Микро-ликбез по электронике. Часть 1.

Проводники, резисторы (сопротивления).
Если продолжать аналогию с сантехникой, то в водопроводном кране в роли сопротивления выступает сам кран, в котором изменяется диаметр отверстия (сопротивление). Если кран полностью открыть, он превратится в проводник (большое отверстие (большая проводимость)). В электронике оперируют понятием сопротивление – это величина, обратно пропорциональна проводимости. Т.е. чем меньше сопротивление, тем больший поток электронов, чем больше сопротивление - тем меньший поток. Сопротивление измеряют в омах (Ом). Если подключить сопротивление к источнику энергии через него потечёт ток. Величина этого тока будет равна I=U/R (закон Ома), где I – ток, U – напряжение на концах резистора, R – сопротивление. Проводник можно рассматривать как резистор с нулевым сопротивлением, а диэлектрик (изолятор) – как резистор с бесконечно большим сопротивлением.
Рассмотрим пример:

Рис. 1.

Через резистор R1 с сопротивлением 10 Om течёт ток 1.2А, напряжение на нём 12В.
Причём, в точках T1, T2 и T3 будет одинаковое напряжение (+12В), т.к. они соединены проводником. В точках Т5 и Т4 тоже одинаковое напряжение (0В).


Рис.2.

Рассмотрим рис. 2 а) (схема делителя напряжения). Попробуем узнать, какое будет напряжение и ток в точке Т1.
Для упрощения перерисуем схему в другом виде – рис 2. b). Это полный аналог рис. 2 а) (т.к. во всех местах одного проводника будет одинаковое напряжение). Ток в точке T2 равен току в точке T1, т.к. во всех точках последовательной системы ток будет одинаков (поток жидкости во всех точках водопроводной трубы будет равен потоку через кран).
Определим ток в точке T2 (и следовательно в Т1). Для этого рассмотрим эквивалентную схему на рис. 2 с). Сопротивление R3 равно сопротивлению последовательно соединённых R1 и R2 (рис. 2 d) ). Его особенность – равные токи во всех точках. Общее сопротивление вычисляется по формуле R3= R1+R2, или в общем виде
Rобщ = R1 + R2 + … + Rn. Следовательно R3=130 Om. Тогда ток в T2 = U/R3 = 12/130 = 0,092 А = 92 mA. Зная ток в Т2 = Т1 и сопротивление R1, можем посчитать напряжение в U1 = I * R3 (из закона Ома) = 0,092 * 30 = 2.77В.
Также нередко встречается параллельное включение (рис.2 e) ). Его особенность – равные напряжения на всех резисторах. При разных сопротивлениях токи через каждый резистор будут различны. Общий ток равен сумме токов на каждом сопротивлении.
Iобщ = I1 + I2 + … + In у U/Rобщ = U/R1 + U/R2 + … + U/Rn. у
1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn.
Для нашего случая 1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2. Rобщ = R1 * R2 / (R1 + R2).
Когда через сопротивление протекает ток, это вызывает нагревание самого прибора. Мощность (измеряется в ватах (Вт)), идущая на нагревание, равна произведению тока, идущего по сопротивлению и разности напряжений на этом сопротивлении (P=U * I), I=U/R значит P=U*U / R.