Электроника:Постоянный ток/Основные концепты электричества/Проводники, диэлектрики и поток электронов: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Нет описания правки
Нет описания правки
 
(не показано 15 промежуточных версий 2 участников)
Строка 5: Строка 5:
=Проводники, диэлектрики и поток электронов<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-1/conductors-insulators-electron-flow/ www.allaboutcircuits.com - Conductors, Insulators, and Electron Flow]</ref>=
=Проводники, диэлектрики и поток электронов<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-1/conductors-insulators-electron-flow/ www.allaboutcircuits.com - Conductors, Insulators, and Electron Flow]</ref>=


Электроны разных типов атомов имеют разные степени свободы передвижения. У некоторых типов материалов (вроде металлов) самые дальние от центра электроны настолько слабо привязаны к атому, что хаотически перемещаются в пространстве между атомами этого материала и приводятся в движение одним лишь воздействием комнатной температуры. Поскольку эти электроны очень некрепко «привязаны» к своим атомам и потому могут легко их покинуть, летая в пространстве между соседними атомами, их часто называют «свободными электронами».  
[[Электрон]]ы разных типов [[атом]]ов имеют разные степени свободы передвижения. У некоторых типов материалов (вроде металлов) самые дальние от центра [[электрон]]ы настолько слабо привязаны к [[атом]]у, что хаотически перемещаются в пространстве между [[атом]]ами этого материала и приводятся в движение одним лишь воздействием комнатной температуры. Поскольку эти [[электрон]]ы очень некрепко ''«привязаны»'' к своим [[атом]]ам и потому могут легко их покинуть, летая в пространстве между соседними [[атом]]ами, их часто называют ''«[[свободными электронами]]»''.  


== Проводники против диэлектриков ==
== Проводники против диэлектриков ==


В других типах материалов (вроде стекла) свобода перемещения электронов ограничена. Хотя внешняя сила (вроде трения) может заставить некоторые электроны этих материалов покинуть родные атомы и перейти в атомы другого объекта, они все же не так свободно перемещаются между его атомами.
В других типах материалов (вроде стекла) свобода перемещения [[электрон]]ов ограничена. Хотя внешняя сила (вроде трения) может заставить некоторые [[электрон]]ы этих материалов покинуть родные [[атом]]ы и перейти в [[атом]]ы другого объекта, они все же не так свободно перемещаются между его [[атом]]ами.


Относительную мобильность электронов внутри материала называют электрической «проводимостью». Проводимость определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома определяет, что это за элемент) и тем, как атомы связаны друг с другом. Материалы с высокой мобильностью электронов (много свободных электронов) называют «проводниками», а материалы с низкой мобильностью электронов (мало или вообще нет свободных электронов) – «диэлектриками».
Относительную мобильность [[электрон]]ов внутри материала называют электрической ''«[[проводимость]]ю»''. [[Проводимость]] определяется типами [[атом]]ов в материале (количество [[протон]]ов в ядре каждого [[атом]]а определяет, что это за элемент) и тем, как [[атом]]ы связаны друг с другом. Материалы с высокой мобильностью [[электрон]]ов (много свободных [[электрон]]ов) называют ''«[[проводник]]ами»'', а материалы с низкой мобильностью [[электрон]]ов (мало или вообще нет свободных [[электрон]]ов) – ''«[[диэлектрик]]ами»''.


Вот несколько примеров проводников и диэлектриков:
Вот несколько примеров [[проводник]]ов и [[диэлектрик]]ов:
* '''Проводники:''' серебро, медь, золото, алюминий, железо, сталь, латунь, бронза, ртуть, графит, грязная вода, бетон.
* '''[[Проводник]]и:''' [[серебро]], [[медь]], [[золото]], [[алюминий]], [[железо]], [[сталь]], [[латунь]], [[бронза]], [[ртуть]], [[графит]], [[грязная вода]], [[бетон]].
* '''Диэлектрики:''' стекло, резина, масло, асфальт, стеклопластик, фарфор, керамика, кварц, (сухой) хлопок, (сухая) бумага, (сухое) дерево, пластик, воздух, алмаз, чистая вода.
* '''[[Диэлектрик]]и:''' [[стекло]], [[резина]], [[масло]], [[асфальт]], [[стеклопластик]], [[фарфор]], [[керамика]], [[кварц]], (сухой) [[хлопок]], (сухая) [[бумага]], (сухое) [[дерево]], [[пластик]], [[воздух]], [[алмаз]], [[чистая вода]].


Нужно понимать, что не все проводниковые материалы имеют один и тот же уровень проводимости и что не все диэлектрики одинаково эффективно сопротивляются перемещению электронов. Здесь можно провести аналогию с тем, как разные материалы пропускают свет: материалы, легко «проводящие» свет, называются «прозрачными», а материалы, «проводящие» его с трудом – «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы «проводят» свет одинаково. Оконное стекло справляется с этим гораздо лучше, чем большинство пластиков, и определенно лучше, чем «прозрачный» стеклопластик. То есть одни проводники справляются со своей работой лучше, чем другие.
Нужно понимать, что не все проводниковые материалы имеют один и тот же уровень проводимости и что не все [[диэлектрик]]и одинаково эффективно сопротивляются перемещению [[электрон]]ов. Здесь можно провести аналогию с тем, как разные материалы пропускают свет: материалы, легко ''«проводящие»'' свет, называются ''«прозрачными»'', а материалы, ''«проводящие»'' его с трудом – ''«непрозрачными»''. Однако не все прозрачные материалы ''«проводят»'' свет одинаково. Оконное [[стекло]] справляется с этим гораздо лучше, чем большинство [[пластик]]ов, и определенно лучше, чем ''«прозрачный»'' [[стеклопластик]]. То есть одни [[проводник]]и справляются со своей работой лучше, чем другие.


Например, наилучший проводник – это серебро, т.к. через него электроны проходят свободней, чем через любой другой материал. В списке проводников также значатся бетон и грязная вода, но их проводниковые свойства гораздо хуже, чем у любого металла.
Например, наилучший [[проводник]] – это [[серебро]], т.к. через него [[электрон]]ы проходят свободней, чем через любой другой материал. В списке [[проводник]]ов также значатся [[бетон]] и [[грязная вода]], но их проводниковые свойства гораздо хуже, чем у любого металла.


Также нужно понимать, что у некоторых материалов в разных условиях электрические свойства меняются. Стекло, к примеру, при комнатной температуре служит очень хорошим диэлектриком, но при высокой температуре становится проводником. Газы вроде воздуха – обычно хорошие диэлектрики, но при нагреве до высокой температуры тоже получают проводниковые свойства. Некоторые металлы при нагреве становятся более слабыми проводниками, а при замерзании их проводниковые свойства усиливаются. Некоторые проводники при экстремально низких температурах становятся идеальными проводниками (это называется «сверхпроводимостью»).
Также нужно понимать, что у некоторых материалов в разных условиях электрические свойства меняются. [[Стекло]], к примеру, при комнатной температуре служит очень хорошим [[диэлектрик]]ом, но при высокой температуре становится [[проводник]]ом. Газы вроде воздуха – обычно хорошие [[диэлектрик]]и, но при нагреве до высокой температуры тоже получают проводниковые свойства. Некоторые металлы при нагреве становятся более слабыми [[проводник]]ами, а при замерзании их проводниковые свойства усиливаются. Некоторые [[проводник]]и при экстремально низких температурах становятся идеальными [[проводник]]ами (это называется ''«[[сверхпроводимость]]ю»'').


== Поток электронов / электрический ток ==
== Поток электронов / электрический ток ==


Обычно «свободные» электроны в проводнике двигаются хаотично, без определенных направления и скорости, но на электроны можно повлиять, чтобы они начали скоординировано двигаться по проводнику. Это упорядоченное и единообразное движение электронов мы называем «электричеством» или «электрическим током». Точности ради мы можем назвать его «динамическим электричеством» – в противопоставление «статическому электричеству», которое является неподвижной аккумуляцией электрического заряда. Как вода, текущая внутри трубы, электроны могут перемещаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. Нашему глазу проводник может казаться цельным, но любой материал, состоящий из атомов, по большей части представляет собой просто пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько хорошо подходит к перемещению электронов по кондуктору, что его часто называют «потоком».
Обычно ''«свободные»'' [[электрон]]ы в [[проводник]]е двигаются хаотично, без определенных направления и скорости, но на [[электрон]]ы можно повлиять, чтобы они начали скоординировано двигаться по [[проводник]]у. Это упорядоченное и единообразное движение [[электрон]]ов мы называем ''«[[электричество]]м»'' или ''«[[электрическим током]]»''. Точности ради мы можем назвать его ''«динамическим электричеством»'' – в противопоставление ''«[[статическому электричеству]]»'', которое является неподвижной аккумуляцией электрического заряда. Как вода, текущая внутри трубы, [[электрон]]ы могут перемещаться в пустом пространстве внутри и между [[атом]]ами [[проводник]]а. Нашему глазу [[проводник]] может казаться цельным, но любой материал, состоящий из [[атом]]ов, по большей части представляет собой просто пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько хорошо подходит к перемещению [[электрон]]ов по [[проводник]]у, что его часто называют ''«потоком»''.


Здесь можно сделать интересное наблюдение. Поскольку каждый электрон движется по проводнику одинаково, то толкает тот, что находится впереди него, и в результате все электроны движутся друг за другом. Таким образом, создается впечатление, что электроны движутся практически мгновенно от одного конца проводника к другому, но на самом деле скорость каждого электрона может быть очень маленькой. Приблизительная аналогия – труба, полностью заполненная шариками:
Здесь можно сделать интересное наблюдение. Поскольку каждый [[электрон]] движется по [[проводник]]у одинаково, то толкает тот, что находится впереди него, и в результате все [[электрон]]ы движутся друг за другом. Таким образом, создается впечатление, что [[электрон]]ы движутся практически мгновенно от одного конца [[проводник]]а к другому, но на самом деле скорость каждого [[электрон]]а может быть очень маленькой. Приблизительная аналогия – труба, полностью заполненная шариками:


[[File:2 - 1 marble tube.png|center]]
[[File:2 - 1 marble tube.png|center]]


Труба полна шариков, как и проводник полон свободных электронов, готовых к тому, чтобы начать движение под влиянием внешней силы. Если слева в эту трубу внезапно вставить один шарик, справа тут же вылезет другой. Но хотя каждый шарик преодолел очень маленькое расстояние, передача движения из одного края в другой происходит практически мгновенно, какой бы длины ни была эта труба. В электричестве это перемещение от одного края проводника до другого происходит со скоростью света – 299792 километров в секунду! Каждый отдельный электрон, впрочем, по отдельности перемещается по проводнику с гораздо меньшей скоростью.
Труба полна шариков, как и [[проводник]] полон [[свободных электронов]], готовых к тому, чтобы начать движение под влиянием внешней силы. Если слева в эту трубу внезапно вставить один шарик, справа тут же вылезет другой. Но хотя каждый шарик преодолел очень маленькое расстояние, передача движения из одного края в другой происходит практически мгновенно, какой бы длины ни была эта труба. В электричестве это перемещение от одного края [[проводник]]а до другого происходит со скоростью света – 299792 километров в секунду! Каждый отдельный [[электрон]], впрочем, по отдельности перемещается по [[проводник]]у с гораздо меньшей скоростью.


=== Поток электронов по проводу ===
=== Поток электронов по проводу ===


Если мы хотим, чтобы электроны двигались в нужном направлении к нужному месту, нам нужно предоставить для них соответствующий путь – как если бы водопроводчик поставил трубы там, где, по его мнению, должна течь вода. Для этого провода делаются из металлов с высокой проводимостью (вроде меди или алюминия) и бывают разных размеров.
Если мы хотим, чтобы [[электрон]]ы двигались в нужном направлении к нужному месту, нам нужно предоставить для них соответствующий путь – как если бы водопроводчик поставил трубы там, где, по его мнению, должна течь вода. Для этого провода делаются из металлов с высокой [[проводимость]]ю (вроде меди или алюминия) и бывают разных размеров.


Помните, что электроны могут двигаться только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала. Это значит, что электрический ток может быть только там, где есть непрерывная «тропа» из проводникового материала, которая служит «водопроводом» для проходящих по нему электронов. Если продолжить аналогию с шариками, то шарик может попасть в левую часть трубы (и, собственно, внутрь трубы), только если труба открыта с правой стороны, чтобы шарик на том конце мог из нее выйти. Если выход справа будет заблокирован, шарики просто столпятся внутри трубы, и никакого «потока» шариков происходить не будет. То же правдиво и для электрического тока: для непрерывного потока электронов требуется непрерывная «тропинка», по которой этот поток будет идти. Давайте взглянем на схему ниже, чтобы понять, как это работает:
Помните, что [[электрон]]ы могут двигаться только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между [[атом]]ами материала. Это значит, что [[электрический ток]] может быть только там, где есть непрерывная ''«тропа»'' из проводникового материала, которая служит ''«водопроводом»'' для проходящих по нему [[электрон]]ов. Если продолжить аналогию с шариками, то шарик может попасть в левую часть трубы (и, собственно, внутрь трубы), только если труба открыта с правой стороны, чтобы шарик на том конце мог из нее выйти. Если выход справа будет заблокирован, шарики просто столпятся внутри трубы, и никакого ''«потока»'' шариков происходить не будет. То же правдиво и для [[электрического тока]]: для непрерывного потока [[электрон]]ов требуется непрерывная ''«тропинка»'', по которой этот поток будет идти. Давайте взглянем на схему ниже, чтобы понять, как это работает:


[[File:unbroken-electron-flow.PNG|center]]
[[File:unbroken-electron-flow.PNG|center]]


Тонкая, сплошная линия (как на картинке выше) – общепринятый символ непрерывного провода. Поскольку провод обычно сделан из проводникового материала (вроде меди), его атомы имеют много свободных электронов, способных легко перемещаться по этому проводу. Однако внутри провода не возникнет непрерывного и равномерного потока электронов, пока у них не будет места, в которое можно будет войти, и места, из которого можно будет выйти. Давайте добавим на картинку гипотетические «Источник» (И) и «Пункт назначения» (ПН) электронов.  
Тонкая, сплошная линия (как на картинке выше) – общепринятый символ непрерывного провода. Поскольку провод обычно сделан из проводникового материала (вроде меди), его [[атом]]ы имеют много [[свободных электронов]], способных легко перемещаться по этому проводу. Однако внутри провода не возникнет непрерывного и равномерного потока [[электрон]]ов, пока у них не будет места, в которое можно будет войти, и места, из которого можно будет выйти. Давайте добавим на картинку гипотетические '''«Источник» (И)''' и '''«Пункт назначения» (ПН)''' [[электрон]]ов.  


[[File:2 - 2 source and destination.png|center]]
[[File:2 - 2 source and destination.png|center]]


Теперь, когда И проталкивает новые электроны в левую часть провода, поток электронов может начать свое движение (его направление показано стрелочками – слева направо). Но если сломать провод, поток электронов будет нарушен.  
Теперь, когда '''И''' проталкивает новые [[электрон]]ы в левую часть провода, поток [[электрон]]ов может начать свое движение (его направление показано стрелочками – слева направо). Но если сломать провод, поток [[электрон]]ов будет нарушен.  


[[File:2 - 3 break.png|center]]
[[File:2 - 3 break.png|center]]
{{ads2}}


=== Непрерывность электроцепи ===
=== Непрерывность электроцепи ===


Теперь между двумя кусочками провода находится воздух, а поскольку это изолирующий «материал», некогда непрерывная проводниковая «тропинка» теперь «преграждена», из-за чего электроны не могут перемещаться от И к ПН. Это как если бы вы разрезали водопроводную трубу и заделали оба получившихся конца: вода не сможет течь, если из трубы нет выхода. Если вернуться к электричеству, то, когда провод был целым, у нас было выполнено условие непрерывности электроцепи, и теперь, когда провод разрезан на две части, эта непрерывность нарушена.
Теперь между двумя кусочками провода находится воздух, а поскольку это изолирующий ''«материал»'', некогда непрерывная проводниковая ''«тропинка»'' теперь ''«преграждена»'', из-за чего [[электрон]]ы не могут перемещаться от '''И''' к '''ПН'''. Это как если бы вы разрезали водопроводную трубу и заделали оба получившихся конца: [[вода]] не сможет течь, если из трубы нет выхода. Если вернуться к электричеству, то, когда провод был целым, у нас было выполнено условие непрерывности электроцепи, и теперь, когда провод разрезан на две части, эта непрерывность нарушена.


Если мы возьмем еще один провод, один его конец подключим к кусочку, ведущему от ПН, а другой – к кусочку, ведущему к И, поток электронов восстановится. Две точки на картинке ниже демонстрируют физические контакты (металл к металлу) между двумя проводами:
Если мы возьмем еще один провод, один его конец подключим к кусочку, ведущему от '''ПН''', а другой – к кусочку, ведущему к '''И''', поток [[электрон]]ов восстановится. Две точки на картинке ниже демонстрируют физические контакты (металл к металлу) между двумя проводами:


[[File:2 - 4 bypassing.png|center]]
[[File:2 - 4 bypassing.png|center]]


Теперь – с помощью этого нового провода – непрерывность электроцепи восстановлена, а вместе с ним и поток электронов от И к ПН. Это похоже на то, как если бы вы подсоединили к одному концу разрезанной трубы Т-образный фитинг, а затем направили воду к ПН по новому куску трубы. Имейте в виду, что справа внутри сломанного сегмента провода поток электронов не проходит, поскольку он больше не является частью «тропы» от И к ПН.
Теперь – с помощью этого нового провода – непрерывность электроцепи восстановлена, а вместе с ним и поток [[электрон]]ов от '''И''' к '''ПН'''. Это похоже на то, как если бы вы подсоединили к одному концу разрезанной трубы Т-образный фитинг, а затем направили воду к '''ПН''' по новому куску трубы. Имейте в виду, что справа внутри сломанного сегмента провода поток [[электрон]]ов не проходит, поскольку он больше не является частью ''«тропы»'' от '''И''' к '''ПН'''.


Интересно, что из-за этого электротока внутри проводов не происходит никакого «износа» – в отличие от водопроводных труб, которые со временем ржавеют и изнашиваются из-за проходящего внутри них водотока. Впрочем, во время перемещения электроны производят немного трения, и оно может вызвать нагрев проводника. Но этой темы мы более подробно коснемся позднее.
Интересно, что из-за этого [[электроток]]а внутри проводов не происходит никакого ''«износа»'' – в отличие от водопроводных труб, которые со временем ржавеют и изнашиваются из-за проходящего внутри них водотока. Впрочем, во время перемещения [[электрон]]ы производят немного трения, и оно может вызвать нагрев [[проводник]]а. Но этой темы мы более подробно коснемся позднее.


==Итого==
==Итого==


* В «проводниках» электроны, находящиеся дальше всего от центра атома, могут без труда покидать атом и снова возвращаться в него. Они называются «свободными электронами»
* В ''«[[проводник]]ах»'' [[электрон]]ы, находящиеся дальше всего от центра [[атом]]а, могут без труда покидать [[атом]] и снова возвращаться в него. Они называются ''«[[свободными электронами]]»''.
* В «диэлектриках» электроны, находящиеся дальше всего от центра атома, не обладают такой большой мобильностью
* В ''«[[диэлектрик]]ах»'' [[электрон]]ы, находящиеся дальше всего от центра [[атом]]а, не обладают такой большой мобильностью.
* Все металлы проводят электрический ток
* Все металлы проводят [[электрический ток]].
* «Динамическое электричество» или «электрический ток» – это единообразное перемещение электронов по проводнику
* ''«Динамическое электричество»'' или ''«электрический ток»'' – это единообразное перемещение [[электрон]]ов по [[проводник]]у.
* «Статическое электричество» – это неподвижный (если в диэлектрике) накопленный заряд, сгенерированный либо избытком, либо нехваткой электронов в объекте. Как правило, генерируется с помощью взаимодействия и последующего отделения двух объектов друг от друга
* ''«[[Статическое электричество]]»'' – это неподвижный (если в [[диэлектрик]]е) накопленный заряд, сгенерированный либо избытком, либо нехваткой [[электрон]]ов в объекте. Как правило, генерируется с помощью взаимодействия и последующего отделения двух объектов друг от друга.
* Чтобы электроны могли (бесконечно) перемещаться по проводнику, из него необходимо создать замкнутую, непрерывную «тропинку»
* Чтобы [[электрон]]ы могли (бесконечно) перемещаться по [[проводник]]у, из него необходимо создать замкнутую, непрерывную ''«тропинку»''.


=См.также=
=См.также=
{{ads}}


=Внешние ссылки=
=Внешние ссылки=


<references />
<references />
{{Навигационная таблица/Портал/Электроника}}
[[категория:Проводники, диэлектрики и поток электронов]]
[[категория:Проводники против диэлектриков]]
[[категория:Проводники]]
[[категория:Диэлектрики]]
[[категория:Поток электронов]]
[[категория:Проводник]]
[[категория:Диэлектрик]]
[[категория:Поток электронов / электрический ток]]
[[категория:Поток электронов по проводу]]
[[категория:Непрерывность электроцепи]]
[[категория:Постоянный ток]]
[[категория:Основные концепты электричества]]
[[Категория:Теория]]
[[Категория:Теория по электронике]]

Текущая версия от 11:58, 26 сентября 2023

Перевод: Максим Кузьмин
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Проводники, диэлектрики и поток электронов[1]

Электроны разных типов атомов имеют разные степени свободы передвижения. У некоторых типов материалов (вроде металлов) самые дальние от центра электроны настолько слабо привязаны к атому, что хаотически перемещаются в пространстве между атомами этого материала и приводятся в движение одним лишь воздействием комнатной температуры. Поскольку эти электроны очень некрепко «привязаны» к своим атомам и потому могут легко их покинуть, летая в пространстве между соседними атомами, их часто называют «свободными электронами».

Проводники против диэлектриков

В других типах материалов (вроде стекла) свобода перемещения электронов ограничена. Хотя внешняя сила (вроде трения) может заставить некоторые электроны этих материалов покинуть родные атомы и перейти в атомы другого объекта, они все же не так свободно перемещаются между его атомами.

Относительную мобильность электронов внутри материала называют электрической «проводимостью». Проводимость определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома определяет, что это за элемент) и тем, как атомы связаны друг с другом. Материалы с высокой мобильностью электронов (много свободных электронов) называют «проводниками», а материалы с низкой мобильностью электронов (мало или вообще нет свободных электронов) – «диэлектриками».

Вот несколько примеров проводников и диэлектриков:

Нужно понимать, что не все проводниковые материалы имеют один и тот же уровень проводимости и что не все диэлектрики одинаково эффективно сопротивляются перемещению электронов. Здесь можно провести аналогию с тем, как разные материалы пропускают свет: материалы, легко «проводящие» свет, называются «прозрачными», а материалы, «проводящие» его с трудом – «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы «проводят» свет одинаково. Оконное стекло справляется с этим гораздо лучше, чем большинство пластиков, и определенно лучше, чем «прозрачный» стеклопластик. То есть одни проводники справляются со своей работой лучше, чем другие.

Например, наилучший проводник – это серебро, т.к. через него электроны проходят свободней, чем через любой другой материал. В списке проводников также значатся бетон и грязная вода, но их проводниковые свойства гораздо хуже, чем у любого металла.

Также нужно понимать, что у некоторых материалов в разных условиях электрические свойства меняются. Стекло, к примеру, при комнатной температуре служит очень хорошим диэлектриком, но при высокой температуре становится проводником. Газы вроде воздуха – обычно хорошие диэлектрики, но при нагреве до высокой температуры тоже получают проводниковые свойства. Некоторые металлы при нагреве становятся более слабыми проводниками, а при замерзании их проводниковые свойства усиливаются. Некоторые проводники при экстремально низких температурах становятся идеальными проводниками (это называется «сверхпроводимостью»).

Поток электронов / электрический ток

Обычно «свободные» электроны в проводнике двигаются хаотично, без определенных направления и скорости, но на электроны можно повлиять, чтобы они начали скоординировано двигаться по проводнику. Это упорядоченное и единообразное движение электронов мы называем «электричеством» или «электрическим током». Точности ради мы можем назвать его «динамическим электричеством» – в противопоставление «статическому электричеству», которое является неподвижной аккумуляцией электрического заряда. Как вода, текущая внутри трубы, электроны могут перемещаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. Нашему глазу проводник может казаться цельным, но любой материал, состоящий из атомов, по большей части представляет собой просто пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько хорошо подходит к перемещению электронов по проводнику, что его часто называют «потоком».

Здесь можно сделать интересное наблюдение. Поскольку каждый электрон движется по проводнику одинаково, то толкает тот, что находится впереди него, и в результате все электроны движутся друг за другом. Таким образом, создается впечатление, что электроны движутся практически мгновенно от одного конца проводника к другому, но на самом деле скорость каждого электрона может быть очень маленькой. Приблизительная аналогия – труба, полностью заполненная шариками:

Труба полна шариков, как и проводник полон свободных электронов, готовых к тому, чтобы начать движение под влиянием внешней силы. Если слева в эту трубу внезапно вставить один шарик, справа тут же вылезет другой. Но хотя каждый шарик преодолел очень маленькое расстояние, передача движения из одного края в другой происходит практически мгновенно, какой бы длины ни была эта труба. В электричестве это перемещение от одного края проводника до другого происходит со скоростью света – 299792 километров в секунду! Каждый отдельный электрон, впрочем, по отдельности перемещается по проводнику с гораздо меньшей скоростью.

Поток электронов по проводу

Если мы хотим, чтобы электроны двигались в нужном направлении к нужному месту, нам нужно предоставить для них соответствующий путь – как если бы водопроводчик поставил трубы там, где, по его мнению, должна течь вода. Для этого провода делаются из металлов с высокой проводимостью (вроде меди или алюминия) и бывают разных размеров.

Помните, что электроны могут двигаться только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала. Это значит, что электрический ток может быть только там, где есть непрерывная «тропа» из проводникового материала, которая служит «водопроводом» для проходящих по нему электронов. Если продолжить аналогию с шариками, то шарик может попасть в левую часть трубы (и, собственно, внутрь трубы), только если труба открыта с правой стороны, чтобы шарик на том конце мог из нее выйти. Если выход справа будет заблокирован, шарики просто столпятся внутри трубы, и никакого «потока» шариков происходить не будет. То же правдиво и для электрического тока: для непрерывного потока электронов требуется непрерывная «тропинка», по которой этот поток будет идти. Давайте взглянем на схему ниже, чтобы понять, как это работает:

Тонкая, сплошная линия (как на картинке выше) – общепринятый символ непрерывного провода. Поскольку провод обычно сделан из проводникового материала (вроде меди), его атомы имеют много свободных электронов, способных легко перемещаться по этому проводу. Однако внутри провода не возникнет непрерывного и равномерного потока электронов, пока у них не будет места, в которое можно будет войти, и места, из которого можно будет выйти. Давайте добавим на картинку гипотетические «Источник» (И) и «Пункт назначения» (ПН) электронов.

Теперь, когда И проталкивает новые электроны в левую часть провода, поток электронов может начать свое движение (его направление показано стрелочками – слева направо). Но если сломать провод, поток электронов будет нарушен.

Непрерывность электроцепи

Теперь между двумя кусочками провода находится воздух, а поскольку это изолирующий «материал», некогда непрерывная проводниковая «тропинка» теперь «преграждена», из-за чего электроны не могут перемещаться от И к ПН. Это как если бы вы разрезали водопроводную трубу и заделали оба получившихся конца: вода не сможет течь, если из трубы нет выхода. Если вернуться к электричеству, то, когда провод был целым, у нас было выполнено условие непрерывности электроцепи, и теперь, когда провод разрезан на две части, эта непрерывность нарушена.

Если мы возьмем еще один провод, один его конец подключим к кусочку, ведущему от ПН, а другой – к кусочку, ведущему к И, поток электронов восстановится. Две точки на картинке ниже демонстрируют физические контакты (металл к металлу) между двумя проводами:

Теперь – с помощью этого нового провода – непрерывность электроцепи восстановлена, а вместе с ним и поток электронов от И к ПН. Это похоже на то, как если бы вы подсоединили к одному концу разрезанной трубы Т-образный фитинг, а затем направили воду к ПН по новому куску трубы. Имейте в виду, что справа внутри сломанного сегмента провода поток электронов не проходит, поскольку он больше не является частью «тропы» от И к ПН.

Интересно, что из-за этого электротока внутри проводов не происходит никакого «износа» – в отличие от водопроводных труб, которые со временем ржавеют и изнашиваются из-за проходящего внутри них водотока. Впрочем, во время перемещения электроны производят немного трения, и оно может вызвать нагрев проводника. Но этой темы мы более подробно коснемся позднее.

Итого

См.также

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Conductors, Insulators, and Electron Flow
Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Постоянный_ток/Основные_концепты_электричества/Проводники,_диэлектрики_и_поток_электронов&oldid=11244328