Введение в электронику - [11]

При перемещении электронов по цепи они встречают сопротивление. Проходя через нагрузку, электроны теряют энергию. Отданная энергия называется падением напряжения (рис. 3-24).

Рис. 3-24. Энергия, поглощенная цепью при прохождении тока через нагрузку (сопротивление), называется падением напряжения. Падение напряжения имеет место при протекании тока в цепи.

В большинстве случаев энергия отдается в виде тепла. Энергия, которую теряют электроны в цепи, равна энергии, сообщаемой им источником.

Еще раз повторим, что энергия, введенная в цепь, называется приложенным напряжением. Энергия, выделяемая в цепи на нагрузке, называется падением напряжения.

Падение напряжения имеет место, когда в цепи течет ток. Ток течет по цепи от отрицательного полюса к положительному. Внутри источника напряжения ток течет от положительного электрода к отрицательному.

Падение напряжения в цепи равно приложенному к цепи напряжению, так как энергия не может создаваться или уничтожаться, а только переходит из одной формы в другую. Если 12-вольтовый источник подсоединен к 12-вольтовой лампе, то источник напряжения обеспечивает приложенное напряжение 12 вольт, а на лампе происходит падение напряжения 12 вольт. Вся энергия потребляется в цепи. Если две одинаковые 6-вольтовые лампы подсоединены последовательно к тому же 12-вольтовому источнику (рис. 3-25), то на каждой лампе происходит падение напряжения 6 вольт, а общее падение напряжения равно 12 вольт.

Рис. 3-25.На каждой из двух одинаковых 6-вольтовых ламп, подключенных к источнику 12 вольт, происходит одинаковое падение напряжения по 6 вольт.

Если две разные лампы соединены последовательно, например как 9-вольтовая и 3-вольтовая лампы (рис. 3-26), то на 9-вольтовой лампе происходит падение напряжения 9 вольт, а на 3-вольтовой лампе — 3 вольта. Сумма падений напряжения равна приложенному напряжению 12 вольт.

Рис. 3-26.Когда две лампы, рассчитанные на различное напряжение последовательно подсоединены к 12-вольтовому источнику, падение напряжения на каждой лампе будет разным, в зависимости от напряжения, на которое рассчитана лампа, и ее сопротивления.

3–4. Вопросы

1. Что такое приложенное напряжение?

2. Что такое падение напряжения?

3. Если два равных сопротивления подсоединены последовательно к источнику напряжения, то каковы падения напряжений на каждом из сопротивлений?

3-5. ЗАЗЕМЛЕНИЕ КАК УРОВЕНЬ ОТСЧЕТА НАПРЯЖЕНИЯ

Земля — это термин, используемый для обозначения нулевого потенциала. Все другие потенциалы являются либо положительными, либо отрицательными по отношению к земле.

Все электрические цепи и приборы заземлены с помощью защитного заземления. Следовательно, между любыми двумя приборами или цепями не существует разности потенциалов, и, следовательно, не будет течь ток. Все цепи связаны с общей точкой на распределительном щитке (который содержит размыкатели или предохранители) (рис. 3-27).

Рис. 3-27.В домовом распределительном щитке все цепи связаны с общей точкой (нейтральной шиной).

Эта общая точка (нейтральная шина) соединена толстым медным проводом с медным стержнем, закопанным в землю или прикреплена к водопроводной трубе. Заземление защищает пользователя от электрического поражения в случае ошибочного соединения.

Защитное заземление используется и в автомобилях. Здесь в качестве земли используется шасси автомобиля. Это можно проверить, посмотрев, куда подсоединены провода от аккумулятора. Обычно отрицательный электрод прикручен болтом прямо к раме автомобиля. Эта и любая другая точка на раме автомобиля рассматривается как земля. Земля служит частью общей электрической цепи.

Таким образом, земля определяется как нулевая точка, относительно которой измеряются все напряжения. Следовательно, напряжение в любой точке цепи может быть измерено по отношению к земле. Измеренное напряжение может быть положительным и отрицательным по отношению к земле.

В больших корпусах электронного оборудования шасси или металлический корпус также служит землей (точкой отсчета), как и в автомобиле. В небольших электронных устройствах, которые используют пластмассовый корпус, все компоненты связаны с печатной платой. В этом случае землей является медная подложка печатной платы, которая работает как общая точка цепи.

3–5. Вопросы

1. Для чего используется заземление?

2. Что является целью заземления?

3. Как электрическая земля используется в автомобиле?

4. Как электрическая земля используется в корпусах электронного оборудования?

5. Какую функцию выполняет земля при проведении измерений напряжения в электронике?

РЕЗЮМЕ

• Напряжение возникает при одновременном возникновении избытка и недостатка электронов на разных концах проводника.

• Источник напряжения обеспечивает способ преобразования некоторых видов энергии в электрическую.

• Шестью основными источниками напряжения являются: трение, магнетизм, химический, свет, тепло и давление.

• Магнетизм является основным методом, используемым для получения напряжения.

• Химические элементы являются вторым основным методом получения напряжения.

• Напряжение может также быть использовано для получения магнетизма, химических реакций, света, тепла и давления.