Napięcie i jego funkcjonowanie

Prawdopodobnie słyszeliście, że bateria lub gniazdo ścienne posiadają określoną liczbęWoltówJest to pomiar energii elektrycznej.potencjałwytwarzane przez baterię lub sieć elektryczną podłączoną do gniazdka ściennego.

Wszystkie te wolty czekają, aż je użyjesz, ale jest haczyk:Aby elektryczność mogła wykonywać jakąkolwiek pracę, musi być w stanie się poruszać.To jest jak wysadzony balon, jeśli go odciągniesz, w nim jest powietrze, któremogłobyZrobisz coś, jeśli zostanie uwolniony, ale nie zrobi nic, dopóki go nie wypuścisz.

W przeciwieństwie do powietrza wypuszczanego z balonu, prąd może przepływać tylko przez materiały, które mogą prowadzić prąd, takie jak drut miedziany.Ostrzeżenie:W przypadku, gdy przewód nie jest podłączony do czegokolwiek innego, wówczas, gdy przewód nie jest podłączony do czegokolwiek innegoElektryczność nie będzie miała dokąd pójść i nadal się nie ruszy..

Co sprawia, że elektryczność porusza się?Elektryczność chce przepływać z wyższego napięcia do niższego.To jest dokładnie tak jak w przypadku balonu: powietrze pod ciśnieniem w balonie chce przepłynąć od wewnątrz balonu (wyższe ciśnienie) do zewnątrz balonu (niższe ciśnienie).Jeśli utworzysz przewodzącą ścieżkę między wyższym napięciem a niższym napięciemJeśli włożysz coś użytecznego w tę ścieżkę, jak LED, przepływający prąd wykona dla ciebie jakąś pracę, jak oświetlenie tej diody.

Więc gdzie można znaleźć wyższe i niższe napięcie?Każde źródło energii elektrycznej ma dwie stronyMożna to zobaczyć na bateriach, które mają metalowe pokrywy na obu końcach, lub w wyciągu ściennym, który ma dwa (lub więcej) otwory.DC (prąd stały)źródła napięcia, te strony (często nazywaneterminale) są nazywanepozytywny(lub + ), orazujemne(lub - ).

Dlaczego każde źródło energii elektrycznej ma dwie strony? To sprowadza się do idei potencjału, i że potrzebujesz różnicy napięcia, aby przepłynąć.Ale nie można mieć różnicy bez dwóch różnych rzeczy.W każdym źródle zasilania, pozytywna strona będzie miała wyższe napięcie niż ujemna strona, co jest dokładnie tym, czego chcemy.Zazwyczaj mówimy, że ujemna strona to 0 woltów., a pozytywną stroną jest ilość woltów, jaką może dostarczyć zasilanie.

Źródła energii elektrycznej są jak pompy. Pompy zawsze mają dwie strony, gniazdo, które coś wysuwa, i gniazdo, które coś wciąga. Akumulatory, generatory i panele słoneczne działają w ten sam sposób.Coś w środku działa mocno, przenosząc prąd w stronę gniazda (pozytywna strona), ale cały ten prąd wychodzący z urządzenia tworzy pustkę, co oznacza, że strona ujemna musi pociągnąć za sobą prąd, aby go zastąpić.*

Co do tej pory się dowiedzieliśmy?

• Napięcie to potencjał, ale elektryczność musi przepływać, żeby zrobić coś przydatnego.
• Elektryczność musi przepływać drogą, która musi być przewodnikiem elektrycznym, takim jak drut miedziany.
• Elektryczność przepływa z wyższego napięcia do niższego.
• Źródła napięcia prądu stałego zawsze mają dwie strony, zwane pozytywnym i ujemnym, przy czym pozytywna strona ma wyższe napięcie niż ujemna strona.

Najprostszy obwód

Jeśli podłączymy pozytywną stronę źródła napięcia, poprzez coś, co wykonuje pewną pracę, taką jak dioda emitująca światło (LED),i z powrotem do ujemnej strony źródła napięcia; energii elektrycznej, lubprądI możemy umieścić rzeczy na ścieżce, które robią użyteczne rzeczy, kiedy przepływa przez nie prąd, jak LED, które się świecą.

Ta okrągła ścieżka, zawsze potrzebna do przepływu energii elektrycznej i wykonywania czegoś użytecznego, nazywa się obwodem.Obwod jest ścieżką, która zaczyna się i kończy w tym samym miejscu, co właśnie robimy.

Kliknij ten linkAby zobaczyć symulację prądu przepływającego przez prosty obwód, symulacja ta wymaga uruchomienia Java.

Benjamin Franklin napisał, że prąd przepływa z pozytywnej strony źródła napięcia na negatywną.Elektrony przepływają w przeciwnym kierunku.Ponieważ inżynierowie podążali za Franklinem przez setki lat zanim prawda została odkryta,Nadal używamy konwencji "niewłaściwy" do dziś.W praktyce ten szczegół nie ma znaczenia, i dopóki wszyscy używają tej samej konwencji, wszyscy możemy zbudować obwody, które działają całkiem dobrze.

Krótkie i otwarte obwody

Co to jest “Load”?

Powodem, dla którego chcemy budować obwody, jest to, aby elektryczność robiła dla nas użyteczne rzeczy.uruchomienie programów, itp.

Te rzeczy nazywa sięobciążeniaW ten sam sposób, jak można być obciążony zbyt dużą wagą,Możliwe jest zbyt duże obciążenie zasilania.Ale w przeciwieństwie do ciebie,Możliwe jest również zbyt małe obciążenie obwodu - może to spowodować zbyt duży przepływ prądu (wyobraź sobie, że biegasz zbyt szybko, jeśli nie nosisz żadnego ciężaru)Co może wypalić twoje części, a nawet zasilanie.

Dowiesz się wszystkiego o napięciu, prędkości i obciążeniach w następnym samouczku:Napięcie, prąd, rezystancja i prawo OhmaAle na razie, nauczmy się o dwóch przypadkach specjalnych obwodu:zwarcie, orazotwarty obwódWiedza o nich pomoże bardzo, gdy rozwiążesz problemy z własnymi obwodami.

Krótki obieg

Nie rób tego, ale jeśli podłączysz przewód bezpośrednio z pozytywnej do negatywnej strony źródła zasilania, stworzysz coś, co nazywa sięzwarcieTo bardzo zły pomysł.

Pamiętaj, że prąd elektryczny chce przepływać z wyższego napięcia do niższego napięcia, a jeśli włożysz obciążenie do prądu,możesz zrobić coś użytecznego jak zapalić diodę LED.

Jeśli masz obciążenie prądu, przepływ prądu przez obwód będzie ograniczony do tego, co urządzenie zużywa, co jest zwykle bardzo mała ilość.jeśli NIE włożysz niczego w celu ograniczenia przepływu prądu, nic nie spowolni prądu, i będzie próbował być nieskończony!

Twoje źródło zasilania nie może dostarczać nieskończonego prądu, ale dostarczy tyle ile tylko może, co może być dużo.lub inne ekscytujące rzeczyW większości przypadków zasilanie ma wbudowany mechanizm bezpieczeństwa, który ogranicza maksymalny prąd w przypadku zwarcia, ale nie zawsze.To jest powód wszystkich domów i budynków mająPrzerywacze, aby zapobiec rozpoczęciu pożaru w przypadku zwarcia gdzieś w okablowaniu.

Związany z tym problem polega na przypadkowym przepływie zbyt dużego prądu przez część obwodu, powodując jego spalanie.Najczęściej zdarza się to, gdy używasz niewłaściwegorezystorwartość, która pozwala na przepływ zbyt dużego prądu przez inny element, taki jak dioda LED.

Podsumowując:Jeśli zauważysz nagłe nagrzewanie lub nagłe wypalenie części, natychmiast wyłącz prąd i sprawdź możliwe zwarcia.

Otwarte obwody

Przeciwieństwem zwarcia jestotwarty obwódJest to obwód, w którym pętla nie jest w pełni podłączona (i dlatego nie jest to wcale obwód).

W przeciwieństwie do skrótów powyżej, nic nie zostanie uszkodzone przez ten "krąg", ale twój obwód również nie zadziała.zwłaszcza jeśli stosuje siępłyty chlebowegdzie ukryte są wszystkie przewodniki.

Jeśli twój obwód nie działa, najprawdopodobniej jest to otwarty obwód.Zwykle jest to spowodowane uszkodzonym połączeniem lub luźnym przewodem (krótkie obwody mogą wykraść całą energię z reszty obwodu, więc należy również szukać tych obwodów).

Wskazówka:Jeśli nie możesz łatwo znaleźć miejsca otwarcia obwodów,multimetrJeśli ustawisz go na pomiar woltów, możesz go użyć do sprawdzania napięcia w różnych punktach obwodów zasilanych,i w końcu znaleźć punkt, w którym napięcie nie przechodzi.

Zasoby i dalsze działania

Właśnie dowiedzieliście się, w najprostszej formie, czym jest obwód.Ale wszystkie obwody, bez względu na to, jak skomplikowane, będzie postępować zgodnie z tymi samymi zasadami jak podstawowy obwód o jednej pętli, o którym właśnie się nauczyłeś.

Twoja podróż w dziedzinie elektroniki dopiero się rozpoczyna, oto kilka sugerowanych następnych tematów do zbadania:

• Płyty chleboweSą to przydatne narzędzia, które pozwalają szybko zbudować tymczasowe obwody za pomocą przewodów skoków.Praca z drutemaby pomóc ci zbudować twoje obwody.
• Amultimetrpozwala zmierzyć napięcie, prąd i opór i jest wspaniałą pomocą podczas próby rozwiązywania problemów z usterkami.
• Obwody pochodzą w różnych rozmiarach, kształtach i konfiguracjach.szereg vs obwody równoległeTutorial, aby zobaczyć obwody przenoszone na następny poziom.

Poniżej znajdują się instrukcje dotyczące najczęstszych elementów, których używasz podczas budowy obwodów.

• Świetnym sposobem na poznanie obwodów jest rozpoczęcie ich produkcji.Wykład LEDpokaże, jak zapalić jedną lub wiele diod LED.
• Pozostałesą jednym z najczęściej stosowanych elementów w układach.
• Pozostałe urządzeniaSą one również w większości obwodów.Diody.
• /https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-a-circuit