Praktická elektronika/Základy

Z Wikiknih

Musíme se seznámit s trochou teorie do začátku.

[editovat] Náboj

Pozorujeme, že některé částice jsou nabité a jiné ne. Jádro atomů obsahuje kladně nabité protony a je obklopeno záporně nabitými elektrony. Obvykle jsou počty kladných a záporných nábojů v předmětu vyrovnané a proto nejeví navenek žádné elektrické vlastnosti. Někdy ale množství jednoho náboje převládá nad druhým - takový předmět je nabitý a vytváří okolo sebe elektrické pole.

Pro praktické použití lidé zavedli rozumně velkou jednotku: coulomb, zkráceno C.

Částice jako protony a elektrony nesou malinký náboj, vždyť jeden coulomb odpovídá 6 242 197 253 433 210 000 elektronů. Mimochodem - náboj elektronů i protonů je vůbec nejmenší jednotkou náboje, která může samostatně existovat, čili dále už ji nejde dělit (dnes už ale víme, že se proton ještě dále dělí na kvarky - mají třetinový elektrický náboj -1/3e nebo +2/3e).

[editovat] Elektrické pole a napětí

Pokud je elektrické pole silnější než 4000 V/mm (4 MV/m), náboje ve vzduchu se utrhnou od sebe a vznikne blesk.

Elektrické pole působí silou na náboje v ostatních předmětech okolo sebe. Stejné náboje (+ a +; - a -) se vzájemně odpuzují a naopak protikladné (+ a -) přitahují.

Podobně jako strmost kopce určuje sílu, která pohání míč směrem do údolí, určuje elektrické pole sílu, která působí na náboj. Elektrické pole meříme v jednotkách volt na metr, čili V/m. Tuto sílu můžeme vyjádřit pomocí šipek.

Můžeme si to přestavit, jako kdyby kladné náboje okolo sebe vytvářely kopec a záporné náboje údolí. Na různých místech tak existuje jakási hodnota popisující to, jak je toto místo pro nějaký náboj výhodné - to odpovídá nadmořské výšce. Zatímco pro kladné náboje by bylo výhodné se svalit do údolí, záporné se naopak snaží vykutálet na nejvyšší kopec.

Rozdíl „nadmořské výšky“ mezi dvěma místy se nazývá napětí a má fyzikální značku U. Měříme jej v jednotkách volt, krátce V.

Obecně platí, že napětí "U" v okolí náboje "Q" je přímo úměrné jeho velikosti (množství coulombů) a nepřímo úměrné vzdálenosti od něj; když je více nábojů poblíž sebe, jejich jednotlivá působení se prostě sečtou.

[editovat] Proud

Ve většině látek jsou elektrony pevně vázány ke svým atomovým jádrům a nemůžou se pohybovat – tyto látky jsou nevodiče. V některých látkách ale můžou poměrně snadno přeskakovat od jednoho atomu k druhému a tyto látky jsou vodiče (například kovy).

U některých dalších skupin látek pozorujeme další možnosti: v polovodičích se elektrony pohybují jen za určitých podmínek, jako je teplota, osvětlení, množství příměsí nebo elektrické pole v supravodičích se elektrony pohybují beze jakýchkoli ztrát a proud v nich může obíhat dlouhé roky

Pohyb elektronů (výjimečně i jiných nabitých částic) se označuje jako elektrický proud. Abychom mohli proud nějak popsat a měřit, zavedeme další jednotku: ampér čili A. Jeden ampér je proud odpovídající průtoku jednoho coulombu za sekundu.

[editovat] Proud v obvodu

Pokud vytvoříme uzavřenou smyčku z vodiče, můžou se v něm pohybovat náboje kolem dokola (pokud nějak dokážeme postrčit jeden elektron, ten odpudí druhý, ten třetí atd.).

[editovat] Paralelní a sériové zapojení

Obvod může obsahovat mnoho součástek a může se větvit. Proto rozlišujeme: Paralelní zapojení, když jsou součástky vedle sebe. Na všech je stejné napětí a sčítá se protékající proud. Sériové zapojení, když je zapojíme za sebe. Všemi teče stejný proud a sčítá se napětí.

Místo, kde se součástky dotýkají (a tedy mají stejné napětí), nazýváme uzel. Libovolnou část obvodu, která je uzavřená a ve které tedy může obíhat nějaký proud, nazýváme smyčka.

[editovat] Kirchhoffovy zákony

... jsou dvěma jednoduchými, ale velmi podstatnými poznatky o chování obvodů. Vycházejí z toho, že elektrické náboje nikde v obvodu nezanikají ani nevznikají.

[editovat] Zákon proudu v uzlu

Proudy, které do uzlu vtékají, z něj musí i vytékat.

Napětí na zdroji se zde uvažuje jako záporné. Ve větších obvodech můžeme najít velké množství různých uzlů a tento zákon platí pro každý z nich.

[editovat] Zákon napětí ve smyčce

Souhrn napětí na všech součástkách ve smyčce je nulový.

Napětí na zdroji se zde uvažuje jako záporné. Ve větších obvodech můžeme najít velké množství různých smyček a tento zákon platí pro každou z nich.

[editovat] Souhrn