Dirençlere neden “ihtiyaç duyuyoruz” (neden yaptıklarını biliyorum, neden olmasınlar…)? [kapalı]

Elektronik konusunda her zaman temel bir anlayışa sahiptim. Şimdi bir Arduino'yu test platformu olarak kullanarak biraz daha fazla öğrenmeye başlıyorum ve dirençler hakkında araştırma yoluyla çözemediğim bir sorum var.

Neden onları kullanıyoruz? Akımı sınırladıklarını biliyorum. (Bir LED durumunda, çok fazla akım onu ​​ısıtıp yakar.) Fakat bu nasıl ölçülür / hesaplanır / seçilir? Özellikle bir LED kullanım durumu veya bir LED'in nasıl kullanılacağı hakkında soru sormuyorum. Dirençlere neden fizik düzeyinde ihtiyaç duyulduğunu "anlamaya" çalışıyorum.

1. Kullanılmayan akımın geri kalanına ne olur (direnç nedeniyle)?
2. LED daha sonra devrede mevcut olan akımın TÜMÜNÜ kullanıyor mu? Eğer değilse, gerisi nereye gider? (Güç kaynağına geri dönüştürülüyor mu?)
3. Bir LED neden voltajı belirli bir miktarda "düşürüyor?" Serideki bileşenlerin geri kalanına ne olur, geriye kalan hiçbir şey kalmayana kadar her bileşen için voltaj düşer mi? Bu mantıklı olur, ancak bir LED iç dirence sahip değildir (açıklandığı şekilde), neden voltaj düşüyor?
4. Geçenlerde, dirençleri açıklayan adamın, 12 V → direnç → LED --- 0 V gösteren bir çizim çizdiği bir video izledim. Devrenin sonu? YouTube videosu
5. Terminalleri doğrudan bağlarsanız, pil neden kısa devre yapıyor, ancak bir ampul (direnç) ekliyorsanız, çalışmıyor mu?
6. Saatlerce ve saatlerce araştırma yaptım ve bir rezistansın ne yaptığını anlıyorum, fakat neden gerekli olduğunu anlamıyorum (pilin bitmemesi için?) anot döner?)
7. Neden farklı ampuller aynı akü üzerinde çalışıyor (farklı direnç var ama kısa devre yok?)

Bu soruların geniş olduğunu biliyorum ve özel olarak her birine ayrı ayrı cevap aramıyorum. Bir devrenin neden direnç gerektirdiği kavramını tam olarak anlayamadığımı göstermek için yukarıdaki bu çoklu sorulardan bahsediyorum . Cevaplanması gereken soru bu olurdu.

Gücün bir devre boyunca nasıl aktığını anlamanızın ayarlanması gerekir.

1. Bir devreden ne kadar güç aktığını ve bataryadan ya da güç kaynağından ne kadarının alındığını, o devre boyunca ne kadar akım aktığına bağlıdır.

2. Devre ne kadar iletken olursa, devre ne kadar iletken olursa o kadar akım akar. Bir devrenin yüksek direnci varsa, daha az iletkendir ve daha az akım / güç akar.

Yani, ikisini bir araya getirmek ve sorularınıza bakmak ...

1. kullanılmayan akımın geri kalanına ne olur (direnç nedeniyle)?

"Akımın geri kalanı" yoktur, akım devrenin direnci ile tanımlanır.

2.LED'i yapar, sonra devrede mevcut olan akımın TÜMÜNÜ kullanıyor mu? Eğer değilse, gerisi nereye gider? (Güç kaynağına geri dönüştürülüyor mu?)

Yine, LED ve direnci, alacakları akımı tanımlar. "Dinlenme" yok.

3. Neden bir LED belirli bir miktarda "voltaj düşüyor" yapar? Serideki bileşenlerin geri kalanına ne olur, geriye kalan hiçbir şey kalmayana kadar her bileşen için voltaj düşer mi?

LED, belirli bir akımda az çok sabit bir ileri gerilime sahiptir. Gerilimin geri kalanı direnç boyunca düşürülür. Bu, LED üzerinden akımı tanımlar.

4.Ben son zamanlarda, dirençleri açıklayan adamın, 12v -> Direnç -> LED --- 0V gösteren bir not çizdiği bir video izledim. Devrenin sonuna gelmeden önce? Youtube Video

Herhangi bir seri devrede, uygulanan voltaj bu seri devresinin elemanları arasında bölünür. Akım, devre elemanlarının ne talep ettiği ve seri devre boyunca sabit olduğu ile tanımlanır.

Voltajın, elektronların iki nokta arasında akma potansiyelinin bir ölçümü olduğunu unutmayın. Her zaman iki nokta arasında ölçülür ve 0 volt'luk bir değer aynı iki nokta arasında akım olmayacağını söyler.

5.Neden terminalleri doğrudan bağlarsanız, bir pil neden kısa devre yapar, ancak bir ampul (direnç) eklerseniz, yapmaz mı?

Ölü kısa devre neredeyse sıfır dirence sahiptir ve beslemeden çok fazla akım alır. Bir ampulün direnci vardır ve çok daha az akım alır.

6. Saatlerce ve saatlerce araştırma yaptım ve bir rezistansın ne yaptığını anlıyorum, fakat neden gerekli olduğunu anlamıyorum (pilin bitmemesi için? Anot'a döner?)

Bir seri devre aracılığıyla akımları ayarlamak ve voltaj seviyelerini ayarlamak için dirençler gerekir. Frekans filtrelerinin bir kısmı, osilatörler vb. Gibi diğer fonksiyonlar için de kullanılırlar.

7.Neden farklı ampuller aynı pil üzerinde çalışıyor (farklı direnç, ancak ölü kısa devre yok?)

Farklı ampuller farklı dirençlere sahiptir.

---

Tüm bunları anlayabilmek için kendinizi Ohm Kanunu ve Kirchoff's Voltage Law ile tanıştırmanız gerekir .

---

EDIT: Yorum sorusu eklemek, kendi başına kullanışlıdır ve taşınabilir.

Aşağıdakileri belirtmekte haklı mıyım: "Doğrudan bir 600maH güç kaynağına bir LED koyarsam, mevcut olan her şeyi (600maH)" kullanır ". Sadece ihtiyacı olanı mı LED?

600mAh güç kaynağı burada daha az anlamlıdır. mAh, bir pilin herhangi bir zamanda ne kadar şarj edeceği ve etkili bir şekilde toplam güç sağlayacağının bir ölçüsüdür. Devreniz 1mA alırsa, batarya 600 saat dayanacaktır. Devreniz 1A alıyorsa, pil sadece 36 dakika dayanacaktır. Birimleri not edin ... mA * Saat.

Aynı teknoloji ve voltajda daha büyük bir pil daha fazla mAh değerine sahiptir.

Herhangi bir zamanda ne kadar güç verebileceği, pilin terminal direncine ve pil içindeki kimyanın ne kadar hızlı tepki verebileceğine bağlıdır. 3.7V 600mAh Li-Ion pil, 1.5V 600mAh Alkalinden çok daha fazla ham güç sağlar. Güç ve Enerji aynı şey değil. Sonuçta, yük, devre, pilden ne kadar emdiğini ve ne kadar hızlı çizilmediğini varsayarak, pil voltajının düşeceği noktada ne kadar hızlı olduğunu belirler.

Arabanızdaki benzin deposu gibi bir akü düşünmelisiniz. Gazın ne kadar hızlı düştüğü, ne kadar sert ve hızlı kullandığınıza bağlıdır. 600mAh sadece "benzin deposunun" ne kadar büyük olduğunu tanımlar. Gaz, tanktan motora bir boru ve enjektörler yoluyla gitmelidir. Çok fazla gaz talep ederseniz, yeterince hızlı bir şekilde yapmaz ve motor gazdan aç kalır.

İşte anlamaya çalıştığınız enerji verimliliği kavramlarına fizik tabanlı bir giriş.

Sorularınız altta cevaplanmaktadır.

---

Her şey "şarj" akışından kaynaklanıyor

Elektronik, kök kelimesi elektronun belirttiği gibi, belirli bir sistemdeki elektronların akışının incelenmesidir .

Elektronlar tipik bir devrede yükün temel "taşıyıcıları" dır; yani, çoğu devrede şarjın nasıl “dolaştığını” gösterirler.

$-1.602{\times}{10}^{-19}$

$+1.602{\times}{10}^{-19}$

Bununla birlikte, protonlar o kadar kolay hareket edemezler çünkü tipik olarak atom çekirdeğindeki nötronlara nükleer kuvvet tarafından bağlanırlar. Protonları atom çekirdeğinden (bu arada nükleer fisyon teknolojisinin temeli) elektronları çıkarmaktan çok daha fazla enerji harcar.

Öte yandan, elektronları atomlarından oldukça kolay bir şekilde çıkarabiliriz. Aslında, güneş pilleri tamamen fotoelektrik etki üzerine kuruludur (Einstein'ın seminal keşiflerinden biri) çünkü “fotonlar” (ışık parçacıkları) atomlarından “elektronları” çıkarır.

---

Elektrik alanları

Tüm şarjlar uzaya "süresiz" bir elektrik alanı uygular. Bu teorik modeldir.

Bir alan basitçe her noktada vektör miktarı üreten bir fonksiyondur ( Despicable Me'den alıntı yapmak için ... hem büyüklük hem de yön içeren bir miktar ).

Bir elektron bir elektrik alanı oluşturur burada alan noktalarında her noktada vektör doğru Coulomb yasasına uygun bir büyüklüğe sahip elektron (yön):

$$\lvert \vec E\rvert~~=~~\underbrace{\frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}}_{ \begin{array}{c} \text{constant} \\ \text{factor} \end{array} }~~\underbrace{\frac{\lvert q\rvert}{r^{2}}}_{ \begin{array}{c} \text{focus on} \\ \text{this part} \end{array} }$$

Yol tarifleri şu şekilde görselleştirilebilir:

Bu yönler ve büyüklükler, pozitif bir test şarjı üzerine uygulanacak kuvvete (yön ve büyüklük) dayanarak belirlenir. Başka bir deyişle, alan çizgileri, bir test pozitif yükünün yaşayacağı yön ve büyüklüğü temsil eder .

Negatif bir yük, karşı yönde aynı büyüklükte bir kuvvete maruz kalır .

Bu sözleşmeyle, bir elektron bir elektronun veya protonun yakınındaki bir protonun yakınındayken, iterler.

---

Süperpozisyon: ücret tahsilatları

Bir bölgedeki tüm şarjlarla tek tek uygulanan tüm elektrik alanlarını belirli bir noktadan toplarsanız, tüm şarjların uyguladığı noktada toplam elektrik alanını elde edersiniz.

Bu, kinematik problemlerini tekil bir cisme etki eden çoklu kuvvetlerle çözmek için kullanılan aynı süperpozisyon ilkesini izler.

---

Pozitif yük, elektronların olmamasıdır; negatif yük elektron fazlasıdır

Bu özellikle katı malzemelerden şarj akışıyla uğraştığımız elektronikler için geçerlidir.

Tekrarlamak için: elektronik yük taşıyıcıları olarak elektron akışının incelenmesidir; protonlar birincil yük taşıyıcıları değildir.

Yine: devreler için elektronlar hareket eder, protonlar hareket etmez.

Bununla birlikte, bir devrenin bir bölgesinde elektronların bulunmaması nedeniyle "sanal" bir pozitif yük oluşturulabilir, çünkü o bölge elektronlardan daha fazla net protona sahiptir .

Protonların ve nötronların yörüngeli elektronlarla çevrili küçük bir çekirdeği işgal ettiği Dalton değerlik elektron modelini hatırlayın.

En dıştaki “değerlik” kabuğundaki çekirdekten en uzaktaki elektronlar, Coulomb yasasının elektrik alanı kuvvetinin mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu belirten çekirdeğe en zayıf çekiciliğe sahiptir.

Yükü örneğin bir plaka veya başka bir malzeme üzerinde biriktirerek (örneğin, iyi günlerde olduğu gibi bunları kuvvetlice ovalayarak) bir elektrik alanı oluşturabiliriz. Elektronları bu alana yerleştirirsek, elektronlar makroskopik olarak elektrik alan çizgilerinin tersi yönde hareket eder.

Not: Kuantum mekaniği ve Brownian hareketi tanımlayacağı gibi, tek bir elektronun gerçek yörüngesi oldukça rastgeledir. Bununla birlikte, tüm elektronlar, elektrik alanı tarafından belirtilen kuvvete dayanan makroskopik bir "ortalama" hareket sergileyecektir.

Böylece, makroskopik bir elektron numunesinin bir elektrik alana nasıl tepki vereceğini doğru bir şekilde hesaplayabiliriz.

---

Elektrik potansiyeli

$\lvert \vec E\rvert$

$$\lvert \vec E\rvert = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{\lvert q\rvert}{r^{2}}$$

$r \to 0$$\lvert \vec E\rvert \to \infty$

$r \to \infty$$\lvert \vec E\rvert \to 0$

Şimdi, bir gezegenin analojisini düşünün. Gezegenin toplam kümülatif kütlesi arttıkça, yerçekimi de artar. Yerçekimi kütlesinde yer alan tüm maddenin yerçekimsel çekimlerinin üst üste binmesi yerçekimi çekiciliği üretir.

$\left(M_{\text{planet}} \gg m_{\text{you}}\right)$

Kinematikten, yerçekimi potansiyelinin , bir nesnenin gezegenin yerçekimi merkezinden uzaklığına bağlı olduğu potansiyel miktarı olduğunu hatırlayın . Gezegenin yerçekimi merkezi, bir yerçekimi kaynağı olarak ele alınabilir.

$q$

Yerçekimi potansiyeli durumunda, yerçekimi alanının gezegenden sonsuz bir şekilde sıfır uzakta olduğunu varsayıyoruz.

$m$$\vec g_{\text{planet}}$

$q_{\text{source}}$$\vec E_{\text{source}}$$r$

Bu sonuçlanır:

• $\vec E$
• $\vec E$
• $\vec E$
• $\vec E$

---

İletkenlerde elektrik potansiyeli

Bir "elektron denizine" sahip iletken modellerini veya bakır ya da altın gibi geçiş metallerini düşünün. Bu "deniz", daha gevşek bağlanmış ve çok sayıda atom arasında "paylaşılan" türden değerlik elektronlarından oluşur.

Bu "gevşek" elektronlara bir elektrik alanı uygularsak, zaman içerisinde belirli bir yöne hareket etmek için makroskobik bir ortalamaya meyillidirler.

Elektronların , elektrik alanın karşısındaki yönde hareket ettiğini unutmayın .

Benzer şekilde, bir kablo uzunluğunu pozitif bir yükün yakınına yerleştirmek, tel uzunluğu boyunca bir şarj gradyanına neden olur.

Tel üzerindeki herhangi bir noktadaki yük, kaynak yüke olan uzaklığı ve telde kullanılan malzemenin bilinen özellikleri kullanılarak hesaplanabilir.

Elektronların bulunmamasından kaynaklanan pozitif yük pozitif kaynak yükünden daha uzakta görünürken, elektronların toplanması ve fazlalığı nedeniyle negatif yük kaynak yüküne daha yakın olacaktır.

Elektrik alanı nedeniyle, iletken üzerindeki iki nokta arasında "potansiyel bir fark" görünecektir. Bu bir elektrik alanın bir devrede voltaj üretmesidir.

Voltaj, bir elektrik alanındaki iki nokta arasındaki elektrik potansiyeli farkı olarak tanımlanır .

Sonunda tel uzunluğu boyunca yük dağılımı, elektrik alanı ile "dengeye" ulaşacaktır. Bu, şarjın hareket etmeyi durdurduğu anlamına gelmez (Brown hareketini hatırlayın); sadece ücretin "net" veya "ortalama" hareketi sıfıra yaklaşır.

---

İdeal olmayan piller

Galvanik veya voltaik hücre güç kaynağı yapalım .

$\left(\text{NH}_{4}\right)\left(\text{NO}_{3}\right)$

$\text{NH}_{4}^{+}$$\text{NO}_{3}^{-}$

Yararlı terminoloji:

• katyon : pozitif yüklü bir iyon
• anyon : negatif yüklü bir iyon
• katot : katotta biriken katyonlar
• anot : anotlar anotta birikir

Yararlı anımsatıcı: " bir iyon", " bir iyondur", " AN egemen bir iyondur"

Yukarıdaki Çinko-Bakır galvanik hücre reaksiyonunu incelersek:

$$\text{Zn}\left(\text{NO}_{3}\right)_{2}~~+~~\text{Cu}^{2+} \quad\longrightarrow\quad \text{Zn}^{2+}~~+~~\text{Cu}\left(\text{NO}_{3}\right)_{2}$$

$\text{Zn}^{2+}$$\text{Cu}^{2+}$

Not: Daha önce pozitif yükün elektronların “yokluğu” olduğunu söylemiştik. Katyonlar (pozitif iyonlar) pozitiftir çünkü elektronları sıyırmak, çekirdekteki protonlar nedeniyle net bir pozitif atom yüküne neden olur. Bu katyonlar galvanik hücrenin çözeltisinde hareketlidir, ancak gördüğünüz gibi iyonlar hücrenin iki tarafını birbirine bağlayan iletken köprüden geçmez . Yani, sadece elektronlar iletken boyunca hareket eder .

Pozitif katyonların katoda doğru hareket etmesi ve birikmesi gerçeğine dayanarak negatif olarak etiketleriz (pozitif yükler negatife çekilir).

Bunun tersine, elektronlar anotta hareket ettiğinden ve biriktiğinden, onu pozitif olarak etiketleriz (negatif yükler pozitif olana çekilir).

$\textbf{+}$$\textbf{-}$

Bunun nedeni akımın, kesitsel bir alan boyunca sanal pozitif yükün akışı olarak tanımlanmasıdır . Elektronlar her zaman geleneksel olarak akıntıya karşı akarlar.

Bu galvanik hücreyi ideal olmayan yapan, nihayetinde elektrik alanını iletken boyunca üreten ve elektronların ve akışın şarj edilmesine neden olan kimyasal işlemin dengeye gelmesidir.

Bunun nedeni, anot ve katotta iyon birikmesi, reaksiyonun daha da ilerlemesini önleyeceğidir.

Öte yandan, "ideal" bir güç kaynağı asla elektrik alan gücünü kaybetmez.

---

İdeal voltaj kaynakları sihirli yürüyen merdivenler gibidir

Yerçekimi potansiyelinin analojisine dönelim.

Bir tepe üzerinde olduğunuzu ve karton duvarlarla inşa edilmiş tepenin aşağısında keyfi bir yolunuz olduğunu varsayın. Diyelim ki bu yolda karton duvarlarla bir tenis topu yuvarlarsınız. Tenis topu yolu takip edecek.

Devrelerde, iletken yolu oluşturur.

Diyelim ki tepenin dibinde bir yürüyen merdiven var. Bir Rube Goldberg makinesi gibi, yürüyen merdiven de yoldan yuvarladığınız tenis toplarını toplar, ardından tepenin üstündeki yolun başında bırakır.

Yürüyen merdiven ideal güç kaynağınızdır.

Şimdi, tüm yolu (yürüyen merdiven dahil) tenis toplarıyla neredeyse tamamen doyurduğunuzu varsayalım. Sadece uzun bir tenis topu çizgisi.

Yolu tamamen doyurmadığımız için, tenis toplarının hareket etmesi için hala boşluklar ve alanlar var.

Yürüyen merdivenle taşınan bir tenis topu, başka bir topun içine girer ve devam eden başka bir topa çarpar.

Tepe üzerindeki patikadan geçen tenis topları, yerçekimindeki potansiyel farklar nedeniyle enerji kazanıyor. Sonunda, yürüyen merdivene başka bir top yüklenene kadar birbirlerine sıçrarlar.

Tenis topları bizim elektronlarımız diyelim. Tepeden aşağıya doğru elektronların akışını takip edersek, sahte karton "devre" ile, o zaman büyülü yürüyen merdiven "güç kaynağı" ile ilgili bir şey fark ederiz:

Tenis topları arasındaki "boşluklar", tenis toplarının tam tersi yönde hareket eder (tepeyi yukarı ve yürüyen merdivenlerden aşağıya) ve çok daha hızlı hareket ederler. Toplar doğal olarak yüksek potansiyelden düşük potansiyele, ancak nispeten yavaş bir hızda hareket eder. Sonra yürüyen merdiven kullanarak yüksek bir potansiyele geri taşınırlar.

Yürüyen merdivenlerin tabanı etkili bir şekilde bir bataryanın negatif terminali veya daha önce tartıştığımız galvanik hücredeki katottur.

Yürüyen merdivenin tepesi etkin bir şekilde bir pilin pozitif terminali veya galvanik bir hücrede bulunan anottur. Pozitif terminal daha yüksek bir elektrik potansiyeline sahiptir.

---

şimdiki

Tamam, bu nedenle pozitif yükün aktığı yön, elektrik akımının yönüdür.

Güncel olan nedir?

Tanımı gereği, saniye başına enine kesitsel bir alandan geçen yük miktarı (birim: saniye başına Coulombs). Tel / iletken malzemenin kesit alanı ve akım yoğunluğu ile doğrudan orantılıdır. Akım yoğunluğu, bir alan birimi boyunca akan yükün miktarıdır (birimler: Metrekare başına Coulomb)

İşte bunu düşünmenin başka bir yolu:

Bir kapıdan pozitif olarak yüklü topları fırlatan bir tenis topu fırlatıcınız varsa , saniyede kapıdan geçen top sayısı "akımını" belirler.

Nasıl hızlı bu topların hareket (veya ne kadar kinetik enerji onlar bir duvara isabet var) "gerilim" dir edilir.

---

Şarj ve gerilimin korunumu

Bu temel bir ilkedir.

Bunun gibi düşünün: Sabit sayıda elektron ve proton var. Bir elektrik devresinde, madde ne oluşturulmaz ne de yok edilir ... böylece yük her zaman aynı kalır. Tenis topu yürüyen merdiven örneğinde, toplar sadece bir döngüye giriyordu. Top sayısı sabit kaldı.

Başka bir deyişle, ücret "dağılmaz". Sen asla kaybetmek ücret.

Olan şu ki, ücret potansiyelini kaybediyor . İdeal voltaj kaynakları elektrik potansiyelini geri yükler.

Voltaj kaynakları şarj oluşturmaz. Elektrik potansiyeli üretirler.

---

Düğümlere giren ve çıkan akım, direnç

Bu ücret ilkesi korumasını alalım. Benzer bir analoji su akışına uygulanabilir.

Dallanan bir dağdan aşağıya bir nehir sistemimiz varsa, her dal bir elektriksel "düğüm" e benzer.

          / BRANCH A
         /
        /
MAIN ---
        \
         \
          \ BRANCH B

-> downhill

Bir dal içine akan su miktarı, koruma ilkesi ile daldan akan su miktarına eşit olmalıdır: su (şarj) ne yaratılır ne de yok edilir.

Bununla birlikte, belirli bir daldan aşağı akan su miktarı, o dalın ne kadar "direncine" dayandığına bağlıdır.

Örneğin, Şube A aşırı darsa, Şube B aşırı derecede geniş ve her iki kol da aynı derinlikte ise, Şube doğal olarak daha geniş enine kesit alanına sahiptir.

Bu, B Dalının daha az direnç sağladığı ve tek bir birimde içinden daha fazla su akabileceği anlamına gelir.

Bu Kirchoff'un Mevcut Yasasını tanımlar.

---

Hala burdasın? Müthiş!

1. Kullanılmayan akımın geri kalanına ne olur?

Koruma prensibi nedeniyle, bir düğüme giden tüm şarjlar akmalıdır. Kullanılmayan bir akım yoktur, çünkü akım kullanılmaz . Tek seri devrede akımda değişiklik yoktur.

Bununla birlikte, farklı miktarlardaki akımlar, farklı dalların dirençlerine bağlı olarak bir elektrik devresindeki farklı dalları paralel bir devredeki aşağı akabilir .

2. LED tüm akımı kullanıyor mu?

Teknik olarak, LED ve direnç (ler) akımı "kullanmaz", çünkü akımda bir düşüş yoktur (bir süre içinde LED veya dirençten geçen şarj miktarı). Bunun nedeni, bir seri devreye uygulanan şarjın korunmasıdır: devre boyunca hiçbir kayıp yoktur, dolayısıyla akımda bir düşüş yoktur.

Miktarı da tarif edildiği gibi, mevcut (şarj) LED'i ve direnç (s) davranışı ile belirlenir iv eğrileri

3. LED neden voltajı belirli bir miktarda düşürüyor?

İşte temel bir LED devresi .

Bir LED'in, genellikle ~ 1.8 ila 3.3 V civarında bir aktivasyon voltajı vardır. Aktivasyon voltajını karşılamazsanız, pratikte hiçbir akım akmaz. Aşağıdaki bağlantılı LED iv eğrilerine bakın.

Akımı LED kutuplarının karşısındaki yönde itmeye çalışırsanız, LED'i neredeyse hiç akışın geçmediği bir "ters taraflı" modda çalıştırıyor olacaksınız. Bir LED'in normal çalışma modu ileri-taraflı moddur. Ters önyargı modunda belirli bir noktanın ötesinde, LED "söner". Bir diyotun iv grafiğini kontrol edin.

LED'ler aslında PN kavşaklarıdır (p katkılı ve n katkılı silikon birlikte ezilmiş). Katkılı silikonun Fermi seviyelerine dayanarak (katkılı malzemenin elektron bant boşluklarına bağlı olan) elektronlar, başka bir enerji seviyesine atlamak için çok spesifik bir aktivasyon enerjisi gerektirir. Daha sonra enerjilerini, daha düşük bir seviyeye atladıklarında, çok spesifik bir dalga boyu / frekansı olan bir foton olarak yayarlar.

Bu, bir LED tarafından harcanan enerjinin% 90'ından fazlası, filament ve CFL ampulleriyle karşılaştırıldığında LED'lerin yüksek verimliliğini ifade eder.

Bu nedenle LED aydınlatmanın "yapay" görünmesinin de nedeni budur: doğal ışık, geniş bir frekans spektrumunun nispeten homojen bir karışımını içerir; LED'ler, çok spesifik ışık frekanslarının kombinasyonlarını yayar.

Enerji seviyeleri ayrıca bir LED (veya diğer diyotlar) üzerindeki voltaj düşüşünün neden daha fazla akım geçse de etkili bir şekilde "sabitlendiğini" açıklar. Bir LED veya diğer diyot için iv eğrisini inceleyin: aktivasyon voltajının ötesinde, akım voltajda küçük bir artış için bir LOT artırır. Temel olarak, LED fiziksel olarak bozuluncaya kadar içinden olabildiğince fazla akım akmasına izin vermeye çalışacaktır.

Bu, aynı zamanda, bir diyot / LED üzerinden akım akışını, LED spesifikasyonuna dayanarak belirli bir nominal miliamp ile sınırlamak için bir satır içi akım sınırlama direnci kullanmanızın nedenidir.

Şekil 3 (b). Serideki bileşenlerin geri kalanına ne olur, geriye kalan hiçbir şey kalmayana kadar her bileşen için voltaj düşer mi?

Evet, Kirchoff'un voltaj yasası, bir devre etrafındaki bir döngüdeki tüm voltaj düşüşlerinin toplamının sıfır olmasıdır . Basit seri devrelerde sadece bir döngü vardır.

4. Dirençinizi, devrenin sonuna gelmeden önce "tüm akımı / voltajı kullanma" derecesini seçiyor musunuz?

Hayır. Dirençinizi LED akım derecesine (örneğin 30 mA = 0,03 A) ve Ohm kanununa göre LED devresi makalesinde açıklandığı şekilde seçersiniz .

Voltajınız tükenecek. Akımınız tek bir seri devre boyunca aynı kalır.

5. Terminalleri doğrudan bağladığınızda, pil neden kısa devre yapıyorsa, ancak bir ampul (direnç) eklerseniz, çalışmıyor mu?

"Ölü kısa" derken ne demek istediğinizi anlamadım.

Bir pilin terminallerini birlikte bağlamak, pilin voltajında ​​boşalan büyük bir akıma neden olur. Bu voltaj, akünün iç direnci ve iletken teli ile ısı şeklinde dağılır - çünkü iletkenler bile biraz direnç gösterir.

Bu yüzden kısa devre olmuş aküler çok ısınır. Bu ısı, bir kimyasal hücrenin bileşimini, havaya uçana kadar olumsuz yönde etkileyebilir.

6. Dirençler neden gereklidir?

İşte retorik: bu muhteşem konserin olduğunu hayal edin. En sevdiğin grupların hepsi orada olacak. Müthiş güzel bir zaman olacak.

Diyelim ki etkinlik organizatörleri gerçeklik kavramı yok. Böylece bu inanılmaz konsere giriş ücretini neredeyse tamamen ücretsiz yapıyorlar. Son derece erişilebilir bir alana yerleştirdiler. Aslında o kadar düzensizler ki denizaşırı olsa bile umursamıyorlar ve bilet alan herkes için yeterli koltuk yok.

Oh, ve bu NYC'de.

Çok hızlı bir şekilde, bu muhteşem konser tam bir felakete dönüşüyor. İnsanlar birbirlerine oturuyorlar, her yere bira döktüler; kavgalar dağılıyor, tuvaletler sıkışıyor, gruplar herkesi korkutuyor ve tüm kargaşanın üzerindeki müziği zar zor duyabiliyorsunuz.

LED'ini inanılmaz bir konser olarak düşün. Ayrıca, HERKES ve annelerinin konsere gelmesini engellemek için daha fazla direnişiniz yoksa, LED'inizin ne kadar karışık olacağını düşünün.

Bu aptal örnekte "direnç", "giriş maliyeti" anlamına gelir. Basit ekonomik ilkelerle konserin maliyetini yükseltmek, katılacak kişilerin sayısını azaltır.

Benzer şekilde, bir devredeki direnci yükseltmek, şarjın (ve ardından akımın) geçmesini önler. Bu, LED'inizin (konser) tüm insanlar tarafından tamamen bozulmaması anlamına gelir (şarj).

Evet, elektrik mühendisliği gerçek bir parti.

Temel elektriği anlamanın en hızlı yolu nedir? Sadece aşağıdaki gibi "sıcak düğme" konularına odaklanın. Zihinsel kavramlarınızı düzeltin; her şey yerine oturur ve mantıklı olur.

İletkenler "hareketli elektrikten" oluşan malzemelerdir. Elektrik iletmiyorlar, bunun yerine elektrik içeriyorlar ve elektriği devam edebiliyor. İletkenlerin yaygın yanlış tanımlanmasına dikkat edin:

YANLIŞ: iletkenler boş su boruları gibi akıma karşı şeffaf mı? Hayır!

DOĞRU: tüm iletkenler su dolu borular gibi hareketli yük içerir.

Teller , metalin elektronlarının zaten hortumun içindeki su gibi olduğu önceden doldurulmuş hortumlar gibidir. Metallerde, atomların kendi elektronları sürekli olarak atlar ve tüm metal kütlesi boyunca 'yörüngeye dönerler'. Tüm metaller, hareketli sıvı benzeri elektriğin bir 'denizi' içerir. Bu nedenle, bazı metal telleri bir daireye bağlarsak, bir tür gizli tahrik kayışı veya volan oluşturduk. Döngü oluşturulduktan sonra, dairesel "elektrik kayışı" metalin içinde hareket etmek için serbesttir. (Tel dairemizi kapar ve kıpırdatırsak, gerçekte ataletten küçük bir elektrik akımı üreteceğiz, tıpkı tel suyla dolu bir hortum gibi. Arama: Tolman etkisi.)

Akım yolu , güç kaynağı dahil tam bir çemberdir . Güç kaynakları elektron vermez. (Başka bir deyişle, dairenin başlangıcı yoktur. Hareketli bir volan gibi bir halkadır.) Hareketli elektronlar tellerin kendileri tarafından katkıda bulunur. Güç kaynakları sadece elektrik pompalarıdır. Akım yolu , güç kaynağından geçer ve geri gider . Bir güç kaynağı, kapalı döngünün bir başka parçasıdır.

Elektrik akımları oldukça yavaş akar. Ancak, tekerlekler ve tahrik kayışları gibi, tekerleğin bir kısmını bastırdığımızda tüm tekerlek bir birim olarak hareket eder. Mekanik enerjiyi anında aktarmak için kauçuk kayış kullanırız. Elektrik enerjisini anında döngünün herhangi bir yerine aktarmak için kapalı bir elektrik döngüsü kullanabiliriz. Yine de döngünün kendisi ışık hızında hareket etmiyor! Döngünün kendisi yavaş hareket eder. Ve AC sistemler için, döngü sürekli ileri hareket ederken döngü ileri geri hareket eder. Büyük ipucu: Elektronlar ne kadar hızlı olursa, amper de o kadar yüksek olur. Sıfır amper mi? Tellerin kendi elektronları durduğunda. Diğer bir ipucu: elektrik enerjisi dalgalar, elektronlar ise dalgaların geçtiği “orta” dır. Dalga ileri ve geri ilerlerken, orta ileri geri sallar. Veya, orta yavaşça hareket ederek geriye doğru gerginleşir, dalga son derece hızlı bir şekilde ileri doğru hareket ederken. (Başka bir deyişle, tek bir "elektrik" yoktur, çünkü devrelerin içinde hareket eden iki ayrı şey vardır: elektronların yavaş dairesel akımları ve elektromanyetik enerjinin hızlı tek yönlü yayılımı. Devrelerde tamamen farklı iki hızda hareket ederler. ve akımlar döngülerde akarken, enerji bir kaynaktan tüketiciye tek yönlü olarak akar.)

Piller elektrik depolamıyor. Elektrik yükü depolamıyorlar. Elektrik enerjisi bile saklamazlar . Bunun yerine, piller sadece kimyasal "yakıt" lityum, çinko, kurşun vb. Gibi aşınmış metaller şeklinde depolarlar. O zaman piller nasıl çalışır? Kolay: Bir batarya kimyasal olarak çalışan bir şarj pompasıdır. Metal plakaları paslandığından kimyasal enerji açığa çıkar ve elektriği kendi aralarından pompalarlar. Akım için yoludur aracılığıylaBataryayı tekrar çıkarın. (Pompalar, pompalanan malzemelerin depolanmasında kullanılmaz!) Akünün 'kapasitesi' sadece içindeki kimyasal yakıt miktarıdır. Belirli bir miktarda yakıt, yakıt kullanılmadan önce belirli bir miktarda elektronu pompalayabilir. (Benzin deponuzu galonlar yerine miller seyahat millerinde derecelendirmek gibi bir şey. Benzin depoları mil depolamıyor ve piller elektrik depolamıyor!) Şarj edilebilir piller? Onları zorla geriye doğru yürüttüğümüz zaman, bu yüzden iç "egzoz ürünleri" tekrar yakıta dönüşür: korozyon bileşikleri tekrar metale dönüşür.

Dirençler elektrik tüketmez. Bir ampul yandığında, yeni elektronlar filamentin bir ucuna girerken kendi elektronları hareket etmeye başlar, ancak diğer elektronlar uzak ucundan ayrılır. Filaman, tahrik kayışı gibi hareket eden tam bir elektron halkasının parçasıdır. Isıtma etkisi, baş parmağınızı dönen bir lastiğin jantına doğru bastırırken olduğu gibi bir tür sürtünmedir. (Baş parmağınız kauçuk tüketmiyor, bunun yerine sadece sürtünmeli olarak ısınıyor ve ampuller elektron tüketmiyor, sadece hareketli elektronları “sürtüyor” ve sürtünmeli olarak ısınıyorlar.) Böylece, dirençler sadece sürtünme cihazları. Elektronların yolu geçmiştir ve hiçbir elektron tükenmez veya kaybolmaz. Elektronların ne kadar hızlı olursa, amper de o kadar yüksek ve ısıtma o kadar yüksek olur. "Düşük" akım sadece yavaş elektriktir.

Ben de bir acemiyim ama sorularınızı cevaplamaya çalışın:

1. Akımın 'geri kalanı' yok. Akım, gerektiği kadar kullanılır. + (VCC) - - (GND) arasında bir kablo bağlarsanız kısa devre alırsınız. Elektronların ne kadar hızlı çalışabileceği konusunda fren olmadığından bakın.

2. Direnç yoksa, LED elektronları mümkün olan en yüksek hızda kullanacaktır. Bu çok fazla olduğu için, LED yanacaktır (er ya da geç).

3. Neden düşüyor nedenini bilmiyorum, muhtemelen LED'in iç mekanizması biraz voltaj kullanılmasına neden oluyor. Bu, kalanın daha az gerilime sahip olduğu anlamına gelir. Ve evet, hiçbir şey kalmayıncaya kadar devam edecek. Bu, diğer LED'lerin ya hiç yanmamasına ya da düzensiz yanıp sönmelerine ya da solmasına ya da solmasına neden olabilir.

4. Aslında, liderliğinizin ne kadar parlak olmasını istediğinizden hesaplamanız gerekir. Böylece daha yüksek direnç LED'in daha az parlak olmasını sağlar.

5. Bir ampulün iç direnci vardır, bu yüzden bir direnç gerekmez.

6. Pil yemez, elektron akışını yavaşlatır (en azından kolay bir benzetmedir).

7. Her ampulün dahili direnci vardır, bu nedenle kısa devre ile sonuçlanmaz. Çok fazla voltaj kullanırsanız, kırılır.

Elektrik su modeli hakkında bilgi edinin. Akımı, etrafta akan su ile karşılaştırır ve akım ve voltaj gibi terimlerin ne anlama geldiğini ve nasıl bir araya geldiğini anlamada yardımcı olabilir.

Düzenleme
Bu modelden bahsettim, çünkü birkaç şeyi anlamama çok yardımcı oldu.
laptop2d haklı, bir açıklama "bunun için gitmek" daha iyidir. Ancak, diğer siteler zaten bunu doğru bir şekilde yaptığında, buradaki her şeyi açıklamak oldukça uzundur. Ben bir uzman değilim ve İngilizce'deki şeyleri açıklamak da en iyi fikir olmayabilir ... ama deneyelim.

Yanlışsam düzelt!

Elektriği, yukarıdaki su deposuyla - kaynağın - ve altındaki su deposuyla - lavabosuyla karşılaştırın. Üst tankta bir borudan alt tanka akmak isteyen su bulunur. Bu senin pilin. Akünün şarj edilmesi, alt tanktan üst tanka su doldurmak anlamına gelir. Boş bir üst tanka sahip olmak boş bir aküdür.
Tel yukarıdan aşağıya doğru bir boru olduğunu düşünün.
Su borudan aşağı akmak istiyor - akü telde elektrik akımı üretmek istiyor.
Borunun içindeki bir vana, bir anahtarla karşılaştırılır.
Bir vananın yarıya açılması sadece bir direnç olarak anlaşılabilir. Su akışını sınırlar.
Bir su çarkı bir tüketici ve bir de dirençtir. Su akışını da sınırlar. Valf ayrıca direnç oluşturmak için kullanılıyorsa, tekerleğin dönüş hızı kontrol edilebilir.
İki tank arasındaki su basıncı voltajdır. Daha yüksek yerleştirilmiş bir tank, alt tanka göre daha yüksek bir basınca sahiptir.
Borulardan 1 saniye içinde akan su miktarı akıntıdır. Burada saatin farkında olun!
Su basıncı, direnç ve akan su miktarı birbirine bağlıdır. Bu Ohm kanunu. Aralarında başka hiçbir şey bulunmayan geniş bir boru su akışının kontrol edilemez şekilde ağır olmasına izin verir - kısa devre. Tanklar ve boru hasar görebilir.

Bu model ile belki daha iyi şeyler anlayabilirsiniz. Örneğin, tekerleğin içinden akmayan suyun başka hiçbir yere gitmesi gerekmez. Daha sonra kullanılmak üzere depoda bekler.

Şimdiye kadar verilen cevaplar, tamamen kapsamı sınırlı olan, söz konusu spesifik örneklere odaklanmaktadır. Gerçek yanlış anlamaların dijital mantığa geleneksel analog devrelerden daha fazla aşina olmasından kaynaklandığına inanıyorum (bu sınırlı örneklere yol açıyor).

Basitçe, sadece 'zor' açma / kapama anahtarlama elemanları ile bir dijital devre (bir MPU gibi) oluşturulabilir. Entegre devreler güç tüketimini iyileştirmek için bu şekilde inşa edilmiştir.

Bir devre analog olduğunda (veya bazı insanlar tarafından ifade edilebileceği gibi gerçekse) dirençler önemlidir . Sinyalinizin boyutu önemliyse, dahil olan en büyük dirençler vardır.

• Klasik bir op-amp devresi (kazanç -1 değilse), dirençlerin oranına dayanır.
• A / D ve D / A dönüştürücüler muhtemelen direnç kullanırlar.
• Varsayılan durum kontrolü (yukarı çekme / aşağı çekme) direnç kullanır.
• Basit zamanlama devreleri bir RC ağı kullanır. Bunu bir sıfırlama gecikme devresinde görebilirsiniz.
• Akü şarjı, voltaj ve akım düzenlemesi, soruda belirtildiği gibi dirençleri kullanır - çeşitli geri besleme ve stabilizasyon fonksiyonlarında.

Çok sayıda modern devrenin analog yönleri gizlenmiştir veya önceden paketlenmiş modüllerde bulunur. Dijital tasarımın ortaya çıkışı, basit analog kavramları anlama fırsatlarını azaltmıştır.

TL; bir LED'in özel durumu için DR (hakkında istendiği gibi):

Bir DC sabit voltaj beslemesine (örneğin bir bataryaya) herhangi bir etkinliğe direnç göstermeyen herhangi bir yük - ya bataryadan enerji çekemiyor ya da kısa devre yapıyor.

Bazı elektrik yükleri doğal olarak dirençler gibi davranır (ve elektronik komponentlere benzemeyen ARE dirençleri gibi), örneğin ampuller, alan ısıtıcıları, fırınlar gibi. Bunlar, doğru şekilde tasarlanırsa, sabit bir voltaj kaynağından beslendiklerinde (pil, şebeke, çoğu güç kaynağı) güç tüketimini kendileri düzenler .

Bazıları (motorlar, transformatörler gibi) direnç olmasalar da, sabit bir AC kaynağına bağlandığında bire eşit davranırlar .

Diğer yükler (LED'ler, çıplak floresan tüpler gibi) kendi başlarına direnç olarak davranmazlar ve sabit voltaj kaynaklarından beslendiklerinde kendi güç tüketimini düzenleyemezler . Bu yükler için ideal güç kaynağı sabit bir akım kaynağıdır ve bunların etrafında ihtiyaç duyulan ekstra bileşenler, sabit voltaj kaynağınızın sabit bir akım kaynağı gibi yeterli şekilde davranmasını sağlamak için vardır.

Umarım zaten gönderilen cevaplar netleşir, ancak cevaplamadığım sürece tam olarak örtülmeyen bir soru vardı: "Eğer terminalleri doğrudan bağlarsanız, ancak bir ampul eklerseniz, bir pil neden bitmek üzere bir kısa devreye giriyor? direnç), değil mi? "

Aslında ne zaman 's soğuk (yani yanmıyor), bir akkor lamba neredeyse olan ölü kısa; Direnci çok düşüktür - fakat genellikle ona bağlı olan tellerden çok daha fazla olacaktır. Böylece durumu dirençsiz bir devrede çok düşük değerli bir direnç olarak değerlendirebiliriz. Bu nedenle, batarya ilk bağlandığında tüm potansiyel farkı (voltaj) lambanın küçük direncine düşer ve bu da yüksek bir akım oluşturur (iş yerinde Ohm kanunu). Bir bileşen üzerinde yüksek akımda çoğunlukla sabit bir voltaj olduğunda, çok fazla güç tüketir(P = IV) ve böylece ısınacaktır (bir yana, batarya aynı potansiyel farkı yaşar ve aynı akım da aynı şekilde ısınır, bu yüzden de ısınır - ancak lamba küçük sargılı bir şerit iken büyük bir ağır cisimdir. Tungsten telin, bu yüzden ikincisi çok daha fazla ısınır).

Lamba ile ilgili olan şey, direncinin sıcaklığa bağlı olmasıdır. Normalde, bu genellikle kendini gösteren bir fenomen değildir, çünkü genellikle uğraştığımız sıcaklık aralıkları küçüktür, ancak bir lamba filamanı 3000 K'a kadar yükselir ve tungsten durumunda direnç sıcaklıkla artar. Böylece, filamentin sıcaklığı, batarya bağlandıktan sonra sabitlenir - parıltısı ve direnci gibi - oldukça ağır bir direnç gibi davranır. Aslında, bunu kendiniz ölçebilirsiniz: bir DMM'nin direnç ayarını kullanarak, lamba terminalleri arasındaki direnci ölçün (DMM bunun için çok düşük bir voltaj kullanır ve lambayı yakmaya bile yaklaşmaz) ve ardından DMM'yi kullanın. Aküye bağlı olduğunda, lambadaki voltajı ve ardından voltajı ölçün. O zaman Ohm yasasını bu iki sayı ile kullanın (V / I = R) ve lamba yanmadığında yaptığınızdan çok daha yüksek bir direnç numarası elde edersiniz. Aslında, sönük lambanın direnci öyle düşüktür ki, DMM'nizin probları ile lamba terminalleri arasındaki temasın kalitesi önemli olacaktır ve kararlı bir okumaya ulaşmak için mücadele edebilirsiniz.

Bir başkasının dediği gibi, küçük bir pili kısaltmak derhal kullanmak için kullandığınız teli eritmez, çünkü pil oldukça küçük bir iç etkili dirence sahiptir. Bunun ne olduğunu ilk önce küçük bir dirençle (örneğin 9V'luk bir pil için 25 ohm) V ve ben okumaları ve ardından akü üzerinde yük olmadan V değerini okuyarak ölçebilirsiniz. Direnç mevcutken ölçtüğünüz voltajın, DMM'nin kendisi tarafından okuduğu açık devre voltajından biraz daha düşük olduğunu not edersiniz; bağlı dirençle okuduğunuz akıma bölünen voltaj farkı, akünün etkin iç direncidir.

Öncelikle, bazı zamanlar elementleri yüksek akımlardan korumanız gerekir. Örneğin, 9 voltluk bir bataryaya bir diyot bağlarsanız, doğru şekilde bağlanırsa akım onu ​​yok edecektir (A +, C - -). Bunu önlemek için, uçlarındaki voltajın bir kısmını almak için 600 ohm'luk bir direnç takarız, böylece LED'in uçlarında daha küçük voltaj (+ - 3.3 volt) görünecektir.

İkincisi, her zaman güç kaynağını seçemiyoruz. "Eh, IC dönüştürücüler ve dönüştürücüler var" diyebilirsiniz. Evet, ancak bu daha pratik olmadığından ve kullanımı daha zor olduğu için pratik değildir (ideal ve gerçek dönüştürücüler ve bunların ağırlığı arasındaki farktan bahsetmiyoruz). Ayrıca, bir transformant üzerindeki tel haddeleme sayısını değiştiremediğiniz için çok daha pratik olan dinamik dirençlere (dirençlerini değiştiren dirençler - terim bu değilse, özür dilerim, Rusça ve elektronikte sadece 1. sınıf lise) sahibiz.

Bu sorunun mahiyetine bakılırsa, sadece elektronikle uğraştığınızı tahmin ediyorum, bu yüzden ne yaptığı hakkında endişelenmenize gerek yok. Sadece duvarları öğrenin - en önemlisi Kirchoffs ve akımın nasıl çalıştığını ve voltajın nasıl çalıştığını anlayacaksınız. Gerisi takip edecek. Odaklanmanız gereken diğer şeyler unsurları anlamaktır. Önce duvarlar, sonra ikinci elemanlar ... Teorinizi öğrendiğinizde, LSIC'lerle çalışabilecek ve ellerini kirletebileceksiniz. Veya bir Arduino veya başka bir şeyle çalışmaya başlayabilirsiniz. OSOYO'ya sahibim ve şaşırtıcı. (bu gönderi arduino tarafından işaretlenmemiştir)

Ayrıca şunu hatırla:

Akım, aşırı voltaj direncine eşittir.

Üniteler ve puanlamalar hakkında bilgi sahibi olmak faydalı olabilir:

• mAh - miliamper saati. Elektrik yükünün bir ölçüsü. Kendi başına fazla bir şey söylemez. Akü üzerindeki bir değer olarak, akünün saklayabileceği bir enerji ölçüsü olarak akünün nominal gerilimi ile birlikte anlamlı hale gelir. Bir miliamper-saat, bir saat boyunca akan bir miliamper akımı ile temsil edilen şarj miktarıdır.
• A - Amp (veya Amper). Elektrik akımı ölçüsü - şarj akış hızı.
• V - voltajı. Bu bir potansiyel ölçüsüdür. Yine, kendi başına, bir batarya için tam bir özellik değildir, ancak önemli bir tanesidir. İdeal bir akü, belirtilen voltajı koruyacak ve bu voltajı terminallerinde muhafaza etmek için bir devreye gerektiği kadar az veya çok akım besleyecektir. Gerçek bir batarya iç direncine sahip olacak, bu nedenle "açık devre" (yüksüz) gerilime sahip olacak; Yük arttıkça voltaj düşecektir (bir devreye daha fazla akım vermesi gerekir). Gerçek pillerin çoğu tükendiğinde, voltaj da düşer; şarj durumu ve açık devre voltajı arasındaki ilişki, akünün tasarımına ve kimyasına bağlıdır. "Kısa devre" akımı, bir bataryanın yalnızca dahili direnci ile sınırlı kaldığında vereceği akım miktarıdır.
• W - Watt Bu bir güç ölçüsüdür (belirli bir süre boyunca iletilen enerji oranı). Watt, mekanik veya elektrik gücünü ölçebilir; Her iki durumda da, işin yapıldığı bir oran. Elektrik açısından güç, voltaj ve akımın bir ürünüdür (volt x amper).
• kWh - kilovat saat. Bu bir enerji ölçüsüdür. Bir kilovat saat, bir saat için verilen bin watt gücü veya bin saat için verilen 1 watt gücü, 100 saat için 10 watt'ı, vb. (Watt x saat) gösterir.
• om- direnç. İdeal bir direnç, içinden geçen akım ile terminallerine uygulanan voltaj arasında orantılı bir ilişki sergileyecektir; gerilimi iki katına çıkartın ve akımı iki katına çıkarın (veya tersi). Bu ilişki iki yoldan biriyle de görülebilir: bir rezistöre belirli bir voltaj uygularsanız, belirli bir miktarda akım geçirir; bir direnç üzerinden belirli bir miktarda akım zorlarsanız, tanımlanmış bir voltaj düşümü oluşturur. Her iki durumda da, direncin değeri terminalleri boyunca voltaj ile içinden geçen akım arasında sabit bir ilişki kurar. Bir devreyi analiz ederken, diğer ikisini biliyorsanız, üç değerden herhangi birini (akım, voltaj, direnç) çözmek için bunu kullanabilirsiniz. Ohms = Volt / Amper veya Amper = Volt / Ohm veya Volt = Amper x Ohm. Gerçek dirençlerin ek bir derecesi vardır: vat miktarı - bu, direncin kendisini yok etmeden harcayabileceği güç miktarıdır. 1 Ohm'luk bir rezistansa bir Volt uygularsanız, içinden 1 Amp'lık bir akım geçer ve ısı olarak 1 Watt'lık bir güç harcar; gerilimi iki katına çıkarırsanız, akımı ikiye katlarsınız, ancak şimdi bu 1 Ohm'luk direnç 2V x 2A = 4W'lık ısıyı dağıtacaktır. Bunun için derecelendirilmediyse veya fiziksel tasarım bu ısının giderilmesine izin vermiyorsa, aşırı ısınır, yanar ve potansiyel olarak bir yangını başlatır. ama şimdi bu 1 Ohm'luk direnç 2V x 2A = 4W'lık ısıyı dağıtacaktır. Bunun için derecelendirilmediyse veya fiziksel tasarım bu ısının giderilmesine izin vermiyorsa, aşırı ısınır, yanar ve potansiyel olarak bir yangını başlatır. ama şimdi bu 1 Ohm'luk direnç 2V x 2A = 4W'lık ısıyı dağıtacaktır. Bunun için derecelendirilmediyse veya fiziksel tasarım bu ısının giderilmesine izin vermiyorsa, aşırı ısınır, yanar ve potansiyel olarak bir yangını başlatır.

Devreleri analiz ettiğinizde "bildiğiniz" ve "bilinmeyen" olacak. Örneğin, bir bataryanın voltajını ve sağladığı yükün direncini biliyor olabilirsiniz. Buna göre, devrenin çekeceği akımı hesaplayabilirsiniz. Karmaşık bir devrede, sayısız direnç değerine ve belirli özelliklere sahip olacak LED veya transistör gibi aygıtlara sahip olabilirsiniz:

• diyotların karakteristik ileri voltajları vardır - geniş bir akım aralığında yaklaşık olarak aynı voltajı korurlar. Gerçek bir diyot, ileri akımdan ileri gerilime ilişkin bir karakteristik doğrusal olmayan eğriye sahip olacaktır; Normal çalışma aralığı boyunca eğri, çoğu amaç için düz (sabit voltaj) olarak kabul edilen sığ bir eğime sahiptir. Bunun neden olduğunu anlamak için yarı iletken diyotları okumalısınız.
• bağlantı transistörleri karakteristik bir baz-verici voltajına sahiptir - diyot ileri voltajı gibi, baz-yayıcı voltajı da geniş bir akım aralığında neredeyse sabittir; gerilim ve akım ile ilgili doğrusal olmayan bir eğri de vardır ve bir diyotunkine çok benziyor. Yine, bu özellikleri anlamak için transistörleri okumalısınız .

Gerilimleri bildiğiniz yollar, belirli yollardan geçen akımları bildiğiniz düğümlerdeki gerilimler ve birbirine bağlı dirençlerin bulunduğu eşdeğer dirençler arasındaki akımları hesaplamak için bu özellikleri bir devre üzerinden çalışmak için kullanabilirsiniz. Bu önemlidir, çünkü akımlar ve voltajlar bir devrenin hiç çalışıp çalışmayacağını, hangi bileşenlerin seçilmesi gerektiğini ve ne kadar güç sağlanması gerektiğini belirten güç tüketimini (veya dağılımını) belirler.

Şimdi ... neden bizim LED'lerimizle seri halde bir direnç gerekiyor?

Diyelim ki 5V'luk bir güç kaynağımız ve özellikleri 3.2V ve 20mA olan bir LED'imiz var, bu, LED'in 3.2V'luk bir ileri voltajda çalışacağı ve yaklaşık 20mA'lık bir akımla sürülmesi gerektiği anlamına gelir; daha az, daha az ve daha fazla ışık vermeyecek, daha fazla ve daha parlak olacak, daha sıcak olacak ve daha kısa bir ömre sahip olabilir.

LED'i dirençsiz bağlarsak, güç kaynağı 5V'yi korumak için mümkün olduğu kadar fazla akım kullanmaya çalışır. LED, terminallerindeki voltaj 5V'a gelmeden önce çok fazla miktarda akım iletir. Her durumda, güç kaynağı akım sınırına ulaşacak ve voltajın düşmesine izin verecek, ancak bu noktada LED üzerinden çok fazla akım akacak ve parlak bir flaş çıkacak ve bir duman çekişinde yükselecektir.

Yani ... güç kaynağındaki voltaj 5V kalırken ve LED üzerindeki voltaj 3,2V iken LED akımını 20mA ile sınırlamak istiyoruz. Seri olarak 1.8V (1.8 + 3.2 = 5) 'de 20mA (0.02A) akım geçecek bir rezistöre ihtiyacımız var. Yani, 1.8V / 02A = 90 Ohm hesaplarız. Bunun için standart bir 82 Ohm direnç seçebilirdik. 1,8 V / 82 Ohm = 21,9mA. Spesifikasyonun biraz üzerinde, ancak% 10'luk bir pay sorun olmamalı. Gerçek cihazların tam olarak tanımlanmış özelliklere sahip olacağı varsayılmayacağını; direnç, tahmin edilenden biraz daha fazla veya biraz daha az olabilir ve LED, voltajdan biraz daha yüksek veya biraz daha düşük bir voltajda çalışabilir. Devrenin gerçek performansının biraz farklı olabileceğini bilerek nominal bir durum için tasarlıyoruz.

Peki ... burada ne yaptık? Devremizde olup bitenleri ayarlamak için bir direnç kullandık, böylece elimizdeki güç kaynağını kullanabiliriz ve LED'i özelliklerine göre çalıştırabiliriz.

Bir dirençle başka ne yapabiliriz?

Dirençlerin genel kullanımları, voltajları ayarlamak veya akım akışını sınırlandırmaktır. Örneğin: 5V'luk bir güç kaynağınız var ve 3V'luk bir referansa ihtiyacınız var. Parça kutumuzdan iki direnç seçin: bir 330 Ohm ve 220 Ohm ve bunları seri olarak bağlayın: 5V kablo ile referans çıkışımız arasındaki 220 ve referans çıkış ile 0V arasındaki 330. Bu 5V / 550 Ohm = ~ 10mA dirençleri üzerinden sabit bir akım olacak, ancak referans terminalimizde 3V'luk bir voltaj göreceğiz. Bu tür şeyler, belirli bir gerilim kurmamız gereken amplifikatörler gibi devreleri tasarlamak için kullanılır, bazı diğer gerilimlerin kesirleri, vb.

Zaman sabitlerini tanımlamak için dirençleri kullanabiliriz. Seri olarak bir direnç ve kondansatör bağlarsanız, akım başlangıçta kondansatöre akacaktır; bu ilk akım, devre voltajı ve direnç değeri ile belirlenecektir. Ancak, kapasitör şarj olur; şarj olurken terminalleri arasında bir voltaj yaratacaktır; bu, rezistörün terminalleri arasındaki voltajı düşürür ve içindeki akımı azaltır. Bu, kapasitörün yüklenme hızını düşürür, voltajının yükselme oranını düşürür, vb. Sonunda, kondansatör devre voltajına erişecek, direnç boyunca geçen voltaj ve akım sıfır olacaktır. Direnç ve kapasitans değerleri, kapasitörün devre voltajının belirli bir kısmını şarj etmek için geçen süreyi belirler; olarak bilinen miktarzaman sabiti , kapasitör geriliminin devre geriliminin yaklaşık% 63'üne şarj olması için geçen zamandır. Bu, osilatörler ve filtreler gibi devreleri tasarlamak için kullanılır.

Dirençler var ve sanal “sonsuzları” sınırlamak için kullanılıyor. Bir direnç olmadan bir bileşenin yanacağı veya bir sigortanın atacağı veya bir devrenin beklendiği gibi çalışmayacağı anlamına gelir.

Daha az uç örnekler, başka dirençler veya zener diyotları ile birlikte, bir devreyi belirli bir gerilime 'yönlendirmek' olacaktır. Ayrıca “ani” akımı güç kaynakları ile sınırlandırırlar, böylece güç anahtarının ömrünü uzatırlar.

Akım içinden geçen dirençler boyunca voltaj düşmesi nedeniyle, mükemmel ve doğru akım sensörleri oluştururlar.

Daha egzotik nedenler bile, RF iletim hatlarında parazitik salınımı veya yansıyan dalgaları durdurmak olabilir. MOSFET'ler, keskin yükselme / düşme kenarları nedeniyle, kanalizasyonda çınlamayı ve aşmayı önlemek için genellikle kapılarında bir direnç içerir.

Kapasitörlerle birlikte filtre veya gecikme olarak kullanmak için 'zaman sabiti' oluştururlar. Bu, frekans ayarı için olabilir veya güç kaynaklarında daha sağlam bir dalgalanma filtresi gibi davranıyorsa olabilir.

'Sonsuzlukları' sınırladıklarını söylemek biraz trite geliyor ama onlarsız teknolojimiz olmazdı. 'T' Modelinde bile Ford, batarya için uygun şarj akımını seçmek için büyük direnç bankalarına sahipti. Bugün sahip olduğumuz hassas şarj değildi, ancak bir “sadece-by-by” çözümü o zamanlar yeterince iyiydi.

Akımın nasıl aktığını ve gerilim ile ilişkisini tam olarak anlamıyorsunuz gibi geliyor. Bu ilişkiyi anlarsanız, tüm sorularınızı kolayca cevaplayabilirsiniz.

Elektronlar, yüksek voltajlı bir yerden, düşük voltajlı bir yere, akünün bir ucundan diğerine gibi, mümkün olduğunca çabuk hareket etmek ister. Akünün iki ucu doğrudan kabloyla birbirine bağlanırsa, elektronların tümü düşük voltaj ucuna inanılmaz derecede hızlı bir şekilde sıçrayacaktır, çünkü onları yavaşlatan hiçbir şey yoktur.

Direnç, elektronların devre içerisinde ne kadar hızlı hareket edebileceğini yavaşlatır. Direnç olmadan, pil anında tükenir.