Введение в электронику

Когда свободные электроны перемещаются по цепи, они встречают на своем пути атомы, которые не очень охотно уступают им дорогу. Это противодействие потоку электронов (току) называется сопротивлением (R).

Каждый материал обладает некоторым сопротивлением или противодействием току. Степень сопротивления материала зависит от его размера, формы и температуры.

Материалы с низким сопротивлением называются проводниками. Проводники содержат много свободных электронов и оказывают малое сопротивление току. Как упоминалось раньше, серебро, медь, золото и алюминий являются примерами хороших проводников.

Материалы с высоким сопротивлением называются изоляторами. Изоляторы содержат немного свободных электронов и оказывают высокое сопротивление току. Как упоминалось ранее, стекло, резина и пластмасса являются примерами хороших изоляторов.

Сопротивление измеряется в омах (Ом), эта единица названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1787–1854). Один ом — это такое сопротивление, которое позволяет течь току в один ампер при приложенном напряжении в один вольт. Символом, обозначающим ом, является греческая буква омега (Ω).

1–5. Вопросы

РЕЗЮМЕ

• Материей является все, что заполняет окружающее нас пространство.

• Материя может быть элементом или соединением.

• Элемент является основным строительным материалом природы.

• Соединение — это комбинация двух или более элементов.

• Молекула — это наименьшая частица соединения, которая сохраняет его свойства.

• Атом — это наименьшая частица материи, которая сохраняет структуру элемента.

• Атом состоит из ядра, содержащего протоны и нейтроны. Он также содержит электроны, находящиеся на орбитах вокруг ядра.

• Протоны имеют положительный заряд, электроны имеют отрицательный заряд, а нейтроны не имеют заряда.

• Атомный номер элемента — это число протонов в ядре.

• Атомная масса элемента является суммой масс протонов и нейтронов.

• Орбиты, по которым движутся электроны, называются оболочками.

• Внешняя оболочка атома называется валентной оболочкой.

• Число электронов на валентной оболочке называется валентностью.

• Атом, который имеет одинаковое число протонов и электронов, называется электрически нейтральным.

• Процесс, при котором атом присоединяет или теряет электроны, называется ионизацией.

• Поток электронов называется током.

• Ток обозначается символом I.

• Заряд 6 280 000 000 000 000 000 электронов называется кулон.

• Ток в один ампер означает, что через данную точку за одну секунду проходит один кулон заряда.

• Ампер обозначается символом А.

• Ток измеряется в амперах.

• Электрический ток течет через проводник при наличии избытка электронов на одном конце проводника и дефицита на другом конце.

• Источник, обеспечивающий избыток электронов, характеризуется потенциалом или электродвижущей силой.

• Потенциал или электродвижущая сила связаны с напряжением.

• Напряжение — это сила, перемещающая электроны в цепи.

• Для обозначения напряжения используется символ Е.

• Единицей измерения напряжения является вольт (В).

• Сопротивление — это противодействие току.

• Сопротивление обозначается символом R.

• Все материалы оказывают некоторое сопротивление току.

• Сопротивление материала зависит от размеров материала, его формы и температуры.

• Проводники — это материалы с низким сопротивлением.

• Изоляторы — это материалы с высоким сопротивлением.

• Сопротивление измеряется в омах (Ом).

• Для обозначения омов используется греческая буква омега (Ω).

Глава 1. САМОПРОВЕРКА

Глава 2. Ток

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

Атом был определен как наименьшая частица элемента. Он состоит из электронов, протонов и нейтронов.

Электроны отрываются от атомов и перемещаются по проводнику, образуя электрический ток.

В этой главе рассматривается, как электроны отрываются от атомов для образования электрического тока, и вводится краткая математическая запись, позволяющая работать с очень малыми и очень большими числами.

Два электрона вместе или два протона вместе представляют собой одноименные заряды. Подобные заряды сопротивляются сближению и стремятся удалиться друг от друга. Процесс называется отталкиванием. Первый закон взаимодействия электростатических зарядов гласит: одноименные заряды отталкиваются друг от друга (рис. 2–1).

Рис. 2–1. Основные законы взаимодействия электростатических зарядов.

Согласно второму закону взаимодействия электростатических зарядов, разноименные заряды притягиваются друг к другу.

Отрицательные электроны притягиваются к положительным протонам в ядре атома. Эта сила притяжения уравновешивается центростремительной силой, обусловленной вращением электронов вокруг ядра. В результате электрон остается на орбите и не падает на ядро.

Величина сил притяжения и отталкивания, действующих между двумя электрически заряженными телами, зависит от двух, факторов: их зарядов и расстояния между ними.

Отдельный электрон имеет заряд, который слишком мал для практического использования. Для измерения заряда принята единица, называемая кулоном (Кл), которая названа в честь Шарля Кулона. Электрический заряд (Q) 6 280 000 000 000 000 000 электронов (шесть квинтиллионов 280 квадриллионов или 6,28 х 10¹⁸) составляет один кулон.

1 Кл = 6,28 х 10¹⁸ электронов

Электрические заряды создаются смещением электронов. Когда имеет место избыток электронов в одной точке и дефицит электронов в другой точке, между этими точками существует разность потенциалов. Когда существует разность потенциалов между двумя заряженными телами, соединенными проводником, электроны будут течь по проводнику. Этот поток электронов называется током.