РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

 электросхемы электронной аппаратуры и бытовых устройств - усилители, лампы, транзисторы и микросхемы. Различные вопросы о работе УНЧ на полупроводниках и лампах, технические решения и настройка самодельных конструкций.

 Новые схемы :: РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

   Радиоэлементы в электротехнике и электронике. Электротехника – это область науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования электрической энергии и ее использования во многих отраслях практической деятельности человека, например, в промышленности или в быту. Преобразования электроэнергии в большинстве случаев осуществляются устройствами, включающими радиоэлементы, такие как резистор, конденсатор и т. д. Эти элементы состоят преимущественно из проводников и диэлектриков. 

   Электроникой принято называть отрасль техники, использующую устройства, основанные на управлении явлениями электрического тока в плохопроводящей среде, например, полупроводниковые радиоэлементы, в частности, транзистор, диод, тиристор и др. Их действие основано на электронных процессах в полупроводниковых веществах, которые, в зависимости от примесей, делятся на полупроводники p-типа и полупроводники n-типа. Основными носителями электрического заряда в них являются так называемые "дырки" и электроны соответственно. Наиболее широко применяется p-n–переход, представляющий собой две тесно скрепленные пластины полупроводников разных типов. p-n–переход обладает вентильными свойствами, т. е. односторонней проводимостью тока, и поэтому широко применяется в различных электронных приборах.  

   Целью данной работы является создание прибора для изучения основ радиоэлектроники – наиболее широко применяющейся в наше время области науки и техники. Комплекс состоит из базового блока и трех демонстрационных блоков ("Реостат и потенциометр", "Радиоэлементы" и "Транзистор"), подключаемых к нему при помощи соединительного кабеля. В базовом блоке расположены источники постоянного и переменного напряжения, тумблеры для управления демонстрационными блоками, а также встроен школьный генератор звуковой частоты для демонстрации транзистора в режиме усиления. Для упрощения работы учителя на базовом блоке предусмотрено место для осциллографа.

   На панели демонстрационного блока "Реостат и потенциометр" представлены два типа включения в электрическую цепь резистора с переменным сопротивлением. Сами резисторы также расположены на панели блока. По показаниям встроенных амперметра и вольтметра, можно судить об изменении тока в одном и напряжения в другом случае.

   На лицевой панели демонстрационного блока "Радиоэлементы" размещена мнемоническая схема электрической цепи, состоящей из клемм источника питания и нагрузки. В процессе демонстрации учитель может подключать к цепи переменное и постоянное напряжение с возможностью смены полярности, о чем свидетельствуют лампы на панели прибора. Значение тока через нагрузку показывает контрольная лампа. Это значение в любой момент демонстрации можно сравнить с контрольным значением. Модули с графическими изображениями радиоэлементов (постоянного резистора, конденсатора, катушки индуктивности, диода), выполненные на стальных пластинах, присоединяются к панели демонстрационного блока посредством магнита. Модули, демонстрирующие работу транзистора, прикрепляются к демонстрационному блоку при помощи унифицированного разъема. Особенностью комплекса является оригинальная схема коммутации, позволяющая осуществлять множество переключений (при смене полярности и характера напряжения, а также типа радиоэлемента) минимальным количеством тумблеров.

   Постоянный резистор, самый распространенный радиоэлемент, служит для ограничения тока или напряжения в цепи. При включении модуля контрольная лампа на демонстрационном блоке горит слабее, чем при контрольном включении. Следует отметить, что в постоянном токе лампа светится несколько ярче, чем в переменном. Это обусловлено лишь характеристиками выпрямителя в базовом блоке, так как сопротивление реального резистора в основном омическое. Следовательно, резистор оказывает постоянному и переменному току одинаковое сопротивление.

   Конденсатор – это устройство, обладающее электрической емкостью, т. е. способностью накапливать электрический заряд (заряжаться). По состоянию контрольной лампы видно, что конденсатор не пропускает постоянный ток, но при смене полярности лампа вспыхивает и тут же гаснет, т. к. происходит процесс заряда и разряда конденсатора. В цепи переменного тока периодически чередуются заряд и разряд конденсатора, и в цепи все время течет ток. Но контрольная лампа в этом случае горит слабее, т. к. конденсатор обладает емкостным сопротивлением, которое обратно пропорционально частоте переменного тока и емкости: Xc = 1/?C, где Xc – емкостное сопротивление(Ом), ? – угловая частота (? = 2?f рад/с).Частота постоянного тока равна нулю и сопротивление бесконечно велико. Свойство конденсатора пропускать только переменный ток широко используется там, где нужно отделить постоянный ток от переменного и для разделения частот, например, в фильтрах. При заряде конденсатор потребляет энергию от источника тока, а при разряде отдает ее обратно в цепь. Радиоэлементы, в которых протекание тока не связано с потерей энергии, называют реактивными.

   Катушка индуктивности также способна накапливать энергию, но, в отличие от конденсатора, накапливает энергию магнитного поля. При протекании по проводнику электрического тока вокруг проводника образуется магнитное поле. Если же к источнику тока подключить не проводник, а свитую из него катушку, то она сможет запасти гораздо больше магнитной энергии.

   При включении постоянного тока видно, что контрольная лампа загорается не сразу, а постепенно, т. к. энергия электрического тока расходуется на создание магнитного поля вокруг катушки. При выключении напряжения магнитное поле катушки поддерживает убывающий ток, и лампа гаснет так же медленно, как и загоралась. По состоянию контрольной лампы хорошо видно, что катушка индуктивности препятствует быстрым изменениям протекающего через нее тока. Причем, чем больше индуктивность катушки, тем медленнее изменяется ток. Поэтому в радиоэлектронике катушки индуктивности широко используются для сглаживания быстрых изменений тока в цепи.

   Подключим к цепи переменное напряжение. Мы видим, что контрольная лампа горит слабее, т. к. в цепи переменного тока катушка обладает индуктивным сопротивлением, которое прямо пропорционально частоте переменного тока и индуктивности катушки XL = ?L, где L – индуктивность катушки (Гн). Это сопротивление также является реактивным.

   При прохождении через катушку переменного тока она периодически сначала накапливает энергию магнитного поля, а затем отдает ее во внешнюю по отношению к ней цепь. Таким образом, потери энергии в катушке обусловлены в основном только нагревом провода, которым она намотана. Следует отметить, что для имитации действия катушки с достаточно большой индуктивностью в комплексе используется схема задержки на транзисторе обратной проводимости, что является особенностью принципиальной схемы прибора.

   Диод – это простейший полупроводниковый прибор, главным элементом конструкции которого является электронно-дырочный переход, называемый также p-n–переходом или запирающим слоем. Этот слой обладает вентильными свойствами, т. е. односторонней проводимостью.

   Если диод включить в цепь так, чтобы его анод (область p-типа) был соединен с положительным полюсом батареи, а катод (область n-типа) – с отрицательным, то диод окажется в открытом состоянии и через него пойдет прямой ток, о чем свидетельствует горящая контрольная лампа. При смене полярности тока диод оказывается в закрытом состоянии и в цепи течет обратный ток, который во много раз меньше, чем прямой, поэтому контрольная лампа не горит. При подаче в цепь переменного напряжения контрольная лампа горит вдвое слабее, т. к. диод пропускает только положительные(или только отрицательные) полуволны переменного тока. Это свойство диода широко применяется для выпрямления переменного тока.

   Транзистор – это трехэлектродный полупроводниковый прибор. В настоящее время наиболее широко распространены транзисторы на основе трехслойного кристалла полупроводника с двумя p-n–переходами (биполярные). Таким образом, может быть образована структура типа p–n–p либо n–p–n. Два крайних слоя называются эмиттером и коллектором, а средний (управляющий) слой называется базой. Транзистор может работать как в ключевом режиме, так и в режиме усиления. В ключевом режиме транзистор находится в одном из двух состояний: открытом или закрытом. Такой режим транзисторов используют в основном в аппаратуре электронной автоматики, в цифровой технике (микросхемы).

   Данное устройство демонстрирует работу транзистора в режиме усиления по схеме с общим эмиттером. Такая схема осуществляет усиление входного сигнала как по току, так и по напряжению, т. е. значительное усиление по мощности и является наиболее распространенной. На лицевой панели прибора находится мнемоническая схема цепи, потенциометры для управления напряжениями на базе и коллекторе, а также клеммы для измерения напряжения. В цепи базы и коллектора включены соответственно микроамперметр и миллиамперметр. Питание осуществляется с базового блока.

   Изменяя напряжение на базе транзистора, мы можем наблюдать зависимость тока в цепи коллектора от тока базы. Хорошо видны по показаниям приборов токи отсечки и насыщения. При подключении к цепи базы генератора переменного напряжения можно наблюдать усилительные свойства транзистора при помощи осциллографа. Сигнал на выходе получается неискаженным, если входной сигнал лежит в пределах напряжения смещения при данном напряжении на коллекторе транзистора.

   Данный модуль наглядно демонстрирует работу транзистора в динамике, а также позволяет построить большинство его характеристик. Использование прибора на уроках, а также на факультативных курсах в средней школе существенно облегчает понимание принципа работы транзистора.

   Комплекс для демонстрации свойств радиоэлементов является наглядным учебным пособием для демонстрации на уроках физики в средней школе, а также в высшем учебном заведении. Кроме того, в радиолюбительском кружке могут применяться технические решения комплекса, что дает реальные навыки конструирования, составления электрических схем и практической работы с ними. Конструкция комплекса позволяет расширять его состав за счет добавления новых модулей.




ЭМИ своими руками:

   Электронный музыкальный инструмент на основе распространённой микросхемы NE555 - схема и фото готового инструмента.

Как обнаружить электропроводку в стене:

   Для того чтобы не рисковать понапрасну в процессе домашних ремонтных работ, и не делать лишнюю работу, восстанавливая повреждённую проводку, рекомендуем собрать простой прибор.

Устройство для поиска проводов в стене:

   Вторая жизнь старой техники. Описание простого устройства для поиска проводов в стене, которое можно изготовить на основе обычного кассетного плеера, имеющегося в сарае почти у каждого.

Схема регулятора оборотов электромотора:

   Электрический симисторный регулятор оборотов для электроинструмента - схема, описание сборки и пример установки его в болгарку.

Лампа с разными цветами на светодиодах:

   Удачная и оригинальная конструкция светодиодного многоцветного светильника на микроконтроллере Attiny13 - есть режим автоматической смены цветов.

Меню сайта
Новые схемы
Схемы, микросхемы и радиодетали. Сайт для начинающих радиолюбителей. Все радиосхемы можно скачать бесплатно. © 2016