакте нашей составной батареи 15 В будет потенциал 15 В, а напряжение (разность потенциалов) между + выводом батареи и железякой будет всё равно 15 В = 15 В – 0 В. Уфф… Следующая задача минимум – поговорим про электрический ток.
P.S. В качестве железяки можно взять и обыкновенный провод, который будет иметь так же достаточно заряженных частиц внутри (уж никак не меньше, чем количество атомов внутри этого провода, а атомов там вероятно не два, три, а поболее будет).
Если понравилось, ставьте лайки, подписывайтесь! Мой email для связи anastasialoposova@yandex.ru