Электроника:Эксперименты/Введение/Электроника как точная наука

Содержание

Теория

Практика

Проверка знаний

Рецепты

Эксперименты

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

Перевод: Макаров В. (valemak)

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Электроника как точная наука

Электроника – это наука, причём доступная для широких народных масс. В других областях научных исследований обычно требуется дорогостоящее оборудование для проведения любых нетривиальных экспериментов. С электроникой всё иначе. Многие передовые концепции можно исследовать с использованием деталей и оборудования на общую сумму в пару сотен баксов. И это хорошо, потому что практические эксперименты жизненно важны для получения научных знаний по любому предмету.

Когда я начал писать серию лекций «Уроки электрических цепей», я намеревался создать учебник, подходящий для введения в предмет для преподавания в колледже. Однако, будучи и сам в основном самоучкой в области электроники, я хорошо знал цену хорошему руководству для любителей и экспериментаторов, не посещавших какие-либо теоретические курсы по электронике. Многие люди самоотверженно жертвовали своим временем и опытом, помогая мне изучать электронику, когда я был моложе, и я намерен почтить их службу и любовь, отдав миру то, что они в своё время дали мне.

Чтобы кто-то научился такой науке, как электроника, он должен участвовать в практических экспериментах. Знания, почерпнутые только из книг, имеют ограниченное применение, особенно в научных исследованиях. Если мой вклад в общество должен быть полным, я должен включить руководство по экспериментированию вместе с текстом по теории, чтобы у человека, который учится самостоятельно, был ресурс для руководства в своих экспериментальных изысканиях.

Формальный лабораторный курс для изучения электроники в колледже требует огромного объёма работы по подготовке и обычно должен основываться на конкретных деталях и оборудовании, чтобы эксперименты были достаточно подробными, а результаты достаточно точными, чтобы можно было провести строгое соответствие между экспериментальными и теоретическими данными. Процесс оценивания, проводимый квалифицированным инструктором, также имеет жизненно важное значение для гарантии достижения определённого уровня обучения. Экспертная оценка (сравнение экспериментальных результатов с работой других) является еще одним важным компонентом лабораторных исследований на уровне колледжа и помогает улучшить качество обучения. Поскольку я не могу соответствовать этим критериям в рамках книги, для меня нецелесообразно представлять здесь полный лабораторный курс.

Эксперименты в этом томе начинаются на уровне, подходящем для тех, кто вообще не разбирается в электронике, и переходят на более высокие уровни. Эти опыты делают упор на качественные знания, а не на количественные, хотя могут служить шаблонами для более тщательной курсовой работы. Если какая-то часть «Уроков электрических цепей» останется «незавершённой», то как раз именно эта: я намерен добавлять эксперименты до бесконечности, чтобы предоставить экспериментатору или любителю множество идей для изучения электроники. Этот том из серии книг также является самым простым для тех, кто хотел бы помочь мне в предоставлении бесплатной информации людям, изучающим электронику. Не требуется огромных усилий, чтобы описать один или два эксперимента, и я с удовольствием включу их, если вы отправите их мне по электронной почте, при этом воздав должное вашей работе. Обратитесь к «Приложению 2» за подробностями о вкладе в эту книгу, который вы, если желаете, можете внести.

Выполняя данные эксперименты, не стесняйтесь экспериментировать, пробуя различные конструкции схем и методы измерения. Если что-то работает не так, как описано в тексте, не сдавайтесь! Вероятно, это связано с простой проблемой в конструкции (ослабленный провод, неправильное значение компонента) или в настройке тестового оборудования. Самостоятельное решение этих проблем может вызвать разочарование, но знания, полученные при самостоятельном «устранении неполадок» в схеме, не менее важны, чем знания, полученные в ходе правильно функционирующего эксперимента. Это одна из самых важных причин, почему экспериментирование так важно для вашего научного образования: реальные неполадки, с которыми вы неизменно столкнётесь в экспериментах, заставят вас развить практические навыки решения проблем.

Во многих из этих экспериментов я предлагаю номера деталей для компонентов бренда «Radio Shack». Это не «продакт-плейсемент», а просто удобная отсылка на компанию-поставщика электроники, хорошо известную в Северной Америке. Часто компоненты более высокого качества и по более низкой цене можно получить через компании, занимающиеся доставкой по почте, и других, менее известных поставщиков. Я настоятельно рекомендую экспериментаторам заполучить некоторые из более дорогих компонентов, таких как трансформаторы (см. главу о переменном токе), извлекая их из выброшенных электроприборов (что будет правильно не только с экономических, но и экологических соображений).

Все эксперименты, описанные в этой книге, разработаны с учётом требований безопасности. Почти невозможно ударить током или иным образом навредить себе экспериментами с батарейным питанием или другими цепями низкого напряжения. Тем не менее, существуют опасности, связанные с созданием чего-либо своими руками. Там, где в эксперименте присутствует повышенный уровень опасности, я прилагаю усилия, чтобы обратить на это внимание читателя. Однако, увы, в нашем сутяжническом обществе мне придётся отказаться от любой ответственности за результат любого эксперимента, представленного здесь. Ни я, ни кто-либо из участников этого проекта не несёт ответственности за травмы, которые могут быть получены в результате любого из этих экспериментов, неправильного обращения экспериментатора с электричеством или любых других небезопасных действий, ведущих к травмам.

Выполняйте эти эксперименты на свой страх и риск!