Эрл Гейтс - Введение в электронику

Рис. 2–4. Электроны в проводнике взаимодействуют подобно шарикам от пинг-понга в трубе.

При добавлении шарика к одному концу трубы, из другого конца трубы шарик выталкивается. Хотя отдельные шарики тратят некоторое время на перемещение по трубе, частота их столкновений может быть очень высокой.

Устройство, которое удаляет электроны с одного конца проводника (положительного) и добавляет их к другому концу проводника (отрицательному), называется источником тока. Он может рассматриваться как своеобразный насос (рис. 2–5).

Рис. 2–5. Источник напряжения может рассматриваться как насос, снабжающий нагрузку электронами и поддерживающий избыток электронов.

2–2. Вопросы

1. Дайте определение электрического тока.

2. В каких единицах измеряется сила тока?

3. Каково соотношение между силой тока, зарядом и временем?

4. Какова сила тока, если через данную точку цепи за 5 секунд проходит 15 кулон заряда?

5. Сколько времени займет перемещение 3 кулонов заряда через данную точку цепи, если по цепи течет ток 3 ампера?

6. Что заставляет электроны двигаться по проводнику только в одном направлении?

В электронике обычно встречаются очень малые и очень большие числа. Степенное представление— это метод, использующий одноразрядные числа и степени десяти для отображения больших и малых чисел. Например, 300 в степенном представлении имеет вид 3x10 2. Показатель степени показывает количество нулей справа или слева от десятичной занятой в числе. Например:

Если степень отрицательная, десятичная запятая перемещается влево. Например:

На рисунке 2–6 перечислены некоторые часто используемые степени десяти как положительные, так и отрицательные, а также префиксы и символы, связанные с ними.

Рис. 2–6. Используемые в электронике префиксы.

Например, ампер (А) — это большая единица силы тока, не часто встречающаяся в маломощных электронных цепях. Наиболее часто используемыми единицами являются миллиампер(мА) и микроампер(мкА). Миллиампер равен одной тысячной (1/1000) ампера или 0,001 А. Другими словами, 1000 миллиампер равны одному амперу.

Микроампер равен одной миллионной (1/1 000 000) ампера или 0,000001 А; 1 000 000 микроампер равны одному амперу.

ПРИМЕР. Сколько миллиампер содержится в 2 амперах?

Решение:

1000 мA/1 A = Х мА/2 А (1000 мА = 1 А)

(1)( Х ) = (1000)(2)

Х = 2000 мА

ПРИМЕР. Сколько ампер содержится в 50 микроамперах?

Решение:

1 000 000 мкА/1 А = 50 мкА/ Х А

(1)(50) = (1000000)( Х )

50/1000000 = Х

0,00005 = Х

2–3. Вопросы

1. Дайте определение степенному представлению.

2. В степенном представлении:

а . Что означает положительный показатель степени?

б . Что означает отрицательный показатель степени?

3. Запишите следующие числа в степенном представлении:

а . 500

б . 3768

в . 0,0056

г . 0,105

д. 356,78

4. Дайте определения следующим префиксам:

а . Милли-

б . Микро-

5. Выполните следующие преобразования:

а . 1,5 А = ___ мА

б. 1,5 А = ___ мкА

в . 150 мА = ___ А

г . 750 мкА = ___ А

РЕЗЮМЕ

• Законы взаимодействия электростатических зарядов: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

• Электрический заряд (Q) измеряется в кулонах (Кл).

• Один кулон равен заряду 6,24х10 18электронов.

• Электрический ток — это медленный дрейф электронов из области отрицательного заряда в область положительного заряда.

• Сила тока измеряется в амперах.

• Один ампер (А) — это ток, протекающий в проводнике, когда через заданную точку проходит заряд в один кулон за одну секунду.

• Соотношение между силой тока, зарядом и временем описывается формулой:

I= Q/ t

• Носителями заряда при наличии электрического тока в металлах являются электроны (отрицательные заряды).

• Перемещение дырок (положительных зарядов) направлено противоположно движению электронов.

• Ток электронов течет в цепи от отрицательного полюса к положительному.

• Электроны перемещаются по проводнику очень медленно, но отдельные электроны могут двигаться со скоростью, близкой к скорости света.

• С помощью степенного представления выражаются

очень большие и очень маленькие числа.

• Если показатель степени десяти положительный, десятичная запятая перемещается вправо.

• Если показатель степени десяти отрицательный, десятичная запятая перемещается влево.

• Префикс милли- обозначает одну тысячную.

• Префикс микро- обозначает одну миллионную.

Глава 2. САМОПРОВЕРКА

1. Какова сила тока в цепи, если за 5 секунд через заданную точку протекает 7 кулон?

2. Опишите, как направлен поток электронов в цепи по отношению к распределению потенциала в цепи.

3. Запишите следующие числа с помощью степенного представления:

а. 235;

б. 0,002376;

в . 56323,786.

4. Что обозначают следующие префиксы?

а . Милли-

б . Микро-

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Перечислить шесть основных источников напряжения.

• Описать шесть различных методов получения электричества.

• Дать определение элемента и батареи.

• Описать различие между первичными и вторичными элементами.

• Описать, на какие типы подразделяются элементы и батареи.

• Перечислить способы соединения элементов или батарей для увеличения выходного тока или напряжения, или и того, и другого.

• Дать определения приложенного напряжения и падения напряжения .

• Описать два типа заземления электрических цепей.

В кусочке медной проволоки имеет место хаотичное движение электронов. Для появления электрического тока электроны должны двигаться в определенном направлении. Для того, чтобы заставить электроны в медной проволоке двигаться в заданном направлении, им должна быть сообщена энергия. Энергию сообщает источник, соединенный с проволокой.