Электроника для начинающих

Наиболее широко используемым металлом для их производства является медь, потому что она является металлом с наименьшим удельным сопротивлением, уступая только серебру, которое не используется, так как имеет очень высокую стоимость. Электрические кабели, которые мы будем использовать для наших экспериментов, в основном будут иметь жесткий сердечник, который образован из цельной медной проволоки, покрытой резиновой или пластиковой защитной оболочкой. Эти провода отлично подходят для использования с макетной платой (или Breadboard), но они не очень подходят для создания более прочных цепей, потому что могут легко порваться при вибрациях и нагрузках.

Для изготовления катушек используются медные проволоки, покрытые слоем специальной изолирующей эмали, которая удаляется с помощью лезвия бритвы или наждачной бумаги.

Для подключения различных цепей или внешних компонентов, таких как реле, потенциометры, лампочки, светодиоды, переключатели, разъемы, наиболее подходящими являются плетеные кабели из тонких медных проволок. Эти кабели являются гибкими, могут без труда гнуться и более устойчивык механическим нагрузкам. Иногда в одной оболочке могут находиться несколько кабелей. Внутренний провод называют сердечником или жилой.

Рис. 2.35. Электрические провода: с жестким сердечником (А), плетеный (В), коаксиальный (С), эмалированный (D), многожильный (Е)

Коаксиальные кабели образованы центральным изолированным проводом с жестким сердечником или имеют плетеную структуру, покрытую медной оболочкой, а затем еще одной изолирующей оболочкой. Внешняя оплетка коаксиальных кабелей необходима для защиты от внешних взаимодействий, которые могут создавать помехи. Внутри коаксиального кабеля может находиться одна или более жил. Коаксиальные кабели, используемые с высокочастотными сигналами, не могут рассматриваться как обычные соединения, потому что они имеют некоторое сопротивление и емкость: аспекты, которые нельзя игнорировать при проектировании цепей для радио или для высоких частот.

Сечение кабеля влияет на максимальный ток, который может в нем циркулировать, то есть на скорость электрического тока в кабеле. Ток, протекающий в кабеле, имеет тенденцию располагаться близко к поверхности проводника: кабель, образованный переплетением нескольких проводников, будет иметь более низкое сопротивление по сравнению с одножильным кабелем того же сечения. Как правило, чем больше сечение кабеля, тем ниже сопротивление и тем больше мощность, которую можно через него пропустить. Для постоянных токов также необходимо учитывать кабели и их сечения. Если кабель будет иметь недостаточное сечение, то его сопротивление будет больше, чем требуется, и большой ток в цепи может привести к непредвиденным перепадам напряжения. Вы когда-нибудь замечали, какие большие электрические кабели подключены к 12-вольтовой батарее автомобиля или мотоцикла? Эти кабели такие толстые именно по этой причине!

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности – это простой компонент, представляющий собой накрученный на катушку электрический провод. С точки зрения электрического тока катушки индуктивности ведут себя противоположным образом по сравнению с конденсаторами. В то время как конденсаторы останавливают постоянный ток, пропуская переменный, катушки индуктивности пропускают постоянные токи, но противостоят переменным. По мере увеличения частоты тока катушка индуктивности ведет себя подобно резистору, сопротивление которого возрастает с ростом частоты тока. Ток, циркулирующий в катушке, создает электромагнитное поле, которое влияет на силу того же тока, препятствуя любому его изменению. Катушки накапливают энергию при помощи созданного ими электромагнитного поля и могут высвобождать ее для поддержания величины тока в цепи, если он больше не поступает.

Катушки индуктивности можно купить или сделать самостоятельно: достаточно обернуть эмалированный медный провод вокруг бумажного цилиндра, который может содержать или не содержать металлический либо ферритовый сердечник. Для построения катушек можно следовать некоторым правилам, указывающим должный размер компонента. Типичными параметрами являются: сечение проволоки, диаметр катушки, длина катушки, число витков, интервал и форма обмотки.

Рис. 2.36. Катушка индуктивности и ее обозначение, напоминающее закрученный провод. Катушку можно сравнить со скрученным шлангом

Такая способность противостоять электрическому току характеризуется индуктивностью и измеряется в генри (Гн), в честь американскогоученого-физика XIX века Джозефа Генри. Нам чаще придется иметь дело с долями генри (мили- и микро-). Наличие сердечника повышает индуктивность катушки и ее уровень качества: параметр, обозначенный буквой Q, полезен для определения, насколько эффективна катушка. Высокое значение Q указывает на то, что катушка будет медленнее приглушать колебания.