Prawo Ohma: Natężenie prądu płynącego w obwodzie jest wprost proporcjonalne do napięcia zasilającego obwód i odwrotnie proporcjonalne do oporu tego obwodu. I=U/R
I prawo Kirchhoffa: Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.
II prawo Kirchhoffa: Suma napięć źródłowych w dowolnym obwodzie zamkniętym prądu stałego równa jest sumie spadków napięcia na odbiornikach.
Rezystancja: R[Ω] jest miarą oporu czynnego, z jakim element przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego
Opór zależy od: materiału(złoto,miedź---drewno,gazy), długości przewodnika (długi---krótki),przekroju poprzecznego(cienki---gruby).
Napięcie: stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. U=W/Q [V=J/C]
Natężenie: stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku. I=Q/t [A=C/s]
Połączenie szeregowe rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym koniec jednego elementu łączy się z początkiem następnego, tworząc szereg elementów, w którym prąd elektryczny musi przepływać kolejno przez wszystkie elementy (natężenie prądu ma więc taką samą wartość dla wszystkich elementów).R=R1+R2+..Rn
Połączenie równoległe rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym wszystkie końce oraz wszystkie początki składowych elementów są połączone razem. Połączenie takie tworzy odpowiednią ilość gałęzi, w których mogą płynąć różne prądy, ale które zasilane są takim samym napięciem elektrycznym. 1/R=1/R1++1/Rn
Kondensator: układ dwóch przewodników oddzielonych od siebie izolatorem. Jeżeli do układu tego doprowadzimy napięcie to na okładkach zgromadzą się ładunki jednakowe co do wartości lecz o przeciwnych znakach. Ilość zgromadzonego ładunku zależy od przyłożonego napięcia U i cech konstrukcyjnych kondensatora określanych przez pojemność C=Q/U [F=C/V]. Kondensator płaski składa się z dwóch okładek o polu powierzchni S, znajdujących się w odległości d. Okładki mają na swych wewnętrznych powierzchniach ładunki o takich samych wartościach q, ale o przeciwnych znakach. Pole elektryczne wytworzone przez naładowane okładki jest jednorodne w środkowym obszarze między okładkami, przy krawędziach jest niejednorodne. Równoległe i szeregowe połączenie kondensatorów, energia kondensatora (E=C*U2/2=Q2/2C)
Rezystor: Jest elementem liniowym: spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Występuje na nim spadek napięcia. W obwodzie służy do ograniczenia prądu płynącego w obwodzie.
Rodzaje(drutowe,warstwowe,stałe,zmienne) parametry(rez. nominalna, tolerancja, moc znamionowa, napięcie graniczne, temp. współcz. rez.)
Cewka: element wnoszącym do obwodu określoną indukcyjność.
Składa się z uzwojenia, korpusu wykonanego z izolatora oraz z rdzenia.
Parametr: indukcyjność: [henr-H]
Prąd płynący w obwodzie wytwarza skojarzony z nim strumień magnetyczny. Indukcyjność definiujemy jako stosunek tego strumienia i prądu, który go wytworzył. Podział: cylindryczne, spiralne, pierścieniowe; jedno i wielo warstwowe; powietrzne, rdzeniowe, stałe, zmienne)
Elementy obwodów dzielimy na pasywne(rozpraszają energię elektryczną (zamieniają na inny rodzaj energii, np. rezystory)lub magazynują energię pod postacią energii pola w polu elektrycznym (kondensatory) lub magnetycznym (indukcyjności)) i aktywne dostarczają do obwodu energię elektryczną – źródła napięciowe lub prądowe.) Źródło napięciowe - stosowany w elektronice idealny model źródła prądu elektrycznego, który charakteryzuje wyłącznie napięcie na zaciskach (nie uwzględnia się np. rezystancji wewnętrznej). Takie źródło wymusza określone napięcie na węzłach obwodu elektrycznego, napięcie to nie zależy od prądu obciążenia. Idealne źródła wykorzystuje się w analizie obwodów elektrycznych. rodzaje źródeł: nie sterowane - napięcie jest stałe; sterowane (napięciowo lub prądowo) - napięcie zależy liniowo lub nieliniowo od napięcia lub prądu płynącego w innej gałęzi obwodu.
Źródło prądowe - stosowany w elektronice idealny model źródła prądu elektrycznego, który charakteryzuje wyłącznie natężenie prądu (nie uwzględnia się np. rezystancji wewnętrznej). Takie źródło wymusza w gałęzi obwodu określone natężenie; w stanie jałowym (bez obciążenia) na jego zaciskach występuje maksymalne napięcie. Idealne źródła wykorzystuje się w analizie obwodów elektrycznych. Rozróżnia się dwa rodzaje źródeł: nie sterowane - natężenie prądu jest stałe;sterowane (napięciowo lub prądowo) - natężenie zależy liniowo lub nieliniowo od napięcia lub prądu płynącego w innej gałęzi obwodu.
Moc pozorna - (S, VA) wielkość fizyczna określana dla obwodów prądu przemiennego. Wyraża się ją jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu S=U*I Moc czynna - P - w układach prądu przemiennego (również prądu zmiennego) jest to część mocy, którą odbiornik pobiera ze źródła i zamienia na pracę lub ciepło. W układach prądu stałego cała moc jest mocą czynną. Jednostką mocy czynnej jest wat. Moc bierna w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego jest wielkością konwencjonalną, w sposób umowny opisującą zjawisko pulsowania energii elektrycznej między elementem indukcyjnym lub pojemnościowym odbiornika, a źródłem energii elektrycznej lub między różnymi odbiornikami. Ta oscylująca energia nie jest zamieniana na użyteczną pracę, niemniej jest ona konieczna do funkcjonowania urządzeń elektrycznych (np. transformatorów, silników). Nieużyteczna energia jest pobierana ze źródła w części okresu przebiegu zmiennego, magazynowana przez odbiornik (w postaci energii pola elektrycznego lub magnetycznego), i oddawana do źródła w innej części okresu, kiedy pole elektryczne lub magnetyczne w odbiorniku zanika. W przypadku przebiegów sinusoidalnie zmiennych moc bierna jest definiowana jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu, oraz sinusa kąta przesunięcia fazowego między napięciem a prądem. [W-wary] Maksymalne wykorzystanie mocy P=S: moc czynna P=UIcosφ = moc pozorna S=UI; gdy, cosφ=1 moc jest wykorzystana w 100% cosφ=0,8 moc jest wykorzystana w 80%. Silniki elektryczne indukcyjne: obciążone: cosφ=0,8-0,9; EFF1-0,95 nieobciążone: cosφ=0,2. Zakłady przemysłowe: cosφ=0,7-0,8. Prąd nazywamy okresowym w przedziale T, jeżeli istnieje taka chwila zawarta w tym przedziale, mająca tę własność, że po jej przejściu wartości prądu się powtarzają. Wartości prądu okresowego powtarzają się w równych przedziałach czasowych. u(t+T)=u(t), f=1/T, w=2pif, T- okres, f- częstotliwość, w- prędkość kątowa. Prąd przemienny: charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.
Sprawność urządzenia elektrycznego: n=Pz/Pp*100% Pz-moc otrzymana z danego polączenia, Pp-moc doprowadzona do danego połączenia.
Elektronika – dziedzina techniki i nauki zajmującą się wytwarzaniem i przetwarzaniem sygnałów w postaci prądów i napięć elektrycznych lub pól elektromagnetycznych.
Do realizacji tych celów służą różnorodne przyrządy:
elementy aktywne: półprzewodnikowe (tranzystory, tyrystory, układy scalone itp.), lampy próżniowe (diody, triody, pentody itd.)
elementy bierne: (rezystory, kondensatory, cewki, diody półprzewodnikowe itp.
(teletechnika, lasery, opto - mikro elektrotechnika)
Dioda próżniowa- najprostszy rodzaj lampy elektronowej. Posiada tylko dwie elektrody - anodę i katodę. Katoda jest źródłem elektronów, a anoda ich odbiorcą. Emisja z katody zachodzi pod wpływem wysokiej temperatury (emisja termoelektronowa)- katoda jest żarzona najczęściej za pomocą prądu elektrycznego. Cechą charakterystyczną diody jest jednokierunkowy przepływ prądu elektrycznego: w kierunku od anody do katody (elektrony poruszają się w kierunku odwrotnym), w sytuacji gdy anoda ma potencjał dodatni względem katody. W sytuacji przeciwnej lampa prądu nie przewodzi. Jednokierunkowe przewodzenie prądu zachodzi na skutek tego, że rozgrzana katoda emituje elektrony a zimna anoda nie emituje elektronów. Po wyemitowaniu przez katodę zostaną one przyciągnięte przez anodę, gdy ta ma potencjał dodatni; gdy anoda ma potencjał ujemny elektrony zostaną przez nią odepchnięte i wrócą do katody - przepływ prądu nie nastąpi.
Trioda jest najprostszą i najstarsza lampą wzmacniającą. Składa się z trzech elektrod – anody, katody i siatki. Trioda umożliwia sterowanie przepływem elektronów z katody do anody przez zmianę napięcia na siatce – a zatem umożliwia budowanie wzmacniaczy sygnałów elektrycznych. Wydajność emisji elektronów z katody zależy od natężenia pola elektrycznego przy katodzie. W diodzie na to pole wpływa tylko anoda, w triodzie anoda i siatka, niezależnie od siebie – możliwa jest więc regulacja prądu anody za pomocą innej elektrody - siatki. Ponieważ siatka znajduje się bliżej katody niż anoda to oddziałuje ona silniej na emisję elektronów z katody niż anoda – im silniej tym większe wzmocnienie da się uzyskać za pomocą lampy. Parametry: wzmocnienie, nachylenie, Rodzaje: sygnałowe, głośnikowe. Tranzystor bipolarny – tranzystor, który zbudowany jest z trzech warstw półprzewodników o różnym rodzaju przewodnictwa, tworzących dwa złącza PN; sposób polaryzacji złącz determinuje stan prac tranzystora.Tranzystor posiada trzy końcówki przyłączone do warstw półprzewodnika, nazywane: emiter (ozn. E), baza (ozn. B), kolektor (ozn. C). Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozróżnia się dwa typy tranzystorów: pnp oraz npn; w tranzystorach npn nośnikiem prądu są elektrony, w tranzystorach pnp dziury. Tranzystor polowy, tranzystor unipolarny, FET (ang. Field Effect Transistor) - tranzystor, w którym sterowanie prądem odbywa się za pomocą pola elektrycznego. Zasadniczą częścią tranzystora polowego jest kryształ odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S od angielskiej nazwy source) i drenem (D, drain). Pomiędzy nimi tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż kanału umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką (G, gate). W tranzystorach epiplanarnych, jak również w przypadku układów scalonych, w których wytwarza się wiele tranzystorów na wspólnym krysztale, wykorzystuje się jeszcze czwartą elektrodę, tzw. podłoże (B, bulk albo body), służącą do odpowiedniej polaryzacji podłoża.Przyłożone do bramki napięcie wywołuje w krysztale dodatkowe pole elektryczne, które wpływa na rozkład nośników prądu w kanale. Skutkiem tego jest zmiana efektywnego przekroju kanału, co objawia się jako zmiana oporu dren-źródło. Jeśli rezystancja kanału jest bardzo duża (rzędu megaomów) wówczas mówi się, że kanał jest zatkany, ponieważ prąd dren-źródło praktycznie nie płynie. Natomiast jeśli rezystancja jest niewielka (kilkadziesiąt, kilkaset omów), mówi się, że kanał jest otwarty, prąd osiąga wówczas maksymalną wartość dla danego napięcia dren-źródło.
Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym składającym się z 4 warstw w układzie p-n-p-n. Jest on wyposażony w 3 elektrody, z których dwie są przyłączone do warstw skrajnych, a trzecia do jednej z warstw środkowych. Elektrody przyłączone do warstw skrajnych nazywa się katodą (K) i anodą (A), a elektroda przyłączona do warstwy środkowej – bramką (G, od ang. gate – bramka).
Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda ma dodatnie napięcie względem katody, to złącza skrajne typu p-n są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze środkowe n-p w kierunku zaporowym. Dopóki do bramki nie doprowadzi się napięcia, dopóty tyrystor praktycznie nie przewodzi prądu. Doprowadzenie do bramki dodatniego napięcia względem katody spowoduje przepływ prądu bramkowego i właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilku mikrosekund; moment ten nazywany bywa "zapłonem" tyrystora (określenie to pochodzi z czasów, kiedy funkcję tyrystorów pełniły lampy elektronowe – gazotrony, w których przewodzenie objawiało się świeceniem zjonizowanego gazu.
Układ scalony – (ang. intergrated circuit, chip) (potocznie kość), zminiaturyzowany układ elektroniczny zawierający w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych elementów elektronicznych, takich jak tranzystory, diody, rezystory, kondensatory.
Zwykle zamknięty w hermetycznej obudowie - szklanej, metalowej, ceramicznej lub wykonanej z tworzywa sztucznego. Ze względu na sposób wykonania układy scalone dzieli się na główne grupy:
monolityczne, w których wszystkie elementy, zarówno elementy czynne jak i bierne, wykonane są w monokrystalicznej strukturze półprzewodnika
hybrydowe - na płytki wykonane z izolatora nanoszone są warstwy przewodnika oraz materiału rezystywnego, które następnie są wytrawiane, tworząc układ połączeń elektrycznych oraz rezystory. Do tak utworzonych połączeń dołącza się indywidualne, miniaturowe elementy elektroniczne (w tym układy monolityczne). Ze względu na grubość warstw rozróżnia się układy:
cienkowarstwowe (warstwy ok. 2 mikrometrów)
grubowarstwowe (warstwy od 5 do 50 mikrometrów)
...
Borysek12