Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα αποτελούν αναπόσπαστο μέρος σχεδόν κάθε τεχνολογικής προόδου που σημειώνεται στη ζωή μας σήμερα. Τηλεόραση, ραδιόφωνο, τηλέφωνα και υπολογιστές έρχονται αμέσως στο μυαλό.
Όμως, τα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούνται επίσης σε αυτοκίνητα, συσκευές κουζίνας, ιατρικό εξοπλισμό και βιομηχανικούς ελέγχους. Στην καρδιά αυτών των συσκευών βρίσκονται τα ενεργά συστατικά. Είναι εξαρτήματα κυκλώματος που ελέγχουν ηλεκτρονικά τη ροή των ηλεκτρονίων, όπως οι ημιαγωγοί.
δείτε περισσότερα
Μια νέα προοπτική: η NASA δημοσιεύει τρισδιάστατες εικόνες μακρινών γαλαξιών
Ο καθηγητής του Χάρβαρντ πιστεύει ότι έχει βρει θραύσματα τεχνολογίας…
Ωστόσο, αυτές οι συσκευές δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν χωρίς τα πολύ απλούστερα παθητικά εξαρτήματα που προϋπήρχαν των ημιαγωγών για πολλές δεκαετίες. Σε αντίθεση με τα ενεργά συστατικά, τα παθητικά στοιχεία όπως οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές και οι επαγωγείς δεν μπορούν να ελέγξουν τη ροή των ηλεκτρονίων με ηλεκτρονικά σήματα.
Όπως υποδηλώνει το όνομά του, μια αντίσταση είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που αντιστέκεται στη ροή ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κύκλωμα.
Σε μέταλλα όπως ο άργυρος ή ο χαλκός, τα οποία έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και επομένως χαμηλή ειδική αντίσταση, τα ηλεκτρόνια μπορούν ελεύθερα να μεταπηδήσουν από το ένα άτομο στο άλλο με μικρή αντίσταση.
Η ηλεκτρική αντίσταση ενός εξαρτήματος κυκλώματος ορίζεται ως ο λόγος της εφαρμοζόμενης τάσης προς το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό. από αυτό, σύμφωνα με το HyperPhysics, έναν ιστότοπο πόρων φυσικής που φιλοξενείται από το Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα. Γεωργία.
Η τυπική μονάδα αντίστασης είναι το ωμ, που πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Georg Simon Ohm. Η αντίσταση μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, ο οποίος δηλώνει ότι η αντίσταση ισούται με την τάση διαιρούμενη με το ρεύμα, ή R = V / I, όπου R είναι αντίσταση, V είναι τάση και I είναι ρεύμα.
Οι αντιστάσεις ταξινομούνται γενικά είτε ως σταθερές είτε ως μεταβλητές. Οι αντιστάσεις σταθερής αξίας είναι απλά παθητικά εξαρτήματα που έχουν πάντα την ίδια αντίσταση εντός των προβλεπόμενων ορίων ρεύματος και τάσης.
Οι μεταβλητές αντιστάσεις είναι απλές ηλεκτρομηχανικές συσκευές, όπως χειριστήρια έντασης ήχου και διακόπτες dimmer, που αλλάξτε το ενεργό μήκος ή την ενεργή θερμοκρασία μιας αντίστασης όταν περιστρέφετε ένα κουμπί ή μετακινείτε ένα χειριστήριο ολισθητής.
Ένας επαγωγέας είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που αποτελείται από ένα πηνίο σύρματος με ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό, δημιουργώντας ένα μαγνητικό πεδίο. Η μονάδα επαγωγής είναι το Henry (H), που πήρε το όνομά του από τον Joseph Henry.
Ήταν ένας Αμερικανός φυσικός που ανακάλυψε ανεξάρτητα την επαγωγή ταυτόχρονα με τον Άγγλο φυσικό Michael Faraday. Ένα henry είναι το ποσό της αυτεπαγωγής που απαιτείται για την επαγωγή 1 volt ηλεκτροκινητικής δύναμης (η ηλεκτρική πίεση μιας πηγής ισχύος) όταν το ρεύμα αλλάζει με 1 αμπέρ ανά δευτερόλεπτο.
Μια σημαντική εφαρμογή των επαγωγέων σε ενεργά κυκλώματα είναι ότι τείνουν να μπλοκάρουν τα σήματα υψηλής συχνότητας ενώ αφήνουν τις ταλαντώσεις χαμηλής συχνότητας να περάσουν. Σημειώστε ότι αυτή είναι η αντίθετη λειτουργία των πυκνωτών. Ο συνδυασμός των δύο στοιχείων σε ένα κύκλωμα μπορεί επιλεκτικά να φιλτράρει ή να δημιουργήσει ταλαντώσεις σχεδόν οποιασδήποτε επιθυμητής συχνότητας.
Με την έλευση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων όπως τα μικροτσίπ, οι επαγωγείς λιγοστεύουν κοινό, επειδή τα τρισδιάστατα πηνία είναι εξαιρετικά δύσκολο να κατασκευαστούν σε κυκλώματα 2D εκτυπώσεις. Για το λόγο αυτό, τα μικροκυκλώματα σχεδιάζονται χωρίς επαγωγείς και χρησιμοποιούν πυκνωτές για να επιτύχουν ουσιαστικά τα ίδια αποτελέσματα, σύμφωνα με τον Michael Dubson, καθηγητή φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Ογκόλιθος.
Η χωρητικότητα είναι η ικανότητα μιας συσκευής να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο. Το ηλεκτρονικό εξάρτημα που αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο ονομάζεται πυκνωτής.
Το παλαιότερο παράδειγμα πυκνωτή είναι το βάζο Leyden. Αυτή η συσκευή εφευρέθηκε για να αποθηκεύει ένα στατικό ηλεκτρικό φορτίο στο αγώγιμο φύλλο που κάλυπτε το εσωτερικό και το εξωτερικό ενός γυάλινου βάζου.
Ο απλούστερος πυκνωτής αποτελείται από δύο επίπεδες αγώγιμες πλάκες που χωρίζονται από ένα μικρό κενό. Η διαφορά δυναμικού, ή η τάση, μεταξύ των πλακών είναι ανάλογη με τη διαφορά στην ποσότητα φόρτισης των πλακών. Αυτό εκφράζεται ως Q = CV, όπου Q είναι φορτίο, V είναι τάση και C είναι χωρητικότητα.
Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή είναι η ποσότητα φόρτισης που μπορεί να αποθηκεύσει ανά μονάδα τάσης. Η μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας είναι το farad (F), που ονομάζεται Faraday, και ορίζεται ως η ικανότητα αποθήκευσης 1 κουλόμπ φορτίου με εφαρμοσμένο δυναμικό 1 volt.
Ένα κουλόμπ (C) είναι η ποσότητα φορτίου που μεταφέρεται από ρεύμα 1 αμπέρ σε 1 δευτερόλεπτο.
Για να μεγιστοποιηθεί η απόδοση, οι πλάκες πυκνωτών στοιβάζονται σε στρώματα ή τυλίγονται σε πηνία με πολύ μικρό χώρο αέρα μεταξύ τους.
