この短い記事では、電気工学の基本を指で説明しようと思います。どこから電気が来ているのかわからないけれど、聞くのはわいせつなようだ。
1.電流とは。
「主任技術者がスイッチを入れ、電線に電流がどんどん速く流れた」 (c)
1.1 質問の物理学に関する一般的な言葉
電流は荷電粒子の動きです。荷電粒子には、電子と少しのイオンがあります。イオンは、1 つまたは複数の電子を失ったまたは獲得した原子であり、したがって電気的中性を失い、電荷を獲得した原子です。これは、原子が電気的に中性である方法です - 正に帯電した原子核の電荷は、電子殻の電荷によって補償されます。通常、イオンは電解質中の電荷キャリアであり、電子は金属ワイヤー中のキャリアです。一部の電子はある原子から別の原子にジャンプできるため、金属は電流をよく伝導します。非導電性物質では、電子は原子にくっついていて動くことができません。 (この記事は一方では物理学の説明であることを思い出させてください! 「伝導の電子理論」で詳細を検索してください)。
電子によって生成される金属導体の電流を考えます。導線内の電子と水道管内の液体の間には類推があります。(最初の段階では、電気は特別な液体と考えられていました。) 水がパイプの壁から流れ出さないのと同じように、電子は導体から出ることができません。電子は導体の内部しか移動できません。
1.2 電流の発生。
しかし、それと同じように、導体に電流は発生しません。パイプに水を注いで両端を溶接するようなものです。水はどこにも流れません。導体片の中では、電子も一方向に移動できません。何らかの理由で電子が右に移動すると、補償されていない正電荷が左に現れ、電子を引き戻します。したがって、電子はある原子から別の原子にジャンプして戻ることしかできません。しかし、パイプがリング状に丸められている場合、何らかの方法で水を移動させれば、水はすでにパイプに沿って流れることができます。同様に、導体の端を互いに接続すると、強制的に電子が導体に沿って移動できます。導体の端が互いに接続されている場合、閉回路が得られます。直流は閉回路にしか流れません。回路が開いている場合、電流は流れません。ポンプを使用して、パイプに水を強制的に流します。電気回路では、バッテリーがポンプの役割を果たします。バッテリーは、導体に沿って電子を駆動し、電流を生成します。科学的には、バッテリーは発電機と呼ばれます。したがって、電気工学では、電流を生成するためにポンプを呼び出します。
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ソースの出力抵抗 (図の内部抵抗 r) が受信機の入力抵抗 (図の R3) に匹敵する場合、これらの抵抗は分圧器として機能します。この場合、レシーバーはソース U の全電圧を受け取りませんが、U1 = U * R3 / (r + R3) になります。この回路が電圧 U を測定するように設計されている場合、それは嘘です!
次の記事では、コンデンサとインダクタを使用した回路を検討する予定です。
次に、ダイオード、トランジスタ、オペアンプ。