...как юный разрушитель превращается в юного радиолюбителя.
Добавлено: Пн фев 06, 2017 2:04 am
Однажды в комнате у сына, мальчика десяти лет, я с ужасом обнаружил раскуроченный паяльник. Мой старенький паяльник! Он у меня лежал как резервный. Выдохнул! Начинаю выяснять: зачем?! Оказывается, это было сделано для того, чтобы добыть нихром для создания выжигательного аппарата по дереву. Беседую, выясняю… В голове «каша» из роликов с ютуба, ампер и вольт. «Кашу» надо разгребать! Начинаю! В помощь приглашается мой старший сын, студент химического факультета МГУ.
У большинства из нас есть дети, внуки, и наверняка хочется передать им свой интерес и любовь к радио. Но с чего начать? Как маленькому мастеру наглядно объяснить достаточно сложные для него вещи? Мы попробовали, и вот что получилось.
Каждый, кто начинает заниматься электротехникой или электроникой, обязан знать и понимать Закон Ома. Его знание позволит нам легко определять значения силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи.
А если не знаешь закон Ома – беда: ты не только не сможешь создать собственную электрическую схему (даже простую), но и запросто испортишь устройство, с которым будешь работать. А иногда это может оказаться опасным для жизни.
Закон Ома формулируется очень просто:
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению» - это значит, что чем больше напряжение, тем выше сила тока.
«обратно пропорциональна его сопротивлению» - значит, чем больше сопротивление, тем ниже сила тока.
Математически это выражается простой формулой:
где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.
Теперь разбираемся с понятиями: что такое сила тока, напряжение и сопротивление?
Электрический ток – это движение заряженных частиц (электронов) в проводнике. Его можно сравнить с движением воды по трубе.
Количество заряженных частиц, проходящее через сечение проводника за единицу времени, называется силой тока. Это как скорость потока воды: например, сколько литров вытекает из трубы за секунду.
Если один конец трубы с водой оказывается выше другого, то вода под давлением начинает течь от верхнего конца к нижнему. Причём, играет роль разность высот: чем она больше, тем больше давление воды. Так вот, напряжение на концах участка цепи можно сравнить с разностью высот двух концов трубы с водой.
А что такое сопротивление? Это свойство проводника оказывать сопротивление току, по-другому и не скажешь. Через один проводник ток идёт легко, через другой – электроны «протискиваются» с трудом. Это значит, что у первого проводника сопротивление маленькое, а у второго - большое.
Если представить две трубы, первая – с большим диаметром, а вторая – с маленьким, то становится понятно, что при одном и том же напоре воды через первую будет протекать больше воды, чем через вторую. Проводник с большим сопротивлением – как труба с маленьким диаметром.
Чтобы показать это на практике, создаём простую установку.
А теперь, быстро выливаем воду в «воронку» и засекаем время.
Останавливаем секундомер, как только воронка опустеет. У нас получилось, что стакан воды (примерно 250 мл) перетекает из «воронки» в бутылку за 12 секунд
Теперь посмотрим, как высота воронки влияет на время. Опустим воронку:
Снова выльем то же количество воды в воронку и засечём время. На этот раз у нас получилось 17 секунд.
Вода стала течь по трубке медленнее. Через сечение трубки за то же время стало проходить меньше воды.
Что это означает для электрического тока? Меньше напряжение (высота) – меньше сила тока (скорость потока воды). И наоборот, больше напряжение – больше сила тока.
В следующем эксперименте, добавим «сопротивление». Перетянем гибкую трубку хомутом. Вот так:
Снова выльем то же количество воды в воронку и засечём время. Получилось 22 секунды.
Без хомута 17 секунд – с хомутом 22 секунды. Хомут уменьшил в одном месте сечение трубки и создал сопротивление току воды. Увеличилось сопротивление – уменьшилась сила тока!
А теперь берем в руки паяльник.
Сначала получилось что-то такое:
Вот такая экспериментальная установка получилась в результате:
Теперь можно перейти к измерениям.
Мы взяли первый резистор с сопротивлением R1 = 1 кОм. По показаниям вольтметра выставили напряжение на нём, равное 10 В. Проверили показания амперметра – сила тока оказалась равной 10 мА.
Ура! Кажется, получилось. Закон Ома выполняется.
Попробуем увеличить сопротивление. Поменяем резистор на другой с сопротивлением R2 = 1,5 кОм. Напряжение пока оставим неизменным.
Смотрим на амперметр и видим, что сила тока уменьшилась до 7 мА.
Мы увидели, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Это похоже на ту ситуацию, когда мы перетягивали хомутом гибкую трубку и таким образом уменьшали поток воды в трубке.
Снова установим первый резистор 1 кОм и попробуем посмотреть, как зависит сила тока от напряжения.
Следя за показаниями вольтметра, уменьшаем напряжение на резисторе в 2 раза, т.е. до 5 В.
Смотрим на амперметр. Теперь он показывает 5 мА, т. е. сила тока тоже уменьшилась в 2 раза!
Уменьшили напряжение – уменьшилась сила тока. Тут можно вспомнить опыт с водой: опускаем воронку (уменьшается высота) – уменьшается поток воды. Результаты наших экспериментов занесли в таблицу:
Чтобы проверить как все понялось, придумали задачку.
Во время межгалактического перелёта произошёл сбой в навигационной системе космического корабля, и он стремительно приближается к чёрной дыре. Нужно срочно починить один из приборов. Для его правильной работы необходимо, чтобы при напряжении 10 В сила тока в цепи составляла 4 мА. Ваша задача – как можно быстрее подобрать резистор с нужным сопротивлением, ведь от этого зависит спасение экипажа.:help:
Проверяем на нашем стенде, всё работает. Ура!!! Мы спасены!!! :dance2:
После такого разъяснения закон Ома был усвоен, думаю, навсегда. Все это делалось несколько вечеров, как только понимал, что мальчик уставал, сразу закруглялись, зато на следующий день сам просил продолжить.
Когда закончили, спросил, что будем делать дальше, ответ - ламповый усилитель!!! :-D
У большинства из нас есть дети, внуки, и наверняка хочется передать им свой интерес и любовь к радио. Но с чего начать? Как маленькому мастеру наглядно объяснить достаточно сложные для него вещи? Мы попробовали, и вот что получилось.
Каждый, кто начинает заниматься электротехникой или электроникой, обязан знать и понимать Закон Ома. Его знание позволит нам легко определять значения силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи.
А если не знаешь закон Ома – беда: ты не только не сможешь создать собственную электрическую схему (даже простую), но и запросто испортишь устройство, с которым будешь работать. А иногда это может оказаться опасным для жизни.
Закон Ома формулируется очень просто:
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению» - это значит, что чем больше напряжение, тем выше сила тока.
«обратно пропорциональна его сопротивлению» - значит, чем больше сопротивление, тем ниже сила тока.
Математически это выражается простой формулой:
где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.
Теперь разбираемся с понятиями: что такое сила тока, напряжение и сопротивление?
Электрический ток – это движение заряженных частиц (электронов) в проводнике. Его можно сравнить с движением воды по трубе.
Количество заряженных частиц, проходящее через сечение проводника за единицу времени, называется силой тока. Это как скорость потока воды: например, сколько литров вытекает из трубы за секунду.
Если один конец трубы с водой оказывается выше другого, то вода под давлением начинает течь от верхнего конца к нижнему. Причём, играет роль разность высот: чем она больше, тем больше давление воды. Так вот, напряжение на концах участка цепи можно сравнить с разностью высот двух концов трубы с водой.
А что такое сопротивление? Это свойство проводника оказывать сопротивление току, по-другому и не скажешь. Через один проводник ток идёт легко, через другой – электроны «протискиваются» с трудом. Это значит, что у первого проводника сопротивление маленькое, а у второго - большое.
Если представить две трубы, первая – с большим диаметром, а вторая – с маленьким, то становится понятно, что при одном и том же напоре воды через первую будет протекать больше воды, чем через вторую. Проводник с большим сопротивлением – как труба с маленьким диаметром.
Чтобы показать это на практике, создаём простую установку.
А теперь, быстро выливаем воду в «воронку» и засекаем время.
Останавливаем секундомер, как только воронка опустеет. У нас получилось, что стакан воды (примерно 250 мл) перетекает из «воронки» в бутылку за 12 секунд
Теперь посмотрим, как высота воронки влияет на время. Опустим воронку:
Снова выльем то же количество воды в воронку и засечём время. На этот раз у нас получилось 17 секунд.
Вода стала течь по трубке медленнее. Через сечение трубки за то же время стало проходить меньше воды.
Что это означает для электрического тока? Меньше напряжение (высота) – меньше сила тока (скорость потока воды). И наоборот, больше напряжение – больше сила тока.
В следующем эксперименте, добавим «сопротивление». Перетянем гибкую трубку хомутом. Вот так:
Снова выльем то же количество воды в воронку и засечём время. Получилось 22 секунды.
Без хомута 17 секунд – с хомутом 22 секунды. Хомут уменьшил в одном месте сечение трубки и создал сопротивление току воды. Увеличилось сопротивление – уменьшилась сила тока!
А теперь берем в руки паяльник.
Сначала получилось что-то такое:
Вот такая экспериментальная установка получилась в результате:
Теперь можно перейти к измерениям.
Мы взяли первый резистор с сопротивлением R1 = 1 кОм. По показаниям вольтметра выставили напряжение на нём, равное 10 В. Проверили показания амперметра – сила тока оказалась равной 10 мА.
Ура! Кажется, получилось. Закон Ома выполняется.
Попробуем увеличить сопротивление. Поменяем резистор на другой с сопротивлением R2 = 1,5 кОм. Напряжение пока оставим неизменным.
Смотрим на амперметр и видим, что сила тока уменьшилась до 7 мА.
Мы увидели, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Это похоже на ту ситуацию, когда мы перетягивали хомутом гибкую трубку и таким образом уменьшали поток воды в трубке.
Снова установим первый резистор 1 кОм и попробуем посмотреть, как зависит сила тока от напряжения.
Следя за показаниями вольтметра, уменьшаем напряжение на резисторе в 2 раза, т.е. до 5 В.
Смотрим на амперметр. Теперь он показывает 5 мА, т. е. сила тока тоже уменьшилась в 2 раза!
Уменьшили напряжение – уменьшилась сила тока. Тут можно вспомнить опыт с водой: опускаем воронку (уменьшается высота) – уменьшается поток воды. Результаты наших экспериментов занесли в таблицу:
Чтобы проверить как все понялось, придумали задачку.
Во время межгалактического перелёта произошёл сбой в навигационной системе космического корабля, и он стремительно приближается к чёрной дыре. Нужно срочно починить один из приборов. Для его правильной работы необходимо, чтобы при напряжении 10 В сила тока в цепи составляла 4 мА. Ваша задача – как можно быстрее подобрать резистор с нужным сопротивлением, ведь от этого зависит спасение экипажа.:help:
Проверяем на нашем стенде, всё работает. Ура!!! Мы спасены!!! :dance2:
После такого разъяснения закон Ома был усвоен, думаю, навсегда. Все это делалось несколько вечеров, как только понимал, что мальчик уставал, сразу закруглялись, зато на следующий день сам просил продолжить.
Когда закончили, спросил, что будем делать дальше, ответ - ламповый усилитель!!! :-D