Введение в электронику

_{ПРИМЕР. По цепи течет ток 5 ампер. Сколько времени займет прохождение 1 кулона заряда через данную точку цепи?}

_Дано:

_{I = 5 А; Q = 1 K;}

_{t =?}

_{Решение:}

_{I = Q/t; 5 = 1/t; 1/5 = t; 0,2 секунды = t} 

Отрицательно заряженные электроны, как правило, являются носителями заряда в электрической цепи. Следовательно, электрический ток — это поток отрицательных зарядов. Принято считать, что направление тока противоположно направлению потока электронов. Позднее было установлено, что при перемещении электрона от одного атома к другому создаются положительные заряды, называемые дырками, которые перемещаются в противоположном направлении (рис. 2–2, 2–3). Электроны и ток при этом остаются такими же.

Рис. 2–2.Когда электроны перемещаются от одного атома к другому, они вызывают появление противоположно движущихся положительных зарядов, называемых дырками.

Рис. 2–3.Направление движения электронов противоположно направлению движения дырок.

Если электроны добавляются на одном конце проводника и берутся для этого с другого конца, то по проводнику течет ток. По мере своего медленного перемещения по проводнику свободные электроны сталкиваются с атомами, освобождая при этом другие электроны. Эти новые свободные электроны перемещаются по направлению к положительно заряженному концу проводника и сталкиваются с другими атомами. Дрейф электронов от отрицательно заряженного конца проводника к положительному происходит вследствие отталкивания зарядов. Кроме того, положительно заряженный конец проводника с дефицитом электронов притягивает электроны как противоположные по знаку заряды.

Дрейф электронов происходит медленно (примерно три миллиметра в секунду), но отдельные электроны, сталкиваясь с атомами, освобождают электроны, движущиеся почти со скоростью света (2,99х10⁸ метров). Представим себе длинную трубу, заполненную шариками для пинг-понга (рис. 2–4).

Рис. 2–4.Электроны в проводнике взаимодействуют подобно шарикам от пинг-понга в трубе.

При добавлении шарика к одному концу трубы, из другого конца трубы шарик выталкивается. Хотя отдельные шарики тратят некоторое время на перемещение по трубе, частота их столкновений может быть очень высокой.

Устройство, которое удаляет электроны с одного конца проводника (положительного) и добавляет их к другому концу проводника (отрицательному), называется источником тока. Он может рассматриваться как своеобразный насос (рис. 2–5).

Рис. 2–5.Источник напряжения может рассматриваться как насос, снабжающий нагрузку электронами и поддерживающий избыток электронов.

2–2. Вопросы

1. Дайте определение электрического тока.

2. В каких единицах измеряется сила тока?

3. Каково соотношение между силой тока, зарядом и временем?

4. Какова сила тока, если через данную точку цепи за 5 секунд проходит 15 кулон заряда?

5. Сколько времени займет перемещение 3 кулонов заряда через данную точку цепи, если по цепи течет ток 3 ампера?

6. Что заставляет электроны двигаться по проводнику только в одном направлении?

2–3. СТЕПЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ

В электронике обычно встречаются очень малые и очень большие числа. Степенное представление — это метод, использующий одноразрядные числа и степени десяти для отображения больших и малых чисел. Например, 300 в степенном представлении имеет вид 3x10². Показатель степени показывает количество нулей справа или слева от десятичной занятой в числе. Например:

Если степень отрицательная, десятичная запятая перемещается влево. Например:

На рисунке 2–6 перечислены некоторые часто используемые степени десяти как положительные, так и отрицательные, а также префиксы и символы, связанные с ними.

Рис. 2–6.Используемые в электронике префиксы.