Введение в электронику

1. Работайте только на чистых и сухих поверхностях. Избегайте работы в захламленных или влажных местах, так как сопротивление кожи при этом будет более низким и может увеличить вероятность электрического поражения.

2. Не надевайте свободную или распахнутую одежду. Она может не только за что-то зацепиться, но и послужить проводником электричества.

3. Используйте только непроводящую обувь. Это уменьшит риск электрического поражения.

4. Снимите все кольца, наручные часы, браслеты, цепочки и подобные металлические изделия. Не используйте одежду, содержащую металлические змейки, кнопки и другую металлическую фурнитуру. Металл, пропуская ток, может нагреваться и служить причиной ожогов.

5. Не удаляйте горячие предметы голыми руками.

6. Используйте закорачивающий электрод для удаления высоковольтных зарядов на конденсаторах. Конденсаторы могут оставаться заряженными длительное время, помните об этом.

7. Убедитесь в том, что используемое оборудование тщательно заземлено. Заземлите все тестирующее и/или тестируемое оборудование и цепи.

8. Отключите питание от цепи перед подключением к ней зажимов типа «крокодил». Использование неизолированных зажимов типа «крокодил» может служить причиной электрического поражения.

9. При измерении напряжений свыше 300 вольт не держите руками тестирующие щупы. Это предотвратит возможность электрического поражения из-за ненадежности изоляции щупов.

Безопасность — это ответственность каждого. Необходимо всем в классе и вне класса упражняться в мерах предосторожности для гарантии, что ни один ученик не получит травмы, а оборудование не будет повреждено.

В каждом классе, где вы будете работать, необходимо уделить особое внимание технике безопасности.

Раздел 1

ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электротехника является весьма обширной отраслью технических наук. Инженер-электрик проектирует новые изделия, определяет их технические характеристики и требования по эксплуатации. Инженеры-электрики также испытывают оборудование и решают возникающие при этом проблемы. Они должны знать, сколько времени потребуется для осуществления того или иного проекта и уметь определить стоимость этого проекта.

Область деятельности, связанная с электричеством, требует специалистов двух типов: инженеров-электриков и инженеров-электронщиков. Инженер-электрик работает с оборудованием по производству и передаче электроэнергии, электродвигателями, занят управлением и контролем электрооборудования и установкой электропроводки и освещения. Инженер-электронщик имеет дело с электронным оборудованием: радарами, компьютерами, коммуникациями и бытовой техникой.

Ожидается, что потребность в инженерах к 2000 году, значительно возрастет. Этот предполагаемый рост связан с увеличением потребности в компьютерах, коммуникационном оборудовании и военной технике. Дополнительные рабочие места создаются благодаря исследованиям и разработкам новых типов автоматов и промышленных роботов.

Глава 1. Основы электричества

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

Любая вещь, созданная природой или человеком, может быть разбита на мельчайшие кусочки. Однако наименьшей частью вещества является атом. Атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны сгруппированы в центре атома и образуют ядро. Электроны расположены на оболочках на различных расстояниях от ядра.

Когда соответствующая внешняя сила воздействует на электроны, находящиеся на внешней оболочке, они отрываются от атома и становятся свободными. Движение свободных электронов называется током. Внешняя сила, необходимая для создания тока, называется напряжением.

На своем пути ток встречает некоторое противодействие, называемое сопротивлением.

В этой главе рассмотрено, как связаны между собой ток, напряжение и сопротивление — эти основополагающие понятия учения об электричестве.

Материей является все, что занимает окружающее нас пространство и имеет вес. Материя бывает в одном из трех основных состояний: твердом, жидком или газообразном. Примерами материи являются: воздух, которым мы дышим, вода, которую пьем, одежда, которую носим, и мы сами. Материя может быть либо элементом, либо соединением.

Элемент является основным строительным материалом природы. Он представляет собой субстанцию, которая не может быть разделена на более простые субстанции химическим путем. В настоящее время известно около 100 элементов. Примерами элементов являются золото, серебро, медь и кислород.

Химическая комбинация двух или более элементов называется соединением (рис. 1–1).

Рис. 1–1. Химическая комбинация двух или более элементов называется соединением. Молекула — это химическая комбинация двух или более атомов. Примерами являются вода (Н₂О) и соль (NaCl).

Соединение может быть разделено химическим, но не механическим способом.

Примерами соединений являются вода, которая состоит из кислорода и водорода, и поваренная соль, состоящая из натрия и хлора. Наименьшая частица соединения, которая еще сохраняет его свойства, называется молекулой. Молекула — это химическая комбинация двух или более атомов. Атом — это наименьшая частица элемента, сохраняющая характеристики элемента.

Комбинация элементов и соединений, не вступивших в химическую реакцию, называется смесью. Примерами смесей являются воздух, состоящий из кислорода, азота, углекислого газа и других газов, и соленая вода, которая состоит из соли и воды.

1–1. Вопросы

Атом является наименьшей частицей элемента, сохраняющей его характеристики. Атомы различных элементов отличаются друг от друга. Поскольку существует свыше 100 различных элементов, то существует и свыше 100 различных видов атомов.

Каждый атом имеет ядро. Ядро расположено в центре атома. Оно содержит положительно заряженные частицы — протоны и незаряженные частицы — нейтроны. Отрицательно заряженные частицы — электроны вращаются вокруг ядер (рис. 1–2).