יסודות החשמל

מעגלים אלקטרוניים הם חלק בלתי נפרד כמעט מכל התקדמות טכנולוגית המתבצעת בחיינו כיום. טלוויזיה, רדיו, טלפונים ומחשבים עולים מיד בראש.

אבל, אלקטרוניקה משמשת גם בכלי רכב, מכשירי מטבח, ציוד רפואי ובקרה תעשייתית. בלב המכשירים הללו נמצאים הרכיבים הפעילים. הם רכיבי מעגל השולטים אלקטרונית בזרימת האלקטרונים, כמו מוליכים למחצה.

עם זאת, התקנים אלה לא יכלו לתפקד ללא רכיבים פסיביים פשוטים הרבה יותר שהקדימו את המוליכים למחצה בעשרות שנים רבות. שלא כמו רכיבים אקטיביים, רכיבים פסיביים כמו נגדים, קבלים ומשרנים אינם יכולים לשלוט בזרימת האלקטרונים עם אותות אלקטרוניים.

הִתנַגְדוּת

כפי ששמו מרמז, נגד הוא רכיב אלקטרוני המתנגד לזרימת זרם חשמלי במעגל.

במתכות כמו כסף או נחושת, בעלות מוליכות חשמלית גבוהה ולכן התנגדות נמוכה, אלקטרונים יכולים לקפוץ בחופשיות מאטום אחד למשנהו עם התנגדות קטנה.

ההתנגדות החשמלית של רכיב מעגל מוגדרת כיחס בין המתח המופעל לזרם החשמלי הזורם דרכו. ממנו, על פי HyperPhysics, אתר משאבי פיזיקה המארח המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת אינדיאנה סטייט. גאורגיה.

יחידת ההתנגדות הסטנדרטית היא האוהם, על שם הפיזיקאי הגרמני גיאורג סיימון אוהם. ניתן לחשב התנגדות באמצעות חוק אוהם, הקובע שהתנגדות שווה למתח חלקי זרם, או R = V / I, כאשר R הוא התנגדות, V הוא מתח, ו-I הוא זרם.

נגדים מסווגים בדרך כלל כקבועים או משתנים. נגדים בעלי ערך קבוע הם רכיבים פסיביים פשוטים שתמיד יש להם את אותה התנגדות בתוך גבולות הזרם והמתח שנקבעו.

נגדים משתנים הם מכשירים אלקטרו-מכניים פשוטים, כגון בקרות עוצמת הקול ומתגי דימר שנה את האורך האפקטיבי או הטמפרטורה האפקטיבית של נגד כאשר אתה מסובב כפתור או מזיז פקד המחוון.

הַשׁרָאוּת

משרן הוא רכיב אלקטרוני המורכב מסליל של חוט עם זרם חשמלי הזורם דרכו, ויוצר שדה מגנטי. יחידת השראות היא הנרי (H), על שם ג'וזף הנרי.

הוא היה פיזיקאי אמריקאי שגילה באופן עצמאי את השראות באותו זמן עם הפיזיקאי האנגלי מייקל פאראדיי. הנרי הוא כמות השראות הדרושה להשראת 1 וולט של כוח אלקטרו-מוטיבי (הלחץ החשמלי של מקור כוח) כאשר הזרם משתנה ב-1 אמפר לשנייה.

יישום חשוב של משרנים במעגלים פעילים הוא שהם נוטים לחסום אותות בתדר גבוה תוך מתן אפשרות לתנודות בתדר נמוך לעבור. שימו לב שזו הפונקציה ההפוכה של קבלים. שילוב של שני הרכיבים במעגל יכול לסנן או ליצור תנודות כמעט בכל תדר רצוי.

עם הופעתם של מעגלים משולבים כמו שבבים מיקרוניים, המשרנים הופכים פחות נפוץ, כי סלילים תלת מימדיים קשים מאוד לייצור במעגלים הדפסות דו מימדיות. מסיבה זו, מיקרו-מעגלים מתוכננים ללא משרנים ומשתמשים בקבלים כדי להשיג למעשה אותן תוצאות, לפי מייקל דובסון, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת קולורדו ב סלע.

קיבול

קיבול הוא היכולת של מכשיר לאחסן מטען חשמלי. הרכיב האלקטרוני שאוגר מטען חשמלי נקרא קבל.

הדוגמה העתיקה ביותר של קבל היא צנצנת ליידן. מכשיר זה הומצא כדי לאחסן מטען חשמלי סטטי על נייר הכסף המוליך שציפה את החלק הפנימי והחיצוני של צנצנת זכוכית.

הקבל הפשוט ביותר מורכב משתי לוחות מוליכים שטוחים המופרדים על ידי פער קטן. הפרש הפוטנציאלים, או המתח, בין הלוחות הוא פרופורציונלי להפרש בכמות המטען על הלוחות. זה מתבטא כ-Q = CV, כאשר Q הוא מטען, V הוא מתח ו-C הוא קיבול.

הקיבול של קבל הוא כמות המטען שהוא יכול לאחסן ליחידת מתח. היחידה למדידת קיבול היא הפאראד (F), על שם פאראדיי, ומוגדרת כיכולת לאחסן 1 קולומב מטען עם פוטנציאל מופעל של 1 וולט.

קולומב (C) הוא כמות המטען המועברת על ידי זרם של 1 אמפר בשנייה אחת.

כדי למקסם את היעילות, לוחות קבלים מוערמים בשכבות או מפותלים על סלילים עם מעט מאוד מרווח אוויר ביניהם.