Электроника для начинающих

В этой книге я попытался проще объяснить теорию и избежать излишне сложных терминов и понятий. Модель воды часто подвергается критике, потому что она может сковать мышление людей, изучающих основы электроники. Но я считаю, что польза этой модели превышает вред, и главное вовремя ввести уточнение, указывая на ее ограничения и риски.

Глава 2 Электронные компоненты

В этой главе мы рассмотрим основные типы электронных компонентов, с которыми можем встретиться при реализации наших проектов. Для каждого устройства мы найдем описание принципов его работы, обозначения для его опознания и правила использования.

В электротехнике используют термин «диполь» для обозначения обобщенного электронного элемента с двумя выводами, называемыми также клеммами, соединенными с центральным телом. Компоненты делятся на пассивные и активные: первые не усиливают амплитуду напряжений и токов, вторые, как правило, подключены к электропитанию и способны усиливать ток в цепи. В последующих главах мы рассмотрим диоды, транзисторы и интегральные схемы. Мы включили диод в число активных компонентов, хотя он и не может усилить сигнал, потому что его технология заложила основу для реализации всех активных компонентов. Каждый компонент обозначается определенным символом, который используется при проектировании электрических схем. На практике электронных компонентов насчитывается сотни тысяч. Чтобы разбираться в них, нужен небольшой опыт и знание принятых производителями правил обозначения формой, цветом и кодом. Несмотря на эти отличительные черты, иногда можно найти загадочный компонент без названия и обозначений или имеющий необычную форму. Если компоненты помечены символом, мы можем сделать запрос в интернете, получив технические характеристики или технический паспорт, с описаниями, таблицами, схемами, инструкциями, размерами и примерами его использования.

На следующих страницах мы попытаемся перечислить основные типы компонентов и необходимую информацию для их распознавания и использования.

Резисторы

Резисторы уменьшают поток электрического тока. Представьте, что вы поливаете розы в саду из резинового шланга, как вдруг поток воды останавливается. Вы поворачиваетесь и видите своего друга, который наступает ногой на шланг, уменьшая тем самым поток воды. Резисторы для тока играют роль узкой трубки.

Рис. 2.1. Резистор для тока аналогичен узкой трубе для воды

Резисторы изготовлены из материалов, которые обеспечивают определенное сопротивление при прохождении тока. Например, резистивным материалом является графит – тот же материал, что используется в грифеле простого карандаша. Во время арктической экспедиции дирижабля «Италия», Умберто Нобиле использовал графит, чтобы отремонтировать радио и послать сигнал помощи.

Рис. 2.2. Георг Симон Ом (1787–1854)

Низкое значение сопротивления аналогично широкой трубе или материалу, который почти не препятствует прохождению электрического тока. Высокое значение сопротивления означает, что лишь малое количество тока может проходить через материал. Сопротивление измеряется в омах (обозначается Ом или греческой буквой омега, О). Единица измерения сопротивления названа в честь его первооткрывателя, немецкого ученого Георга Симона Ома, жившего на рубеже XVIII–XIX веков.

Медь является хорошим проводником, потому что она имеет очень низкое значение удельного сопротивления, почти нулевое: 0,0000000169 Ом на 1 метр проводника (или Ом · м). Железо также проводит ток, но делает это немного хуже, чем медь, оно имеет удельное сопротивление 0,0000000968 Ом на метр. Стекло совершенно не проводит ток и сравнимо с узкой трубой, через которую невозможно прохождение воды. Его удельное сопротивление 100 000 000 000 000 Ом · метр. Резисторы, которые используются в электронных схемах, имеют значения сопротивления в диапазоне от нескольких Ом до нескольких миллионов Ом. Самый популярный тип резистора выглядит как небольшая колбаска с выпуклыми концами и с цветными полосами, которые используются для идентификации значения сопротивления. Обычно имеется четыре полосы, одна из которых, расположенная на конце, имеет золотистый цвет. Чтобы определить сопротивление, мы держим резистор золотой полосой справа, а затем смотрим на цветные полосы слева направо, используя таблицу цветов, показанную на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Определение значения сопротивления

Таблица 2.1. Коды цветов для определения сопротивления на резисторе

Представьте себе, что вы держите в руках резистор с коричневой, черной, желтой и золотой полосой:

1. держим резистор золотой полосой справа от нас;

2. начинаем чтение полос слева направо;

3. первая полоса коричневого цвета;

4. отмечаем «1» на листе;

5. вторая полоса черная, поэтому записываем «0»;