Image136

Elektronika dla nieelektroników EdE

Rys. 3

Rys. 4

pomiar

napięcia

baterii

Rys. 7

pomiar napięcia na rez/storze

czy zasilacz sieciowy, dlatego na schematach spotyka się ogólny symbol źródła energii, pokazany na rysunku 3, który może oznaczać zarówno baterie, akumulatory, jak i zasilacz sieciowy. Zdarza się jednak, że dla dokładniejszego określenia, iż chodzi o zasilanie bateryjne z większej liczby ogniw, rysuje się zasilanie w postaci kilku ogniw, jak pokazuje rysunek 4. Często jednak na schematach nic rysuje się w ogóle symbolu źródła zasilania, tylko zaznacza punkty, do których dołączone zostanie takie źródło. W Elektronice dla Wszystkich konsekwentnie oznaczamy takie punkty literami P (plus) i O (minus).

Oporność (rezystancja)

Generalnie oporność to właściwość (parametr) elementów i obwodów, przez które płynie prąd. Zgodnie z nazwą, oporność to zdolność do przeciwstawiania się przepływowi prądu. W analogii hydraulicznej taką oporność reprezentuje na przykład stopień otwarcia zaworu (kranu), a ogólnie biorąc oporność jest związana z przekrojem rury - czym mniejszy przekrój, tym większy opór dla przepływającej wody. Podobnie jest też z przewodami elektrycznymi czym cieńszy przewód, tym większa jest jego oporność.

Oporność dla prądu stałego nazywana jest też rezystancją, dlatego symbolem tej oporności jest litera R. Wartość oporności (rezystancji) wyraża się w omach (symbol LI) Bardzo często oporność jest duża i wyraża się ją w kiloomach - kii (lkll = 100012) i megao-mach - MU (IMU 1000000Q). Natomiast przewody miedziane mają małą oporność -ich rezystancję często wyrażamy w miliomach (1 mil = 0.001 LI).

W elektronice najpopularniejszymi elementami są rezystory - proste elementy stawiające opór przepływowi prądu. Na schematach elektrycznych rezystory i ogólnie rezystancję oznaczamy symbolem pokazanym na rysunku 5a. W amerykańskiej literaturze spotyka się też symbol rezystora w postaci jak na rysunku 5b. W hydraulicznej analogii odpowiednikiem rezystora jest zwężka. Elektrycznym odpow-iednikiem obwodów z rysun-

Rys. 5

a) b) c)

R

ków 1 i 2 jest schemat elektryczny według rysunku 5c.

Napięcie stałe

Napięcie elektryczne ma pewien związek ze zdolnością do wykonania pracy. W instalacji wodociągowej dobrą analogią napięcia elektrycznego jest ciśnienie. Woda w rurach (prąd elektryczny) będzie płynąć tylko wtedy, gdy wystąpi ciśnienie (napięcie), lub ściślej - różnica ciśnień (różnica potencjałów). W hydraulicznej analogu odpowiednikiem wartości napięcia elektrycznego baterii byłaby wysokość umieszczenia naczynia, jak ilustruje rysunek 6. Odpowiednikiem napięcia wyjściowego zasilacza sieciowego w analogii hydraulicznej (rysunek 2) będzie ciśnienie wytwarzane przez pompę wirnikową.

Jest oczywiste, że w instalacji wodociągowej przepływ wody (prąd), to nie to samo co ciśnienie w instalacji (napięcie). Tak samo napięcie elektryczne to zupełnie inny parametr niż prąd elektryczny. Początkujący często mylą prąd i napięcie, sądząc, że to to samo. Przyczyną jest m.in. nieprecyzyjny sposób określania napięcia i prądu w do mowej sieci energetycznej. Często mówi się albo „nie ma prądu”, albo „nie ma napięcia”. To poto cznc określenie jest jednak ogól ne i mylące Na przykład często mamy do czynienia z sytuacją, że napięcie jest, ale prądu nic ma (prąd nie płynie). Tak jest choćby w przypadku baterii do niczego niepodłączonej. Na zaciskach baterii występuje napięcie, można je zmierzyć, ale prąd nie płynie. Prąd popłynie dopiero, gdy do tej baterii zostanie podłączone obciążenie, na przykład żarówka. lak jest też w gniazdku sieci energetycznej: napięcie jest, ale prąd płynie tylko wtedy, gdy zostanie tam dołączone jakieś obciążenie. W instalacji hydraulicznej jest podobnie. Gdy wszystkie krany i zawory są zamknięte (brak obciążenia), w instalacji występuje ciśnienie (napięcie), ale nie ma przepływu wody (prądu).

Napięcie na schematach i w opisach z reguły oznaczamy literą U, a napięcie elektryczne wyrażamy w woltach (symbol V), czasem też w miliwoltach (mV, gdzie I mV = 0,00IV) lub kilowoitach (kV, gdzie lkV = 1000V). Do pomiarów napięcia elektrycznego używamy woltomierza. W tej roli pracują najczęściej wielofunkcyjne przyrządy pomiarowe zwane multimetrami. W instalacji wodociągowej możemy mierzyć ciśnienie za pomocą manometru, który zwykle pokazuje różnicę ciśnienia wody i ciśnienia otoczenia

(którego to ciśnienia atmosferycznego często nie uwzględniamy). Analogicznie w obwodzie elektrycznym napięcie mierzymy zanoszę między dwoma punktami, jak pokazują przykłady na rysunku 7.

Rys. 6

c)

coniary napięaa na elementach

Kierunek prądu

W instalacji wodociągowej zawsze woda płynie od punktu o wyższym ciśnieniu do punktu

0    niższym ciśnieniu wody. Podobnie mówimy potocznie, że prąd stały płynie „od plusa do minusa”. Trzeba raz na zawsze zapamiętać, że prąd elektryczny płynie w zamkniętych obwodach: niejako wypływa z dodatniego bieguna źródła, płynie przez obciążenie

1    wraca do ujemnego bieguna. Dlatego lepszą analogią „wodną” jest system z rysunku 2, gdzie woda krąży w zamkniętym obiegu.

Prąd na schematach oznaczamy literą I. Natężenie prądu podajemy w amperach (symbol A) lub miliamperach (mA, przy czym ImA = 0,001 A) i mikroamperach (pA, gdzie lpA = 0,000001 A).

Kierunek przepływu prądu stałego to sprawa umowna - zobacz informacje podane w ramce poniżej W praktyce nie ma tu jednak problemu - wiadomo, żc prąd stały płynie od punktu o wyższym potencjale (napięciu) do punktu o potencjale (napięciu) niższym.

Żeby zmierzyć przepływ wody, rurę trzeba przeciąć i w miejsce przecięcia włączyć miernik (licznik zużycia wody). Woda przepływa

Elektronika la Wszystkich Wrzesień 2005 23