Einige Fragen zu grundlegenden Konzepten in der Elektronik

Das erste, was Sie tun müssen, ist, Ampere und Volt zu verstehen, dann wird alles klarer. Elektrische Energie ist nicht wie ein zugeführter Stoff, sondern ein Strom. Die Elektronen bewegen sich in einem Stromkreis und wenn sie Dinge passieren, bewirken sie Dinge. Es ist ein bisschen wie ein Hydrauliksystem, bei dem eine Pumpe Flüssigkeit durch ein System drückt und sie durch Hydraulikmotoren usw. zum Laufen bringt. Damit sich die Elektronen im Kreis drehen können, muss es eine Schleife geben. Die Batterie ist wie eine Pumpe, die sie herumschiebt. Sie fließen vom Hochdruck (am Ausgang „Pumpe“) zum Niederdruck (Rücklauf „Punp“). Es spielt keine Rolle, wie viel Druck im System herrscht, was zählt, ist, wie viel Druckunterschied zwischen einem Ende und dem anderen besteht, das ist es, was die Elektronen dazu zwingt, sich zu bewegen. Der Begriff dafür „ Es ist mühsam, sich immer wieder auf den Unterschied zwischen einem Punkt und einem anderen beziehen zu müssen, wenn wir über die Spannung an einem bestimmten Punkt im Stromkreis sprechen möchten, also WÄHLEN wir einfach einen geeigneten Punkt im Stromkreis (oft, aber nicht immer der negative Versorgungsanschluss). ) NENNEN SIE ES 0V. Wenn wir dann sagen, dass am Ausgang 10 V anliegen, bedeutet dies "10 V Differenz zwischen dem Ausgang und dem 0-V-Punkt". Es ist mühsam, sich immer wieder auf den Unterschied zwischen einem Punkt und einem anderen beziehen zu müssen, wenn wir über die Spannung an einem bestimmten Punkt im Stromkreis sprechen möchten, also WÄHLEN wir einfach einen geeigneten Punkt im Stromkreis (oft, aber nicht immer der negative Versorgungsanschluss). ) NENNEN SIE ES 0V. Wenn wir dann sagen, dass am Ausgang 10 V anliegen, bedeutet dies "10 V Differenz zwischen dem Ausgang und dem 0-V-Punkt".

Um zu beantworten, warum Strom in entgegengesetzter Richtung zu Elektronen fließt, haben Spalter-Wissenschaftler in den frühen Tagen der Elektrizität herausgefunden, dass die seltsamen Effekte, die im Labor beobachtet wurden (wenn Drahtspulen, die zwischen Metallplatten in Säure verbunden sind, Magnetfelder erzeugen), erzeugt werden müssen durch etwas, das durch den Draht fließt. Sie dachten auch, dass es eine Kraft geben muss, die den Fluss verursachte. Sie nannten die Kraft "Spannung" und den Fluss "Strom". Sie wussten zu diesem Zeitpunkt nicht, um welche Partikel es sich handelte, also trafen sie eine willkürliche Entscheidung und ordneten + und - der Spannung und einer Richtung der Strömung zu. Es stellt sich heraus, dass Elektronen tatsächlich in die andere Richtung fließen, aber es spielt keine Rolle, die ganze Mathematik funktioniert und es ist zu spät, es jetzt zu ändern.

Wechselstrom wird oft von einer rotierenden Maschine erzeugt, die Magnete und Drahtspulen verwendet. Wenn sich die Maschine dreht, bewirken die Magnete, dass ein sich ständig änderndes Magnetfeld durch die Spulen geht. Während einer Umdrehung kehrt sich die Richtung des Magnetflusses um und kehrt in den Ausgangszustand zurück. Dies induziert unterschiedliche Spannungen über den Spulen. Die Spannung ändert sich von 0, baut sich auf und fällt dann, kehrt die Polarität um, steigt und fällt dann wieder auf null ab. Dieser Zyklus wiederholt sich. Die Verwendung von Wechselstrom bei der Stromübertragung hat einige Vorteile, da es einfach ist, einen Transformator zu verwenden, um die Spannung zu ändern. Bei einem DC-System ist dies komplexer, aber durch moderne Elektronik ist es jetzt einfacher, eine DC-Spannung in eine andere umzuwandeln, und DC-Übertragungssysteme werden immer beliebter.

1. Warum fließt Strom von positiv nach negativ, wenn Elektronen von negativ nach positiv fließen? Ich dachte, Strom sei der Fluss von Elektronen.

Stromflusskonvention wurde vor der Entdeckung des Elektrons etabliert. Es gab eine 50/50-Chance, richtig zu raten. Sie taten es nicht! Wir verwenden immer noch die positive zu negative Stromflusskonvention, behalten aber im Hinterkopf, dass der Elektronenfluss die entgegengesetzte Richtung ist.

2. Ich denke, Frage 1 wird dies beantworten, aber warum müssen Sie beide Seiten positiv und negativ verbinden, um etwas mit Strom zu versorgen? zB LED.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Offener Stromkreis.

Der Strom fließt in einem Stromkreis . Wenn Sie an Ihr LED-Beispiel denken, kann die Batterie keine Ladung liefern, ohne dass sie zum anderen Anschluss zurückkehrt, da sie sonst Elektronen gewinnen oder verlieren würde, wenn das Ungleichgewicht immer größer wird. Den Atomen würde das nicht gefallen!

Das andere Problem mit Ihrer Idee ist, dass wir niemals etwas abschalten könnten!

3. Warum steigt und fällt die Spannung in einem Wechselstromkreis ständig?

Per Definition ist es wechselnde Polarität. Der Wechsel erfolgt „natürlich“ in vielen rotierenden Maschinen wie z. B. Lichtmaschinen. Wenn sich die Wicklungen durch das Magnetfeld bewegen, steigen und fallen die Spannungen und Ströme als Sinus des Winkels zwischen der Wicklung und dem Magnetfeld. Das Muster wiederholt sich alle 180°, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen (Polarität).

4. Ich habe gehört, dass Masse im Grunde die negative Seite der Stromquelle ist, da sie 0 Volt (Potential) hat, aber ich dachte, wenn der gesamte Stromkreis von einer 1,5-Volt-Batterie gespeist wird, hat er rundum 1,5 Volt.

Bei der Vermessung des Landes muss ein Vermesser eine Referenzhöhe auswählen, die sein „Nullpunkt“ oder Bezugspunkt ist. Die Höhe jedes anderen Punktes wird darüber oder darunter gemessen. Sie kann, wenn es passt, den Meeresspiegel als Standardreferenz verwenden.

In einem Stromkreis wählen wir einen Punkt als Null oder Masse. Normalerweise ist es der Minuspol der Batterie (wie bei einem elektrischen System eines Autos), aber es kann auch der Pluspol sein (bekanntermaßen beim alten 6-V-VW-Käfer) und in einigen Fällen benötigen wir eine Split-Rail-Stromversorgung und wir können die mittlere Eins „Null“ nennen. und haben diesbezüglich ein '+' und '-'.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Abbildung 2. Spannungen um einen Stromkreis.

Hier haben wir eine einfache Schaltung. Wir möchten eine 6-V-Lampe mit einer 9-V-Batterie versorgen. Wenn wir die beiden direkt verbinden, wird die Glühbirne durchbrennen, weil ein zu hoher Strom fließt. Durch Hinzufügen eines Vorwiderstands können wir den Strom zur Lampe auf einen sicheren Wert begrenzen. Wir haben ein „Erdungs“-Symbol auf dem Minuspol der Batterie angebracht, um anzuzeigen, dass wir uns auf unsere Messungen von diesem Punkt aus beziehen. 'A' zeigt +9 V relativ zur Masse des Schaltkreises an. 'B' wird wegen des Teilereffekts der 100-Ω- und 200-Ω-Widerstände + 6 V in Bezug auf Masse anzeigen. 'G' zeigt 0 V an. In Ihrem 1,5-V-Batteriebeispiel haben Sie eine ähnliche Konfiguration und Sie erhalten nicht 1,5 V 'rundum'.

Wenn schließlich die gemeinsame Schaltung mit Erde verbunden ist (wie in The Earth), nehmen wir dies als echte Null Volt an, ähnlich wie der Vermesser den Meeresspiegel als absolute Referenz verwenden könnte.

Abbildung 1. Das Gebäude auf dem Boden und in den Weltraum geschossen. In der räumlichen Situation (elektrisch isoliert) können wir jede Etage als „Erdgeschoss“ bezeichnen.