Podstawy elektroniki i arduino Kurs praktyczny #2

3 marca 2019

 

  • Czy można „zobaczyć” prąd elektryczny i co to w ogóle jest.
  • Napięcie
  • Natężenie prądu
  • oporność (rezystancja)

Prąd elektryczny jest ruchem cząstek obdarzonych ładunkiem, zwanych nośnikami ładunku (elektrony). Rzeczywisty kierunek tego ruchu jest przeciwny do ustalonego umownie w fizyce kierunku od + do – , czyli od tzw. katody dodatniej (+ na bateryjce) do anody(- na bateryjce).

 

1. Umowny i rzeczywisty kierunek przepływu prądu. R – oznacza rezystor, I – prąd elektryczny

Samego w istocie prądu elektrycznego nie możemy zobaczyć, widzimy tylko bezpośrednie efekty jego działania. Na przykład piorun, łuk elektryczny, strumień elektronów w komorze, świecąca żarówka – to są efekty przepływu prądu. Prąd jest jak powietrze, albo wiatr niewidzialny, ale jego działanie jest widzialne, jak działanie wiatru.

Prąd elektryczny jest zjawiskiem fizycznym, dlatego możemy go w pewien sposób opisać.

Napięcie prądu elektrycznego to miara, z jaką cząsteczki chcą się do siebie zbliżyć. Im wyższe napięcie, tym wyższa siła przyciągania się przeciwstawnych ładunków. Porównać to można do ciśnienia słupa wody w zbiorniku. Im różnica poziomów wody jest wyższa, tym siła ciśnienia jest większa (tym napięcie prądu wyższe). Do poniższych ćwiczeń potrzebny będzie ci miernik prądu elektrycznego, możesz go szybko i tanio kupić na tej stronie.

2. Porównanie ciśnienia słupa wody do napięcia prądu elektrycznego.

Napięcie mierzymy zawsze pomiędzy dwoma punktami układu, dwoma potencjałami. Oznacza to, że miernik podłączamy wtedy równolegle do pracującego układu.

3. Miernik podłączony równolegle do dwóch punktów obwodu – pomiar napięcia

Zróbmy więc pierwszy pomiar napięcia. Weź bateryjkę 6R22, następnie sondy pomiarowe miernika przyłóż do baterii. Odczytaj wynik. Jeśli bateria jest nowa, powinien on wynosić ok. 9,7V, czyli więcej niż napięcie nominalne bateryjki.

4. Pomiar napięcia elektromotorycznego baterii.

To że napięcie jest wyższe, niż oczekiwaliśmy nie oznacza, że bateria jest uszkodzona. Wartości teoretyczne i praktyczne często się różnią w elektronice.

Napięcie może być stałe, lub zmienne. Napięcie bateryjki jest stałe (nie zmienia swojej wartości), napięcie w gniazdku elektrycznym jest przemienne, prąd płynie raz w jednym, raz w drugim kierunku. My będziemy się zajmować wyłącznie układami pod napięciem stałym.

Napięcie najczęściej, dla lepszej czytelności oznacza się literką U i mierzy w Voltach (V)

 Natężenie prądu elektrycznego

W naszym porównaniu do słupa wody, prąd będzie szybkością, z jaką woda przemieszcza się z jednego zbiornika do drugiego. Im więcej ładunków przepływa przez punkt obwodu w jednostce czasu, tym większe jest w tym punkcie natężenie prądu.

5. Natężenie i napięcie prądu w analogii do przepływającej wody

A zatem jeżeli chcemy zmierzyć, natężenie prądu podłączamy miernik do JEDNEGO punktu w obwodzie, szeregowo. Musimy więc przerwać obwód i wpiąć tam obie sondy pomiarowe miernika.

6. Pomiar natężenia prądu płynącego w obwodzie

Trzecią podstawową wielkością jest opór (rezystancja). Woda w naszym przykładzie przepływa rurami określonej grubości, mniejsza stawia większy opór, większa mniejszy. Tak też elementy obwodu elektrycznego (i wszystko inne, np. powietrze) stawiają jakiś opór płynącemu prądowi. Rezystory, inaczej oporniki są to elementy, których zadaniem jest ograniczenie przepływu prądu w danym punkcie układu.

7. Rezystancja R

Rezystancję mierzymy przykładając, sondy pomiarowe do zakończeń elementu.  Jednostką rezystancji jest 1 Ω (Ohm, czyt. „om”). Weź zatem rezystor, albo żaróweczkę, ustaw miernik na pomiar oporu (jak największy zakres) i przytknij sondy miernika do odnóg rezystora. Zestaw potrzebnych rezystorów jest dostępny tutaj.

 

Wszystkie wielkości elektryczne są powiązane ze sobą jak we wzorze:

R – oznacza rezystancję w Ω

U – napięcie prądu w Voltach (V)

I – natężenie prądu w Amperach (A)

 

Oznacza to, że znając dwie wartości, możemy obliczyć trzecią. Po przekształceniu wzoru mamy:

U=R*I

 

 

W następnej części kursu omówimy podstawowe elementy układów elektronicznych.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *