Резистор - це елемент, що має певний електричний опорір. Взагалі, справедливості заради, скажу так - опір мають не тільки резистори, проте й всі інші елементи: лампи, двигуни, діоди, транзистори і навіть прості дроти. Однак у всіх інших елементів опір - це не головна характеристика, а побічна. Насправді, лампочка - світить, двигун - обертається, діод - випрямляє, транзистор - підсилює, а провід - проводить. А ось у резистора немає іншої "професії", окрім як чинити опір струму, який протікає по ньому. Правда, він нагрівається, і його можна використовувати замість обігрівача довгими зимовими вечорами. Однак - це вже з області нестандартних застосувань ...

Детальніше...

Ми вже торкалися в наших розмовах як мінімум трьох електричних елементів: батарейку, лампочку і з'єднувальний провідник (дріт). Візьмемо найпростішу конструкцію: лампочка підключена до батарейки двома проводками. Намалюємо це:

1

О такої, потрібно володіти деякими якостями художника, щоб написати подібну картину. Адже це найпростіше, що можна уявити! Якби ми, припустимо, захотіли включати лампочку за допомогою вимикача - довелося б малювати ще і вимикач ... А якщо лампочок і батарейок кілька? Жах !!! Ось тому, розумні люди придумали кожному елементу своє умовне позначення. Ось як позначаються елементи нашої конструкції:

2Батарейка. Довга смужка - «+», коротка - «-»

3      Лампочка

4Провідник

Позначення всіх елементів схеми можна повертати в будь-якому напрямку під кутом 90 град. Провідники можна згинати в будь яку сторону, також під кутом 90 градусів. Якщо два провідника з'єднані, то на схемі в місці їх з'єднання ставиться жирна крапка.

5Провідники перетинаються без з'єднання

6Провідники з'єднані

Намалюємо тепер схему нашого пристрою за всіма правилами:

7

До непристойності просто :-).
Якщо ми захочемо тепер додати орган управління - вимикач, це зробити легко і просто. Ось як він позначається:

8

Малюємо схему:

9

Зауважимо, що лампочки бувають різні: маленькі і великі, на 5 і на 220 В, на 40 і на 150 Вт. А на схемі вони всі позначаються однаково, і мають однаковий розмір. Поширена помилка - малювати збільшеними в розмірі елементи з більшою потужністю, великою напругою і т.п. Те ж і з батарейками, і з проводами, і з будь-якими іншими електричними елементами. Далі ми дізнаємось про більше елементів: резистори, діоди, транзистори, конденсатори, і т.д. І не раз переконаємося в тому, що між зовнішнім виглядом елемента і його позначенням на схемі часом взагалі немає нічого спільного ...

Для кожного нового досліду з пляшками нам доводилося переливати воду з правої в ліву. Для чого? А для того, щоб створити різницю рівнів, щоб виник струм води в шлангу. Поступово вода перетікала з лівої пляшки в праву, рівні зрівнялись і потік припинявся. Ми знову переливали воду, і процес починався заново. Значить, ідея така: щоб струм води не припинявся, треба постійно підтримувати різницю рівнів води.

01

Спробуємо! Для цього треба взяти якийсь черпачок, наприклад - кавову чашку. Цим черпаком ми будемо вичерпувати воду з правої пляшки, і виливати її в ліву. Важливо вичерпувати з такою швидкістю, щоб кількість води, що переливається була не меншою кількості води, що надходить по шлангу за той же час. Інакше, якщо відчерпувати менше, ніж за той же час переливається по шлангу - через деякий час рівні все одно зрівняються і потік припиниться.

Переходимо до електрики.

Отже, у нас є дві заряджені гайки від трактору. Або краще, давайте візьмемо просто дві металеві пластини. Потенціал однієї - 10 В, іншої - 15 В. Між ними напруга - 5В. Підключаємо до них лампочку. Лампочка світиться, струм йде. Йде, йде, йде ... І ось вже не йде, і лампочка не горить! Чому? А тому що струм вирівняв потенціали двох пластин, і напруга між ними стало 0В. Щоб лампочка загорілася знову, треба що? Треба перенести заряд з однієї пластини на іншу і тим самим знову створити різницю потенціалів. Для цього треба залучити до роботи якісь сторонні сили, які б зайнялися перекачуванням зарядів. Під час експерименту з пляшками цією сторонньою силою був той, хто черпав воду. В електротехніці такою силою може бути, наприклад, хімічна реакція.

Будь-яка батарейка або акумулятор - це ні що інше, як дві металеві пластини, поміщені в спеціальну хімічну речовину - електроліт. Одна пластина підключена до виводу «+», інша - до виводу «-». Припустимо, батарейка розрахована на 9 Вольт. Доки її не чіпають, напруга між пластинами залишається рівною 9В. Але варто підключити до батарейки навантаження, наприклад, лампочку, як від пластини «+» до пластині «-» потече струм. Напруга почне зменшуватися. І зразу ж «включиться» хімічна реакція в електроліті, яка почне переганяти електрони з «-» (негативної) пластини назад на позитивної, підтримуючи тим самим різницю потенціалів між ними. Чим більша сила струму в навантаженні (чим більша потужність лампочки), тим інтенсивніше буде протікати реакція.

Всі реакції можна ділити на дві групи: ті, в результаті яких виділяється енергія, і ті, для проведення яких необхідна зовнішня енергія. Реакція всередині батарейки відноситься до першого типу. До цього ж типу відноситься реакція горіння. Під час горіння, в результаті з'єднання молекул палива з киснем, виділяється енергія у вигляді тепла і світла, і утворюється нова речовина - окислене паливо. Наприклад, якщо паливом є вугілля (що складається, в-основному, з вуглецю) – у разі з'єднання з повітрям виходить оксид вуглецю (вуглекислий газ). Вуглекислий газ не горить, і його ми більше використовувати не можемо. Тобто він є відходом, побічним продуктом реакції. По мірі горіння, кількість вихідних речовин (палива і кисню) зменшується, а кількість побічного продукту (вуглекислого газу) збільшується. У підсумку, настає момент, коли продукти реакції згоряють повністю, і реакція припиняється.

В електроліті теж протікає реакція, в ході якої виділяється енергія у вигляді електричного струму. Під час цього, використовуються вихідні речовини, і виділяється побічний продукт. Чим менше залишається вихідних речовин - тим важче батарейці підтримувати потрібну напругу між пластинами. Батарейка «сідає».

Ми вже ділили всі реакції на два види. Поділимо ще раз, але по-іншому. Реакції бувають зворотними і незворотними.

Якщо продукт реакції можна знову перетворити в вихідні речовини - то така реакція зворотна. Тобто, вона йде «в обидві сторони». Якщо в результаті реакції виходить продукт, який не можна перетворити назад, то реакція незворотна.

«Фарш неможливо провернути назад і м'ясо з котлет не відновиш ... »

Чим відрізняється батарейка від акумулятору? Тим що батарейку не можна заряджати, а акумулятор - можна. Тобто, в батарейці протікає незворотна реакція, а в акумуляторі - зворотна. Коли ми підключаємо акумулятор до зарядного пристрою, струм всередині нього починає текти в зворотному напрямку, тобто від «+» до «-». І реакція в електроліті також починає йти в зворотному напрямку. В результаті, продукт реакції розкладається на вихідні речовини. Акумулятор «заряджається».

Мабуть, це все про батарейки і акумулятори.

Спробуємо перенести все вище вивчене на електричний струм. Отже, в минулому розділі ми користувалися трьома поняттями:

  • сила струму,
  • різниця рівнів,
  • опір.

Тепер приводжу три терміни, що використовуються в електроніці: 

  • сила струму,
  • різниця потенціалів, або напруга,
  • електричний опір.

Ну а тепер - гра: «знайди 10 відмінностей!» :).

Різниця 1-а - все що було «водяним» - стало «електричним». Електричний струм, електричний опір.

Різниця 2-а - з'явилася незрозуміла «різниця потенціалів». Що це таке??? Пояснюю.

Потенціал - це заряд якоїсь частинки, який виміряний відносно глобального нуля

Потенціал - це заряд якоїсь частинки, який виміряний відносно глобального нуля. Вимірюється в вольтах. Глобальним нулем завжди прийнято вважати заряд матінки Землі. Значить так: візьмемо дві залізяки, наприклад, гайки від трактора, і зарядимо їх так, щоб потенціал одної був 10 Вольт, іншої - 15 Вольт. Очевидно, що різниця потенціалів двох гайок становить 5 Вольт. Різниця потенціалів - це і є електрична напруга між ними. Якщо з'єднати гайки дротом, то по ній потече струм. Він буде текти до тих пір, поки потенціали гайок НЕ зрівняються, тобто, їх різниця не стане дорівнює нулю. Чи не правда, схоже на рівні води в пляшках! Заряджені гайки = пляшки з водою, дріт = шланг.

Якщо вже так все схоже, і так все просто - тоді що нам заважає вивести такий же закон для електрики.

Отже:
Чим більша напруга і менший опір, тим більший електричний струм.

У фізиці взагалі, і зокрема - в електротехніці, кожна величина позначається буквою і вимірюється в певних одиницях. Наприклад, маса позначається m, вимірюється в грамах [г], швидкість - v [м/с] і т.д. Така сама справа й з силою струму, напругою і опором.

  Позначення Одиниці виміру Одиниці виміру (скорочено)
Сила струму I Ампер А
Напруга U Вольт В
Опір R Ом Ом

Тепер спробуємо записати все той же закон зовсім по-науковому, за допомогою літер. Ось як він буде виглядати:

I = U/R

Ампер = Вольт/Ом

Сила струму (I) прямо пропорційна напрузі (U) і обернено пропорційна опору (R). Формула, яку ми отримали називається «Закон Ома». Це найголовніший закон електротехніки. Його треба пам'ятати краще, ніж свою адресу і рік народження ...

На останок, дві формули, які виходять із закону Ома. За ним можна обчислити відповідно, напругу і опір:

U = I*R

R = U/I

Ці формули не обов'язково запам'ятовувати, якщо вміти їх виводити. Якщо виводити не вміємо, а запам'ятовувати - ліньки, є ще один спосіб - трикутник:

02

Легко запам’ятати та користуватися, якщо знаєш як. Треба прикрити саме ту величину, яку треба знайти. Величини, що залишилися на одному рівні - значить треба їх перемножити. Величина одна над одною – діли ту що зверху на ту що знизу. Думаю просто запам’ятати.

Мабуть, все.

Почнемо спочатку. У всіх вдома є електричні розетки. Візьмемо два цвяха ... Втім, ні, давайте спочатку підійдемо з теоретичної сторони, до практики підійдемо дещо пізніше.

Радіоелектроніка, електротехніка, електрика - всього цього не могло б бути, якби не було електричного струму. І вже коли Ви зважилися пізнати науку радіоелектроніки, треба б розібратися на початку, а що, власне, таке - електричний струм. У підручнику фізики дано таке визначення: електричний струм - це спрямований рух заряджених частинок. Рухомі заряджені частинки - це електрони, їх заряд від'ємний. Є ще протони - частки з позитивним зарядом і нейтрони - з нейтральним зарядом, але ні ті ні інші не рухаються. Значить, кажучи про електричному струмі, ми будемо мати на увазі шалений натовп саме електронів, що мчать з пункту А в пункт Б, з дуже великою швидкістю ... Це якщо коротко.

Навіть під самим щонайсучаснішим мікроскопом, нам ні за що не розгледіти електрон. А вже помацати його - тим більш. Ви, шановний читачу, можете, звичайно заперечити, мовляв, якщо сунути два цвяхи в розетку, а потім за них схопитися - ось тут то якраз і можна дуже файно все помацати. Та ще й як помацати !!! "А ось ні фіга" - відповім я. Ми відчуємо всього лише результат проходження струму через живі тканини організму. А один окремо взятий електрон помацати все НЕ МОЖНА! До чого все це? Та до того, що у фізиці повно таких ось віртуальних речей: вони як би є, але на що вони схожі - ніхто напевне не знає. Як же тоді можна їх вивчати? ... Ось тому фізику і шанують в народі, вважаючи її наукою темною і безнадійно лютою. А між тим, справа вирішується дуже просто. Треба тільки знайти щось більш знайоме, те, що кожна людина тисячу разів бачила, мацала, нюхала, пробувала на зуб і т.п. Причому, це щось по поведінці має бути схожим на те, що ми вивчаємо. В даний момент ми вивчаємо електричний струм. Давайте спробуємо підібрати щось таке, що на нього схоже, і що кожен бачив.

Ось часто кажуть: "струм тече". Це наводить на хорошу аналогію. А не порівняти нам електричний струм зі струмом води? Отже. Струм тече по проводах - вода тече по трубах. Струм тече від "+" до "-" - вода тече зверху донизу ... Як бачимо - спільного багато. Поїхали!

detskij goroskop vodolej

Для початку, давайте зберемо хитромудру експериментально-наукову установку для з'ясування властивостей електричного струму на водяній моделі.

Для цього нам буде потрібно:

  • 2 однакові пластикові пляшки будь-якого обсягу з пробками,
  • шматок тонкого шланга (приблизно 30 см),
  • два цвяхи.

Відрізаємо у пляшок дно, в пробці колупаємо (свердлимо) дірочки, вставляємо туди кінці шлангу. Підвішуємо конструкцію на стінку за допомогою цвяхів на одному рівні:

02

Беремося до проведення наукових експериментів.

Після кожного експерименту ми будемо робити висновок на підставі отриманих результатів. Якщо експерименти і висновки здадуться Вам чудернатськими - не дивуйтесь. Воно так і є – все просто! Значить все в нас вийде :).

Експеримент 1.

Заповнимо ліву пляшку водою (права поки порожня), і дивимося, що відбувається.
А відбувається ось що: вода починає перетікати по шлангу з лівої пляшки в праву. Спочатку, коли в правій пляшці ще майже немає води, а ліва сповнена до країв - швидкість перетікання води велика. Але поступово, у міру того, як заповнюється права і спустошується ліва пляшка, швидкість зменшується. У той момент, коли рівні води в обох пляшках зрівняються, швидкість стане дорівнювати нулю. Інакше кажучи, струм води в шлангу зникне.

Висновок 1:
Вода тече з пляшки, рівень води в якій більше.

Висновок 2:
Чим більша різниця рівнів - тим сильніший струм води в шлангу

Висновок 3: Якщо рівні однакові, вода не тече взагалі.

Експеримент 2.

Для нього нам знадобиться секундомір. Переливаємо воду з правої пляшки в ліву. Тобто, знову зробимо так, щоб у лівій було багато, а в правій - нічого. Запустимо секундомір. Коли рівні в пляшках вирівнюються - зупинимо секундомір. Час запишемо. Повторимо те ж саме, але злегка затиснемо шланг (але так, щоб вода могла все ж текти). Порівняємо результати вимірювань часу в першому і другому досвіді. Час 2-го досвіду, очевидно, буде більше.

Висновок:
Чим тонше шланг - тим менше в ньому сила водяного струму.

За результатами пророблених експериментів, підведемо підсумки. А саме - з'ясуємо, від чого залежить сила струму в шлангу. Отже.

1. Чим більше різниця рівнів у пляшках - тим більше сила струму.
2. Чим сильніше стиснутий шланг, тобто, чим більше опір шлангу воді, що протікає по йому - тим менше сила струму.

Об'єднаємо це в один закон: Чим більша різниця рівнів і чим менше опір - тим більша сила струму.

figure 21