Elektronikgrundlagen für Dummies: Begriffe und Geräte der Elektrotechnik

Menschen beginnen sich in jedem Alter und aus verschiedenen Gründen für Elektronik zu interessieren. Jemand braucht Wissenschaft zum Arbeiten oder Studieren, bei anderen weckt sie nur das Interesse. Um dieses Thema vollständig zu verstehen und seine Grundbegriffe zu verstehen, müssen Sie die Grundlagen der Elektronik und Elektrotechnik studieren.

Grundlegendes Konzept

Während der Schulzeit musste jeder im Physikunterricht die Grundlagen der Elektronik erlernen. Doch aufgrund der komplexen Begriffe, der Fülle an Formeln und unterschiedlichen Maßeinheiten konnte nicht jeder die Informationen aufnehmen. Es gibt verschiedene Situationen im Leben, in denen ein Mensch dieses Wissen braucht. Heute gibt es viele Tutorials, Publikationen und Zeitschriften, die die Grundlagen der Elektronik beschreiben. Für Anfänger sind diese Tutorials gute Helfer., da alle grundlegenden Konzepte und Prozesse in ihnen in einer zugänglichen Sprache dargestellt werden.

Die häufigsten Begriffe aus dem Bereich der Elektronik, die Menschen im Alltag hören, sind die Wörter Strom, Spannung und Widerstand. Um ihr Wesen zu verstehen, müssen Sie sich daran erinnern, dass jede Substanz eine Ansammlung von positiv und negativ geladenen Teilchen (Protonen und Elektronen) ist.

Ein sich gerichteter Elektronenstrom bildet einen Strom. Die Kraft, die sie in eine Richtung bewegt, wird Stress genannt. Die Bewegung negativer Teilchen erfolgt nicht ungehindert, sie wird durch Reibung behindert, die in der Physik als Widerstand bezeichnet wird. Diese Größen hängen miteinander zusammen, sodass Sie, wenn Sie zwei von ihnen kennen, die dritte mit der entsprechenden Formel leicht berechnen können.

Jeder Wert in der Elektronik hat eine eigene Bezeichnung und wird in bestimmten Einheiten gemessen. Strom A - in Ampere, Widerstand R - in Ohm, Spannung U - in Volt.

Die Verwendung von Strom

Die sogenannte Elektronik für "Dummies" erklärt Anfängern nicht nur die Art des Auftretens von elektrischem Strom, sondern gibt auch Anwendungsbeispiele. Der Bereich der Spannungsquellen ist sehr breit. Sie alle haben unterschiedliche Größen und Spezifikationen:

1. Lithium Batterie. Ausgelegt für eine Nennlast von 3 V. Aufgrund seiner geringen Größe ist es gut für den Einsatz in Taschengeräten (Uhren, Taschenlampen) geeignet. Es kann eine Kapazität von 30-500 mAh haben.
2. Nickel-Metallhydrid-Element. Es zeichnet sich durch hohe Energiedichte und schnelle Ladungsspeicherkapazität aus. Es wird oft verwendet, um verschiedene Robotik anzutreiben.

Auch die Blei-Säure-Batterie ist eine Art Stromversorgung und nimmt unter den bekannten Stromquellen eine Sonderstellung ein. Sein Design besteht aus folgenden Elementen:

• positiver und negativer Kontakt;
• ein Satz Elektroden mit unterschiedlichen Ladungen;
• Sicherheits- und Trennventil.

Alle Teile sind in einem robusten Koffer verpackt. Eine solche Batterie ist die Hauptspannungsquelle für die meisten elektronischen Geräte. Es ist einfach und schnell aufzuladen, gut geeignet für Systeme, bei denen nicht das Gewicht des Geräts, sondern der Energiespeicher die Hauptrolle spielt.

Technische Eigenschaften

Die Akkuleistung wird durch die Art des Anschlusses beeinflusst. Reihenschaltung führt zu einer Spannungserhöhung, parallel - zu einer Stromerhöhung.

Das Hauptmerkmal einer Energiequelle in der Elektronik ist die Kapazität. Dieser Wert dient als Maß für die darin gespeicherte Ladung und hängt direkt von der Masse des Wirkstoffs ab. Mit der Angabe der Nennleistung meinen die Hersteller die maximal entnehmbare Strommenge unter bestimmten Bedingungen. Da die Bedingungen für den Einsatz von Batterien jedoch alles andere als ideal sind, ist die Kapazität in der Praxis geringer als angegeben. Die Hauptfaktoren, die die Abnahme beeinflussen, sind die Betriebsdauer, das Temperaturregime, die Anzahl der Ladungen und Entladungen.

Als Maßeinheit für diesen Parameter werden üblicherweise Wattstunden (W*h), Kilowattstunden (kW*h), Amperestunden (A*h) oder Milliamperestunden (mA*h) verwendet. Eine Wattstunde ist definiert als das Produkt aus Strom und Spannung, die das Gerät in einer Stunde erzeugt. Der Spannungspegel ist konstant und hängt von der Art der Energiequelle ab (Lithium, Alkali, Blei-Säure).

Bei einer Tiefentladung fallen die meisten Spannungsquellen aus. Um Schäden zu vermeiden, legen die Hersteller den Stromanteil fest, der daraus entnommen werden kann. Dies wird als Entladetiefe bezeichnet und als Prozentsatz der maximalen Kapazität gemessen.

Strombegrenzer

Einige elektronische Geräte erfordern eine Strombegrenzung. Um dies zu erreichen, wird eine spezielle Begrenzungsvorrichtung in die Schaltung eingebaut - ein Widerstand. Als Verbraucher, nicht als Stromerzeuger, bewältigt es effektiv die Funktion der Trennung von Spannungs- und Eingangs- (Ausgangs-) Leitungen. Es wird als Ergänzung zu aktiven Elementen von integrierten Schaltungen verwendet.

Es gibt viele Arten von Widerständen. Je nach Ausführung, technischen Parametern und Zusammensetzung sind dies:

1. Linear. Der Widerstand bleibt unabhängig von der an solche Widerstände angelegten Potentialdifferenz konstant. Sie zeichnen sich durch eine gerade Volt-Ampere-Linie aus.
2. Nichtlinear. Der Widerstand hängt von der Differenz zwischen der angelegten Spannung oder dem fließenden Strom ab. Widerstände dieser Art arbeiten lose nach dem Ohmschen Gesetz und haben eine nichtlineare Kennlinie. Wird in Roboterprojekten als Sensoren verwendet.
3. Variablen. Ausgestattet mit einer speziellen Welle, mit der Sie die Widerstandsparameter während des Betriebs ändern können.
4. Dauerhaft. Die darin gesetzten Indikatoren können nicht geändert werden.
5. Kohlenstoff. Die Kerne im Inneren solcher Widerstände bestehen aus Kohle und haben becherförmige Kontakte. Aufgrund des porösen Körpers sind sie empfindlich gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit.
6. Vereiteln. Sie werden durch Abscheidung von gespritztem Metall auf einer keramischen Basis hergestellt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Zuverlässigkeit aus und werden daher erfolgreich in grundlegenden elektronischen Systemen eingesetzt.
7. Drahtgewickelt. Ihr Aufbau besteht aus einem Keramikkern und einer Drahtwicklung aus unterschiedlichen Metalllegierungen. Die Zusammensetzung der Legierungen richtet sich nach der geforderten Beständigkeit. Zeigt stabile Leistung bei hoher Leistung.
8. Gesintertes Metall. Für ihre Herstellung wird eine Mischung aus Keramik und gebrannten Metallen verwendet. Der prozentuale Anteil bestimmter Komponenten bestimmt das Widerstandsniveau.
9. Schmelzbar. Im Normalbetrieb wirken sie als Begrenzer. Bei steigender Nennleistung wirken sie als Sicherungen und schützen den Stromkreis vor Kurzschlüssen.
10. Hitzeempfindlich. Sie können je nach Temperaturschwankungen sowohl einen positiven als auch einen negativen Koeffizienten ergeben.
11. Lichtempfindlich. Der Hauptfaktor, der ihre Arbeit beeinflusst, ist die Intensität des einfallenden Lichtstroms. Je heller das Licht, desto niedriger der Widerstand des Widerstands.

Bei Widerständen, die ihren Widerstand während des Betriebs ändern, ein Begriff wie Toleranz wird verwendet, gemessen in Prozent. Es zeigt, wie nahe die sich ändernden Indikatoren an den Nominalwerten liegen. Beispielsweise kann ein Gerät mit einem elektrischen Nennwiderstand von 500Ω und einer Toleranz von 10% in der Praxis Werte im Bereich von 550 bis 450Ω liefern.