основи електроніки

На попередньому уроці ми навчилися вимірювати мультиметром напругу, струм і опір, а також зібрали першу схему на макетної платі. Сьогодні ми розширимо схему, додавши ще кілька резисторів. Як це вплине на струм і напруга в схемі? Давайте перевіримо!

Ми почнемо з створення макета у відповідності з наступною схемою:

B1 - це як і раніше наша касета з 4 пальчикових батарейок типу АА, кожна номіналом 1,5 вольт (далі для простоти будемо говорити як про одну батареї)

• R1 - резистор 22кОм (смужки - червоний / червоний / оранжевий / золотий)
• R2 - резистор 10кОм (смужки - коричневий / чорний / помаранчевий / золотистий)
• R3 - резистор 2,2кОм (смужки - червоний / червоний / червоний / золотий)

Визначити опору резисторів по кольоровим смужках можна тут.

Зверніть увагу, що кожен резистор позначається одним і тим же символом (R), змінюється тільки стоїть за ним цифра. А як позначалися б резистори на схемі, якщо все 3 мали однаковий опір? Так само, як і на схемі вище - кожен елемент буде мати свій власний номер!

Правило читання електронних схем - кожен елемент одного і того ж типу має один і той же буквений символ, що відрізняється тільки порядковим номером.

Давайте повернемося до нашої схеми. Якщо ви вже підібрали резистори, то давайте побудуємо макет на макетної платі. Наш макет виглядає так:

Давайте, для початку, з'ясуємо, яке напруження для нашої схеми забезпечує батарея. Візьміть мультиметр, підготовлений для вимірювання напруги, з регулятором, встановленим на 20В (чому такий діапазон, як підготувати мультиметр і як ним користуватися описано в уроці №1). Докладемо обидва щупа мультиметра до висновків нашої батареї B1:

Наша батарея видає напругу 6,02В. Тепер виміряємо фактичний опір всіх трьох резисторів (R1, R2, R3). Ми отримали наступні результати: 21,9кОм, 10кОм і 2,23кОм відповідно.

Яка буде сила струму в ланцюзі? Для початку, спробуємо порахувати:

Символ U означає напругу, яка забезпечує наша батарея, а R - це сума опорів всіх електронних компонентів, тобто резисторів, і тому:

I = U / (R1 + R2 + R3)

I = 6,02В / (21,9кОм + 10кОм + 2,23кОм)

I = 6,02В / 34,13кОм

I = 6,02В / 34130 Ом

I = 0,000176А = 176мкA

Тепер виміряємо мультиметром фактичний струм:

Ми зробили вимір, приклавши червоний щуп мультиметра до червоного проводу батареї, а чорний щуп до висновку першого резистора.

Як видно на фото, фактичний струм ланцюга дорівнює струму, який ми розрахували раніше: 176мкA.

Можна спробувати виміряти струм, підключивши мультиметр в інше місце схеми, наприклад, між резисторами або між резистором R3 і чорним проводом батареї - запевняємо, що ви отримаєте один і той же результат. Сила струму в нашій схемі буде однакова.

Ви пам'ятаєте наше попереднє порівняння електричного струму з потоком води? Наш "потік води" нікуди не дівається, випливає з одного виводу батареї, послідовно проходить через всі резистори і досягає другого виведення батареї. Тому сила струму (потік води) в схемі однакова.

Давайте простежимо, що ж відбувається з напругою в нашій схемі. Ми знаємо, що батарея видає нам напругу 6,02В, а сила струму всьому ланцюгу складає 176мкA. Чи можна обчислити яке падіння напруги відбувається на кожному з резисторів? Звичайно! Допоможе нам у цьому закон Ома:

• падіння напруги на резисторі R1 (22кОм) одно:

U = I x R
U = 176мкA x 21,9кОм
U = 0,000176А x 21900 Ом
U = 3,85В

• падіння напруги на резисторі R2 (10кОм) одно:

U = I x R
U = 176мкА x 10кОм
U = 0,000176А x 10000 Ом
U = 1,76В

• падіння напруги на резисторі R2 (2,2кОм) одно:

U = I x R
U = 176мкA x 2,23кОм
U = 0,000176А x 2230 Ом
U = 0,39В

З наведених розрахунків можна помітити, що чим більше опір резистора, тим вище на ньому падіння напруги.

Тепер подивимося, яка напруга ми отримаємо, прикладаючи щуп мультиметра до кожного з резисторів:

На кожному резисторі падіння напруги склало:

Сума падінь напруг на окремих резисторах майже дорівнює напрузі батареї. Теоретично напруга UB1 і UR1 + UR2 + UR3 повинні бути рівні, але на практиці, це не завжди буває так. Чому? В даному випадку різниця виникає, ймовірно, через неточності вимірювання мультиметра.

Пам'ятайте також, що не тільки самі резистори чинять опір току. Опір (хоча і невелика) також є і у проводів, через які протікає струм.

Так чи інакше, ми експериментально прийшли до другого правилом Кірхгофа, в якому йдеться про те, що сума падіння напруги на всіх ділянках ланцюга дорівнює джерела живлення цього кола.