Электроника для начинающих

 Горячие резисторы

При включении напряжения питания через резистор с сопротивлением 220 Ом будет протекать ток величиной порядка 50 мА. Если напряжение питания равно 12 В, то мощность, выделяемая на резисторе, составит порядка 0,6 Вт. В случае использования резистора мощностью 0,125 Вт это приведет к его перегрузке, он достаточно сильно разогреется и может сгореть. Если же вы примените резистор мощностью 0,25 Вт, то он тоже разогреется, но вероятность его перегорания будет мала, если, конечно, вы не будете удерживать кнопку в нажатом состоянии более 2 с.

Не включайте схему без подключенной катушки! Это может привести к тому, что через светодиоды начнет проходить ток величиной более 50 мА

Когда вы нажмете на кнопку, один из светодиодов кратковременно вспыхнет. Когда вы отпустите кнопку, должен вспыхнуть другой светодиод.

Что же происходит? Катушка обладает индуктивностью, а это означает, что она реагирует на любые быстрые изменения протекающего тока. Сначала она противодействует току и в течение этого кроткого времени она препятствует прохождению большей части тока. Естественно, что ток выбирает другой путь и проходит через светодиод D1, который на схеме показан слева. (Светодиод D2 не реагирует, поскольку он пропускает ток только в противоположном направлении).

Тем временем разность потенциалов преодолевает индукцию катушки. Когда влияние индукции исчезает, сопротивление катушки становится не более 10 Ом, и теперь ток может протекать через катушку, а через светодиод пойдет настолько малый ток, что он погаснет.

Когда вы отключаете напряжение питания, катушка будет реагировать снова. Она сопротивляется любому резкому изменению. После отключения тока катушка какое-то время активно старается его сохранить, поскольку магнитное поле исчезает и преобразует свою энергию обратно в электрический ток. Этот остаточный ток истощается сам по себе, проходя через светодиод D2, который находится справа.

Другими словами катушка способна запасать некоторое количество энергии в виде магнитного поля. Точно таким же образом конденсатор запасает энергию между двумя металлическими пластинами; разница состоит в том, что катушка сначала препятствует прохождению тока, а затем дает возможность ему протекать, а конденсатор вначале поглощает ток, а затем препятствует его прохождению.

Чем больше витков имеется в вашей катушке, тем большей индуктивностью она обладает, заставляя светиться светодиоды более ярко.

Для проверки вашего понимания фундаментальных основ электричества далее приведен один из последних вариантов данного эксперимента. Отключите резистор с сопротивлением 220 Ом и замените его резистором 1 кОм (чтобы защитить ваш светодиод при длительном пропускании электрического тока).

Отсоедините катушку и замените его конденсатором большой мощности порядка 4700 мкФ. (Будьте внимательны, чтобы соблюсти полярность его подключения). Что вы увидите, когда будете нажимать кнопку? Следует помнить, чтобы получить нужный эффект, вы должны удерживать кнопку нажатой буквально несколько секунд. А что вы увидите, когда отпустите кнопку? Следует помнить, что поведение конденсатора противоположно поведению катушки.

Концепция переменного тока

Рассмотрим простой воображаемый эксперимент. Предположим, что вы установили таймер 555 для передачи потока импульсов через катушку. Это примитивная форма переменного тока.

Вы можете представить, что индукция катушки будет влиять на поток импульсов в зависимости от их длительности и от величины индуктивности самой катушки. Если импульсы слишком короткие, то индукция катушки будет их блокировать. Может быть, если мы точно настроим длительность импульса, то она будет соответствовать постоянной времени катушки. В этом случае мы можем «настроить» катушку, чтобы она давала «частоте» проходить через себя.

А что случится, если мы заменим катушку конденсатором?

Когда импульсы будут иметь слишком большую длительность по сравнению с постоянной времени конденсатора, то он будет препятствовать их прохождению, потому что у него будет достаточно времени, чтобы полностью зарядиться. Но если импульсы короче, то конденсатор может заряжаться и разряжаться ритмично вместе с импульсами, и будет казаться, что он пропускает их через себя.