電気の基礎

電子回路は、今日の私たちの生活のほぼすべての技術進歩に不可欠な部分です。 テレビ、ラジオ、電話、コンピューターなどがすぐに思い浮かびます。

しかし、エレクトロニクスは自動車、厨房機器、医療機器、産業用制御機器にも使用されています。 これらのデバイスの中心となるのはアクティブ コンポーネントです。 半導体と同様に、電子の流れを電子的に制御する回路部品です。

しかし、これらのデバイスは、半導体が登場する数十年前から存在する、より単純な受動部品がなければ機能しませんでした。 能動部品とは異なり、抵抗、コンデンサ、インダクタなどの受動部品は電子信号で電子の流れを制御できません。

抵抗

その名前が示すように、抵抗器は回路内の電流の流れに抵抗する電子部品です。

銀や銅のような導電性が高く、したがって抵抗率が低い金属では、電子はほとんど抵抗なく、ある原子から次の原子へ自由にジャンプできます。

回路部品の電気抵抗は、回路部品を流れる電流に対する印加電圧の比として定義されます。 インディアナ州立大学物理天文学部が主催する物理リソースサイト、HyperPhysics によると、 ジョージア。

抵抗の標準単位はオームで、ドイツの物理学者ゲオルグ・シモン・オームにちなんで名付けられました。 抵抗は、抵抗が電圧を電流で割った値に等しいというオームの法則、または R = V / I (R は抵抗、V は電圧、I は電流) を使用して計算できます。

抵抗器は一般に固定抵抗器と可変抵抗器に分類されます。 固定値抵抗は、規定の電流および電圧制限内で常に同じ抵抗値を持つ単純な受動部品です。

可変抵抗器は、ボリューム コントロールや調光スイッチなどの単純な電気機械デバイスです。 ノブを回すかコントロールを移動すると、抵抗器の実効長または実効温度が変化します。 スライダー。

インダクタンス

インダクタは、電流が流れるワイヤのコイルで構成され、磁界を生成する電子部品です。 インダクタンスの単位は、ジョセフ・ヘンリーにちなんで名付けられたヘンリー (H) です。

彼はイギリスの物理学者マイケル・ファラデーと同時に独自にインダクタンスを発見したアメリカの物理学者です。 ヘンリーは、電流が毎秒 1 アンペアで変化するときに 1 ボルトの起電力 (電源の電圧) を誘導するのに必要なインダクタンスの量です。

アクティブ回路におけるインダクタの重要な用途は、インダクタが低周波の発振を通過させながら高周波信号をブロックする傾向があることです。 これはコンデンサの逆の機能であることに注意してください。 回路内で 2 つのコンポーネントを組み合わせると、ほぼ任意の周波数の発振を選択的にフィルタリングまたは生成できます。

マイクロチップなどの集積回路の出現により、インダクタの使用量は減少しています。 三次元コイルは回路内で製造することが非常に難しいため、一般的です。 2Dプリント。 このため、超小型回路はインダクタを使用せずに設計され、コンデンサを使用して本質的に次のことを実現します。 コロラド大学物理学教授マイケル・ダブソン氏によると、同様の結果だという。 ボルダー。

キャパシタンス

静電容量は、デバイスが電荷を蓄える能力です。 電荷を蓄える電子部品をコンデンサといいます。

コンデンサーの最古の例はライデン瓶です。 この装置は、ガラス瓶の内側と外側をコーティングした導電性箔に静電荷を蓄積するために発明されました。

最も単純なコンデンサは、小さなギャップで分離された 2 つの平坦な導電プレートで構成されます。 プレート間の電位差、つまり電圧は、プレート上の電荷量の差に比例します。 これは Q = CV として表されます。ここで、Q は電荷、V は電圧、C は静電容量です。

コンデンサの静電容量は、単位電圧あたりに蓄えることができる電荷の量です。 静電容量を測定する単位はファラデー (Faraday) にちなんで名付けられたファラッド (F) で、1 ボルトの印加電位で 1 クーロンの電荷を蓄積できる能力として定義されます。

クーロン (C) は、1 秒間に 1 アンペアの電流によって転送される電荷​​の量です。

効率を最大化するために、コンデンサプレートは層状に積み重ねられるか、間に空気層がほとんどないようにコイルに巻かれます。