Электроника для начинающих (2-е издание)

Георг Симон Ом, изображенный на рис. 1.26, родился в Баварии в 1787 году и большую часть жизни работал в безызвестности, изучая природу электричества с помощью металлической проволоки, которую смастерил самостоятельно (в начале XIX в. не было возможности заехать в строительный магазин за катушкой монтажного провода).

Рис. 1.26. Георг Симон Ом, после того как его наградили за новаторскую работу, большую часть которой он проделал в относительной безызвестности

Невзирая на ограниченность ресурсов и недостаточное знание математики, в 1827 году Ом смог показать, что электрическое сопротивление медного проводника изменяется обратно пропорционально площади его поперечного сечения, а сила протекающего через него тока пропорциональна приложенному напряжению в условиях постоянной температуры. Четырнадцать лет спустя Королевское общество в Лондоне наконец-то признало значимость его работы и наградило медалью Копли. Сегодня его открытие известно как закон Ома. Я объясню его подробнее в эксперименте 4.

Уборка рабочего места и повторное использование компонентов

В предыдущих экспериментах ваша батарея не должна была повредиться или значительно разрядиться. Вы сможете использовать ее снова.

Не забывайте выключить мультиметр перед тем, как убрать его. Многие устройства будут подавать звуковой сигнал как напоминание о выключении, если вы не пользуетесь ими продолжительное время, но некоторые не имеют такой функции. Во включенном состоянии мультиметр потребляет небольшое количество электроэнергии, даже если вы не проводите измерений.

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

Теперь, чтобы ближе познакомиться с электричеством, вам предстоит сделать то, что в других книгах просят не делать. Вам предстоит накоротко замкнуть батарею (короткое замыкание – это соединение двух полюсов источника питания).

Используйте низковольтную батарею

Эксперимент, который я собираюсь вам предложить, безопасен, но иногда короткое замыкание может быть опасным. Никогда не замыкайте сетевую розетку в доме: будет громкий взрыв, яркая вспышка, провода или инструмент, который вы используете, частично оплавятся, а разлетающиеся частицы расплавленного металла могут обжечь или ослепить вас.

Если вы замкнете автомобильный аккумулятор, ток будет настолько сильным, что батарея может даже взорваться, обдав вас кислотой. Чтобы убедиться в этом, взгляните на парня, изображенного на рис. 1.27.

Рис. 1.27. Падение ключа на клеммы автомобильного аккумулятора может привести к печальным последствиям. Короткое замыкание может быть очень сильным даже при напряжении «всего лишь» 12 В, если аккумулятор достаточно энергоемкий

Литиевые аккумуляторы часто можно встретить в электроинструментах, ноутбуках и в других портативных устройствах. Никогда не замыкайте накоротко такой аккумулятор: он может загореться и обжечь вас. Литиевые аккумуляторы могут загореться, даже если вы не замыкаете их (рис. 1.28). Некоторые старые модели ноутбуков даже взрывались при работе. Инженерам пришлось существенно усовершенствовать литиевые аккумуляторы, чтобы предотвратить такой ход событий. Но замыкание их накоротко по-прежнему очень опасно.

В описанном далее эксперименте используйте только одну щелочную батарею типа АА. Возможно, вам понадобятся защитные очки на тот случай, если батарея окажется дефектной.

Что вам понадобится

• Батарея типа АА на 1,5 В (2 шт.)

• Держатель для батареи (1 шт.)

• Плавкий предохранитель на 3 А (2 шт.)

• Защитные очки (подойдут обычные или солнцезащитные очки)

• Тестовые провода с зажимами типа «крокодил» на концах (2 шт.)

Рис. 1.28. Никогда не шутите с литиевыми аккумуляторами

Получение тепла с помощью электричества

Внимание!

Экспериментируйте только со щелочной батареей.

Не используйте перезаряжаемый аккумулятор!

Вставьте батарею в держатель, с подсоединенными двумя тонкими проводами (см. рис. 1.9). Скрутите вместе неизолированные концы проводов, как показано на рис. 1.29. Вначале может показаться, что ничего не происходит. Но подождите минуту и вы обнаружите, что провода нагреются. А еще через минуту вся батарея также станет горячей.

Тепло вырабатывается электрическим током, протекающим через провода и электролит (проводящую жидкость) внутри батареи. Если вы когда-либо пользовались ручным насосом для нагнетания воздуха в велосипедную шину, то знаете, что насос нагревается. Электричество ведет себя подобным же образом. Можно представить, что электричество состоит из частиц (электронов), которые проходя через провод, нагревают его. Это не идеальная аналогия, но она подходит для наших целей.