Текст книги "Введение в электронику"
Автор книги: Эрл Гейтс
Жанр:
Физика
сообщить о нарушении
Текущая страница: 25 (всего у книги 26 страниц)
Усилитель мощности – усилитель звуковой частоты, предназначенный для работы на специальную нагрузку.
Усилитель напряжения – усилитель звуковой частоты, используемый для получения высокого усиления.
Усилитель постоянного тока – см. Усилитель с гальванической связью.
Усилитель промежуточной частоты – одночастотный усилитель.
Усилитель с гальванической связью – обеспечивает усиление напряжения низкой частоты и постоянного тока.
Усилитель с общей базой – усилитель, в котором база является общей по отношению ко входу и выходу.
Усилитель с общим коллектором – усилитель, в котором коллектор является общим по отношению ко входу и выходу.
Усилитель с общим эмиттером – усилитель, в котором эмиттер является общим по отношению ко входу и выходу.
Утроитель напряжения – выдает постоянное напряжение втрое большее пикового значения входного.
Фазовый угол – точный сдвиг фаз между входом и выходом.
Фазосдвигающая цепь – сдвигает фазу выходного сигнала по отношению ко входному.
Фарада – основная единица измерения емкости.
Фиксирующая цепь – цепь, используемая для фиксации по постоянному току верхнего или нижнего уровня сигнала переменного тока.
Фильтр – преобразует пульсирующее напряжение постоянного тока в сглаженное напряжение постоянного тока.
Фильтр верхних частот – фильтр, который пропускает высокие частоты и ослабляет низкие.
Фильтр нижних частот – фильтр, который пропускает низкие частоты и ослабляет высокие.
Фотогальванический (солнечный) элемент – устройство, используемое для преобразования световой энергии в электрическую.
Фотодиод – используется для управления током с помощью световой энергии.
Фоторезистор – способен изменять свое сопротивление при изменении интенсивности света.
Фототранзистор – работает как фотодиод, но имеет больший выходной ток.
Фронт – передний край импульса.
Химический источник тока – элемент, используемый для преобразования химической энергии в электрическую.
Цепь НЕ – выполняет логическую функцию НЕ.
Цикл – два полных чередования переменного тока, независимо от времени.
Цифровой измерительный прибор – измерительный прибор, который обеспечивает цифровой отсчет.
Частота – число колебаний в единицу времени.
Частота основной гармоники – представляет скорость повторения колебания.
Частотомер – измеряет частоту путем сравнения ее с известной частотой.
Шифратор – логическая цепь с одним или более входами, которая создает на выходе двоичное число.
Шунт – любая деталь подключенная параллельно другой детали.
Электродвижущая сила (эдс) – другое название разности потенциалов.
Электромагнит – магнит, полученный путем пропускания тока через катушку.
Электромагнитная индукция – явление возникновения напряжения в проводнике при изменении магнитного поля.
Электрон – элементарная частица с отрицательным зарядом, вращаясь вокруг ядра, является составной частью атома.
Элемент – устройство для получения электрической энергии путем погружения двух различных металлов, например, меди и цинка, в раствор соли, кислоты или щелочи.
Элемент – совокупность атомов, имеющих одинаковый заряд ядра.
Элемент И – выполняет основную логическую операцию умножения.
Элемент ИЛИ – выполняет логическую операцию сложения.
Элемент «Исключающее ИЛИ» – создает на выходе низкий уровень только тогда, когда на оба входа поданы высокие уровни.
Элемент «Исключающее HE-ИЛИ» – создает на выходе высокий уровень только тогда, когда на оба входа поданы высокие уровни.
Элемент НЕ-И – комбинация инвертора и элемента И.
Элемент HE-ИЛИ – комбинация инвертора и элемента ИЛИ.
Эмиттерный повторитель – другое название усилителя с общим эмиттером, в котором напряжение на эмиттере повторяет напряжение на базе.
Эффективное значение – значение постоянного тока, который выделяет в данном проводнике такое же количество тепла, что и определяемый переменный ток.
Ядро – центральная часть атома, которая содержит основную массу атома.
Якорь – перемещающаяся часть магнитной цепи.
Приложения
Приложение 1. СОКРАЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ
Приложение 2. ГРЕЧЕСКИЙ АЛФАВИТ
Приложение 3. ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРЕФИКСЫ
Приложение 4. ЦВЕТОВАЯ КОДИРОВКА РЕЗИСТОРОВ
Приложение 5. ОБОЗНАЧЕНИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ
Приложение 6. СХЕМАТИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ
Приложение 7. ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИФРОВОЙ ЛОГИКИ
Приложение 8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАЛЬКУЛЯТОРА
Благодаря дешевизне, электронные микрокалькуляторы стали очень популярны. Многие студенты рады тому, что работу по расчетам за них теперь выполняет калькулятор; несколько нажатий клавиш – и калькулятор дает правильный ответ. Однако не все студенты осознают, что калькулятор – это только инструмент для быстрого выполнения вычислений, и не гарантирует правильный ответ. Калькулятор дает правильный ответ только тогда, когда в него введены правильные числа в правильном порядке и нужные функциональные клавиши используются в соответствующее время.
Если операторы не понимают принципов математического процесса, они не смогут правильно ввести данные в калькулятор и интерпретировать результаты. Необходимо обладать определенными математическими навыками. Даже когда все данные введены правильно, ответ все же может оказаться неправильным из-за вышедших из строя батарей и т. п.
Выбор калькулятора для вычислений в электронике – это важная проблема. Рынок наполнен самыми разнообразными моделями. Какую из них выбрать? Какие функции окажутся наиболее полезными? Для этого курса выберите калькулятор со следующими функциями: +, х, *, 1/х, х2 и √. Функция памяти необязательна. Приобрели популярность программируемые калькуляторы.
Хотя для этого курса в них нет необходимости, они обычно содержат формулы и функции, используемые в тригонометрии и статистике. Если вы решили приобрести его, то внимательно изучите инструкцию по эксплуатации для использования всех его возможностей. Обычно все калькуляторы продаются с инструкцией. Держите ее под рукой.
Следующие примеры покажут, как использовать калькулятор для решения различных задач в электронике.
Включите ваш калькулятор. Проверьте клавиатуру. Давайте немного повычисляем.
Полное сопротивление параллельной цепи
Полное сопротивление параллельной цепи может быть вычислено путем определения обратных величин сопротивлений каждой ветви, их сложения и вычисления полного сопротивления всей цепи, как обратной величины полученной суммы.
Параллельные цепи состоят из резисторов, сопротивление которых измеряется в омах. Вычисление полного сопротивления параллельной цепи включает вычисление обратных величин (1/R) по формуле:
1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +… 1/Rn
Калькулятор вычисляет обратную величину числа путем простого нажатия клавиши 1/х. Если калькулятор не имеет клавиши 1/х, то каждая обратная величина должна быть найдена отдельно путем деления 1 на значение сопротивления.
Пример 6. Вычислить полное эквивалентное сопротивление изображенной параллельной цепи.
Округление
Замечание: Округление не является функцией калькулятора и должно производиться в уме. Количество значащих цифр может быть уменьшено путем округления. Это означает отбрасывание младших значащих цифр до тех пор, пока не останется желаемое количество цифр после запятой. Новая младшая значащая цифра может быть изменена с помощью следующих правил округления.
Если старшая отбрасываемая цифра
• меньше 5, то последняя остающаяся значащая цифра не изменяется;
• больше 5, то последняя остающаяся значащая цифра увеличивается на 1;
• равна 5, то последняя остающаяся значащая цифра не изменяется, если она четная;
• равна 5, то последняя остающаяся значащая цифра увеличивается на 1, если она нечетная.
Пример: Округлить 352,580
Округление до одной десятой 352,6
Округление до целого числа 352
Округление до сотен 400
Техника округления с помощью этих правил, в среднем, дает высокую надежность.
Ответы на вопросы самопроверки
Глава 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
1. Он должен обеспечить достаточное количество свободных электронов.
2. Количество электронов на валентной оболочке меньше четырех – проводник, четыре – полупроводник, больше четырех – изолятор.
3. Для понимания природы электрического тока в различных материалах.
4. Ток – это направленное движение электронов, напряжение – причина, заставляющая электроны двигаться, сопротивление – противодействие движению электронов.
5. Сопротивление измеряется в омах и один ом – это такое сопротивление, которое позволяет течь току в 1 ампер при приложенном напряжении в 1 вольт.
Глава 2. ТОК
1. Дано:
Q = 7 К; t = 5 с
I =?
Решение:
I = Q/t = 7/5
I = 1,4 A.
2. Электроны перемещаются в проводнике от вывода с отрицательным потенциалом, перемещаясь от атома к атому, по направлению к выводу с положительным потенциалом.
3. а. 235 = 2,35 х 102.
б. 0,002376 = 2,376 х 10-3.
в. 56323,786 = 5,6323786 х 104.
4. а. Милли означает деление на 1000 или умножение на 0,001.
б. Микро означает деление на 1 000 000 или умножение на 0,000 001.
Глава 3. НАПРЯЖЕНИЕ
1. Работа, выполняемая в цепи (движение электронов), пропорциональна приложенной разности потенциалов (напряжению) и величине заряда.
2. Электричество может быть получено посредством трения, при изменении магнитного поля, посредством химических реакций, с помощью света, тепла и давления.
3. Вторичные элементы характеризуются емкостью, которая измеряется в ампер-часах.
4.
5. Дано:
9 В
3 В (номинальное)
3 В (номинальное)
6 В (номинальное)
Решение:
Нарисуем цепь:
Половина напряжения будет падать на L1 и L2, а другая половина напряжения будет падать на L3. Следовательно:
L1 + L2 = 6 В падение – > Падение напряжения на L3 = 4,5 В
L3 = 6 В падение – > Падение напряжения на L2 = 2,25 В
9 х 1/2 = 4,5 В – > Падение напряжения на L1 = 2,25 В
Общее падение напряжения 9,00 В.
Глава 4. СОПРОТИВЛЕНИЕ
1. Сопротивление материала зависит от его размеров, формы, температуры и удельного сопротивления. Удельное сопротивление материала – это сопротивление эталонного образца из этого материала при температуре 20 градусов Цельсия.
2. Дано:
Сопротивление = 2200 Ом
Допуск = 10%
Решение:
2200 x 0,10 = 220 Ом
2200 – 220 = 1980 Ом
2200 + 220 = 2420 Ом.
Пределы допуска: от 1980 Ом до 2420 Ом.
3. а. 5К1±5%
б. 1М5±10%
в. 2R7±5%
г. 100R±20%
д. 470К±10%
4.
RT = R1 + R5 + RA
RT = 500 + 1000 + 136,36
RT = 1636,36 Ом (Ответ)
5. Ток электронов течет от отрицательного вывода источника тока через последовательно включенные компоненты, делится между ветвями параллельно включенных компонент, складывается после прохождения параллельных компонент, снова течет через последовательные или параллельные компоненты, и приходит к положительному выводу источника тока.
Глава 5. ЗАКОН ОМА
1. Дано:
Е = 9 В; R = 4500 Ом.
I =?
Решение:
I = E/R = 9/4500
I = 0,002 А или 2 мА.
2. Дано:
I = 250 мА = 0,25 А
R = 470 Ом.
Е =?
Решение:
I = E/R = E/470 = 0,25 A
Е = (0,25)(470) = 117,5 В.
3. Дано:
I = 10 А; Е = 240 В
R =?
Решение:
I = E/R = 240/R
240/10 = 1R
R = 24 Ома.
4.а. Сначала найдем полное сопротивление последовательной цепи.
RT = R1 + R2
RT = 50 + 25
RT = 75 Ом.
Во-вторых, перерисуем цепь, используя эквивалентное полное сопротивление.
В третьих, найдем полный ток в цепи.
Дано:
ET = 12 В; RT = 75 Ом.
IT =?
Решение:
IT = ET/RT = 12/75
IT = 0,16 А или 160 мА.
б. Сначала найдем полное сопротивление параллельной цепи.
1/RT = 1/R1 + 1/R2
1/RT = 1/150 + 1/300
1/RT = 3/300
(3)(RT) = (1)(300)
RT= 300/3 = 100 Ом
Во-вторых, перерисуем цепь с эквивалентным сопротивлением.
В третьих, найдем общий ток в цепи.
Дано:
Е = 12 В; R = 100 Ом.
I =?
Решение:
IT = ET/RT = 12/100
I = 0,12 А или 120 мА.
в. Сначала найдем эквивалентное сопротивление параллельной части цепи.
1/RA = 1/R1 + 1/R2
1/RA = 1/75 + 1/75
1/RA = 2/75
1RA = 75/2
RA = 37,5 Ом.
Во-вторых, перерисуем цепь с эквивалентным сопротивлением.
В третьих, найдем общее сопротивление цепи.
RT = RA + R3 = 37,5 + 75
RT = 112,5 Ом.
Теперь найдем общий ток в цепи.
Дано:
Е = 12 В; R = 112,5 Ом.
I =?
Решение:
IT = ET/RT = 12/112,5
I = 0,107 А или 107 мА.
Глава 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
1. Цифровой.
2. Аналоговый.
3. а. 23 Вольта.
б. 220 миллиампер.
в. 2700 Ом.
4. Один и тот же прибор может быть использован для измерения напряжения, тока и сопротивления.
Глава 7. МОЩНОСТЬ
1. Дано:
I = 40 мА = 0,04 А; Е = 30 В.
Р =?
Решение:
Р = I∙E = (0,04)(30)
Р = 1,2 Вт.
2. Дано:
Р = 1 Ватт; I = 10 мА = 0,01 А
Е =?
Решение:
Р = I∙E
1 = (0,01)(Е)
1/0,01 = 1∙E
100 Вольт = Е.
3. Дано:
Р = 12,3 Ватт; Е = 30 Вольт.
I =?
Решение:
Р = I∙E
12,3 = (I)(30)
12,3/30 = 1∙E
I = 0,41 А или 410 мА.
4. а. Сначала найдем полное сопротивление последовательной цепи.
RT = R1 + R2
RT = 5600 + 5600
RT= 11200 Ом.
Во-вторых, перерисуем цепь, используя эквивалентное полное сопротивление.
В третьих, найдем полный ток в цепи.
Дано:
ЕT = 120 В; RT = 11200 Ом.
IT =?
Решение:
IT = ET/RT = 120/11200
IT = 0,0107 А или 10,7 мА.
Теперь найдем полную мощность в цепи.
РT = IТЕТ
РT = (0,0107)(120) = 1,3 Вт.
б. Сначала найдем полное сопротивление параллельной цепи.
1/RT = 1/R1 + 1/R2
1/RT = 1/1000 + 1/2200
1/RT = 0,001455
1/RT = 0,001455/1
RT = 1/0,001455
RT = 687,29 Ом
Во-вторых, перерисуем цепь, используя эквивалентное полное сопротивление.
В третьих, найдем полный ток в цепи.
Дано:
E = 120 В; R = 687,29 Ом.
I =?
Решение:
IT = ET/RT = 120/687,29
IT = 0,175 А или 175 мА.
Теперь найдем полную мощность в цепи.
Дано:
IT = 0,175 А; ЕТ = 120 Вольт.
PT =?
Решение:
РT = IТЕТ
PT = (0,175)(120)
PT = 21 Вт.
в. Сначала найдем эквивалентное сопротивление параллельной части цепи.
1/RA = 1/1500 + 1/4700
1/RA = 0,000880
RA = 1/0,000880
RA = 1136,36 Ом.
Во-вторых, перерисуем цепь с эквивалентным сопротивлением.
В третьих, найдем полное сопротивление цепи.
RT = RA + R3
RT = 1136,36 + 3300
RT = 4436,36 Ом.
Теперь найдем общий ток в цепи.
Дано:
ЕT = 120 В; RT= 4436,36 Ом.
IT =?
Решение:
IT = ET/RT = 120/4436,36
IT = 0,027 А или 27 мА.
Найдем полную мощность в цепи.
Дано:
IT = 0,027 А; ЕT = 120 Вольт.
PT =?
Решение:
РT = IТЕТ
РT = (0,027)(120)
РT = 3,246 Вт.
Глава 8. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. а. Сначала найдем полное сопротивление последовательной цепи.
RT = R1 + R2
RT = 150 + 300
RT = 450 Ом.
Перерисуем цепь, используя эквивалентное полное сопротивление.
Найдем полный ток в цепи.
IT = ET/RT = 30/450
IT = 0,0667 А или 66,7 мА.
Найдем падение напряжения на каждом резисторе.
IT = I1 + I2 (в последовательной цепи ток одинаков во всей цепи)
IR1 = ER1/R1; IR2 = ER2/R2
0,0667 = ER1/150; 0,0667 = ER2/300;
ER1 = (0,0667)(150); ER2 = (0,0667)(300);
ER1 = 10 В; ER2 = 20 В
Найдем мощность, рассеиваемую на каждом резисторе.
PR1 = IR1ER1; PR2 = IR2ER2
PR1 = (0,0667)(10); PR2 = (0,0667)(20);
PR1 = 0,667 Вт; PR2 = 1,3347 Вт
Найдем полную мощность цепи.
РT = IТЕТ
РT = (0,0667)(30)
РT = 2,001 Вт
или
РT = PR1 + PR2
РT = 0,667 + 1,334
РT = 2,001 Вт.
Сначала найдем полное сопротивление цепи.
1/RT = 1/R1 + 1/R2
1/RT = 1/150 + 1/300
1/RT = 3/300
(3)(RT) = (1)(300)
RT = 300/3 = 100 Ом
Перерисуем эквивалентную цепь.
Найдем полный ток в цепи.
IT = ET/RT = 30/100
I = 0,3 А или 300 мА.
Найдем ток в каждой ветви параллельной цепи. Напряжение на всех ветвях параллельной цепи одинаково.
ЕT = Е1 = Е2
IR1 = ER1/R1; IR2 = ER2/R2
IR1 = 30/150; IR2 = 30/300;
IR1 = 0,2 A; IR2 = 0,1 A
Найдем мощность, рассеиваемую каждым резистором.
PR1 = IR1ER1; PR2 = IR2ER2
PR1 = (0,2)(30); PR2 = (0,2)(30);
PR1 = 6 Вт; PR2 = 3 Вт
Найдем полную мощность цепи.
РT = IТЕТ
РT = (0,3)(30)
РT = 9 Вт.
в. Сначала найдем эквивалентное сопротивление параллельной части цепи.
1/RA = 1/R1 + 1/R2
1/RA = 1/100 + 1/50
1/RA = 3/300
(3)(RA)= (1)(100)
RA = 100/3 = 33,3 Ом
Перерисуем цепь.
Найдем полное сопротивление цепи.
RT = RA + R3
RT = 33,3 + 150 = 183,3 Ом.
Теперь найдем общий ток (IT) в эквивалентной цепи.
IT = ET/RT = 30/183,3
IT = 0,164 А или 164 мА.
Найдем падения напряжения на резисторах в эквивалентной цепи. (В последовательной цепи ток одинаков во всей цепи).
IT = IRA = IR3
IRA = ERA/RA; IR3 = ER3/R3
0,164 = ERA/33,3; 0,164 = ER3/150
ERA = 5,45 B; ER3 = 24,6 B
Найдем ток через каждый из резисторов в параллельной части цепи.
IR1 = ER1/R1; IR2 = ER2/R2
IR1 = 5,45/100; IR2 = 5,45/50
IR1 = 0,0545 A; IR2 = 0,109 А.
Найдем мощность на каждом сопротивлении цепи.
РT = ITET; РR1 = IR1ER1
РT = (0,164)(30); PR1 = (0,0545)(5,45)
РT = 4,92 Вт; PR1 = 0,297 Вт
РR2 = IR2ER2; РR3 = IR3ER3
PR2 = (0,109)(5,45); PR3 = (0,164)(24,6)
PR2 = 0,594 Вт; PR3 = 4,034 Вт.
Глава 9. МАГНЕТИЗМ
1. Доменная теория магнетизма может быть подтверждена с помощью простого опыта: достаточно нагреть магнит или ударить по нему молотком, и его домены расположатся хаотично с характерным потрескиванием. Магнит при этом потеряет свои магнитные свойства.
2. Сила электромагнита возрастает при увеличении числа витков катушки, при увеличении тока, текущего через проводник, и при помещении в катушку ферромагнитного сердечника.
3. Когда рамка перемещается из положения А в положение В, индуцируемое в ней напряжение возрастает. Когда рамка перемещается в положение С, индуцируемое в ней напряжение падает до нуля. Когда рамка продолжает вращаться и переходит в положение D, в ней опять индуцируется напряжение, но коммутатор меняет его полярность, и оно становится таким же, как и в первом случае (из А в В). Выходное напряжение пульсирует в одном направлении, совершая два колебания от нуля до максимума за один оборот рамки.
Глава 10. ИНДУКТИВНОСТЬ
1. Магнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности, может быть увеличено при помещении в нее железного сердечника.
2.
Дано:
L1 = 75 мкГн; L2 = 1,6 мГн = 1600 мкГн
L3 = 800 мкГн; L4 = 125 мкГн.
Решение:
Найдем общую индуктивность параллельно соединенных катушек:
1/LT = 1/L2 + 1/L3 = 1/1600 + 1/800
1/LT = 3/1600
LT = 1342,3 мкГн
Найдем общую индуктивность цепи:
LT = LT + L1 + L4
LT = 1342,3 + 75 + 125 = 1542,3 Гн.
3. Сначала нарисуем цепь:
Дано:
ЕT = 25 В; L1 = 500 мГн = 0,5 Гн
R1 = 10 кОм = 10000 Ом.
Решение:
t = L/R
t = 0,5/10000 = 0,00005
t = 50 мксек.
100 мксек = 2 постоянным времени, по графику можно определить, что ток, а следовательно и напряжение достигли 86,5 % от максимальной величины.
25 х 86,5 % = 21,63 В.
Глава 11. ЕМКОСТЬ
1. Заряд сохраняется на обкладках конденсатора.
2. Сначала нарисуем цепь:
Дано:
С1 = 1,5 мкФ; С2 = 0,05 мкФ
С3 = 2000 пФ = 0,002 мкФ
С4 = 25 пФ = 0,000025 мкФ.
Решение:
1/CT = 1/C1+ 1/С2 + 1/С3 + 1/С4
1/CT = 1/1,5+ 1/0,05 + 1/0,002 + 1/0,000025
1/CT = 40520,667
CT/1 = 1/40520,667
CT = 0,000024678
CT = 24,678 пФ.
3. Сначала нарисуем цепь:
Дано:
C1 = 1,5 мкФ; C2 = 0,05 мкФ
C3 = 2000 пФ = 0,002 мкФ
С4 = 25 пФ = 0,000025 мкФ.
Решение:
СT = С1 + С2 + С3 + С4
СT = 1,5 + 0,05 + 0,002 + 0,000025
СT = 1,552025 мкФ или 1,55 мкФ.
Глава 12. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
1. Для наблюдения электромагнитной индукции, проводник должен перемещаться в магнитном поле.
2. Правило левой руки применяется следующим образом: большой палец указывает направление движения проводника, указательный палец (расположенный под прямым углом к большому) – направление силовых линий магнитного поля от севера к югу, а средний палец (расположенный под прямым углом к ладони) показывает направление тока в проводнике. Правило левой руки используется для определения направления тока в проводнике, перемещающемся в магнитном поле.
3. Размах колебаний – это вертикальное расстояние между двумя пиками сигнала.
4. Эффективное значение переменного тока – это такое значение постоянного тока, которое выделяет в данном проводнике за то же самое время такое же количество тепла, что и данный переменный ток.
5. а. Прямоугольное колебание
б. Треугольное колебание
в. Пилообразное колебание
6. Несинусоидальные колебания могут рассматриваться состоящими из суммы бесконечного числа синусоидальных колебаний, имеющих различные частоты (гармоники) и амплитуды.
Глава 13. ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Прибор магнитоэлектрической системы может использоваться для измерения переменного тока при наличии выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный.
2. Амперметр на основе измерительных клещей использует трансформатор с размыкающимся сердечником. Сердечник может быть разомкнут и размещен вокруг проводника. В катушке, расположенной на сердечнике, индуцируется напряжение, которое выпрямляется и подается на прибор магнитоэлектрической системы.
3. При помощи осциллографа можно измерить следующие параметры: частоту сигнала, длительность сигнала, фазовые соотношения между сигналами и амплитуду сигнала, а также наблюдать форму сигнала.
4. Сначала установите ручки управления осциллографом следующим образом: интенсивность, фокусировка, астигматизм и управление положением луча – в среднее положение.
Запуск: внутренний +.
Уровень: авто.
Время/см: 1 мсек.
Вольт/см: 0,02.
Питание: вкл.
Подсоедините пробник (вход) осциллографа к разъему калибратора напряжения. Установите ручками управления четкое, стабильное изображение прямоугольного колебания.
5. Частотомер состоит из генератора меток времени, формирователя входного сигнала, цепи генерации стробирующих импульсов, электронного коммутатора, десятичного счетчика и дисплея.
Генератор меток времени позволяет измерять различные частоты.
Формирователь входного сигнала преобразует входной сигнал в сигнал такой формы и амплитуды, которая совместима с цепями частотомера.
Цепь генерации стробирующих импульсов работает, как центр синхронизации частотомера, она открывает и закрывает электронный коммутатор и обеспечивает сигнал остановки счета в конце счетного периода, а также сброс цепи для следующего счета.
Электронный коммутатор пропускает входной сигнал на счетчик при определенных условиях.
Десятичный счетчик подсчитывает все импульсы, проходящие через электронный коммутатор.
Дисплей обеспечивает визуальный отсчет измеренной частоты.
6. Основной причиной перемещения частотомеров из лабораторий на рабочие места послужило появление интегральных микросхем. Они уменьшили размеры частотомеров.
Глава 14. РЕЗИСТИВНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. В чисто резистивной цепи переменного тока напряжение и ток находятся в фазе.
2. Дано:
IT = 25 мА = 0,025 А
RT = 4,7 кОм = 4700 Ом.
ET =?
Решение:
IT = ET/RT = ET/4700 = 0,025
(1)(ЕТ) = (0,025)(4700)
ЕТ = 117,5 В.
3.
Дано:
ET = 12 B;
R1 = 4,7 кОм = 4700 Ом
R2 = 3,9 кОм = 3900 Ом
IT =?; R =?
E1 =?; E2 =?;
Решение:
RT = R1 + R2
RT = 4700 + 3900
IT = ET/RT = 12/8600
IT = 0,0014 А или 1,4 мА
IT = I1 + I2
I1 = E1/R1; I2 = E2/R2
0,0014 = E1/4700; 0,0014 = E2/3900
Е1 = 6,58 В Е2 = 5,46 В.
4. Дано:
ET = 120 B
R1 = 2,2 кОм = 2200 Ом
R2 = 5,6 кОм = 5600 Ом
I1 =?; I2 =?
Решение:
ET = E1 = E2
I1 = E1/R1; I2 = E2/R2
I1 = 120/2200; I2 = 120/5600
I1 = 0,055 А или 55 мА
I2 = 0,021 А или 21 мА.
5. Потребляемая цепью переменного тока мощность, точно так же, как и в цепи постоянного тока, определяется рассеиваемой энергией и скоростью, с которой энергия подается в цепь.
6. Дано:
ET = 120 В; RT = 1200 Ом
IT =?; PT =?
Решение:
IT = ET/RT = 120/1200
IT = 0,1 А или 100 мА.
РТ = IТЕТ = (0,1)(120)
РT = 12 В.
Глава 15. ЕМКОСТНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. В емкостной цепи переменного тока ток опережает по фазе напряжение.
2. Дано:
π = 3,14; f = 60 Гц; C = 1000 мкФ = 0,001 Ф
XC =?
Решение:
XC = 1/2πfC
XC = 1/(2)(3,14)(60)(0,001)
XC = 1/0,3768 = 2,65 Ом
3. Дано:
ET = 12 В; XC = 2,65 Ом
IT =?
Решение:
IT = ET/XC = 12/2,65
I = 4,53 A.
4. Емкостные цепи переменного тока могут быть использованы для фильтрации, емкостной связи между цепями и получения фазового сдвига.
5. Емкостные цепочки связи позволяют пропускать высокочастотные компоненты сигнала переменного тока и задерживать низкочастотные.
Глава 16. ИНДУКТИВНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Ток в индуктивной цепи отстает по фазе от приложенного напряжения.
2. Индуктивное сопротивление зависит от индуктивности катушки и частоты приложенного напряжения.
3. Дано:
π = 3,14; f = 60 Гц; L = 100 мГн = 0,1 Гн
XL =?
Решение:
XL = 2πfL
XL = (2)(3,14)(60)(0,1)
XL = 37,68 Ом.
4. Дано:
ET = 24 В; XL = 37,68 Ом
IT =?
Решение:
IT = ET/XL = 24/37,68
IT = 0,64 А или 640 мА.
5. Катушки индуктивности используются для фильтрации сигналов и создания фазового сдвига между током и напряжением.
6. Частота, выше или ниже которой индуктивная цепь пропускает или ослабляет сигналы, называется частотой среза.
Глава 17. РЕЗОНАНСНЫЕ ЦЕПИ
1. Найдем емкостное сопротивление.
XC = 1/2πfC
XC = 1/6,28)(60)(0,000010)
XC = 265,39 Ом
Найдем индуктивное сопротивление.
XL = 2πfL
XL = (6,28)(60)(0,75)
XL = 282,60 Ом.
Теперь найдем:
X = XL – ХC
X = 282,6 – 265,39
X = 17,2 Ом (индуктивное).
Используя X, найдем Z:
Z2 = X2 + R2
Z2 = (17,21)2 + (56)2 = 296,18 + 3136 = 3432,18
Z = √(3432,18) = 58,58 Ом.
Найдем общий ток.
IT = ET/Z = 120/58,58
LT = 2,05 A
2.
Найдем токи в отдельных ветвях.
IR = ER/R; IXL = EXL/XL; IXC = EXC/XC
IR = 120/560; IXL = 120/220; IXC = 120/270
IR = 0,214 A; IXL = 0,545 A; IXC = 0,444 A.
Найдем IX и IZ, используя IR, IXL и IXC
IX = IXL – IXC
IX = 0,545 – 0,444
IX = 0,101 Ом
(индуктивное)
I2Z = (IR)2 – (IX)2
I2Z = (0,214)2 – (0,101)2
I2Z = 0,066302
IZ = √(0,066302)
IZ = 0,257 А
Глава 18. ТРАНСФОРМАТОРЫ
1. Когда две электрически изолированные катушки помещены рядом друг с другом, и на одну из них подано переменное напряжение, изменяющееся магнитное поле первой катушки индуцирует напряжение во второй катушке.
2. Мощность трансформатора измеряется в вольт-амперах потому, что является реактивной. Ко вторичной обмотке могут быть подключены различные типы нагрузок и активных, и реактивных. Чисто емкостная нагрузка создаст во вторичной обмотке заметный ток, однако мощность при этом потребляться почти не будет.
3. Если на вторичной обмотке нет нагрузки, то по ней не течет ток. Первичная обмотка работает, как индуктивность в цепи переменного тока. Когда нагрузка подсоединяется ко вторичной обмотке, по ней начинает течь ток. Ток вторичной обмотки создает свое магнитное поле, пересекающее первичную обмотку и индуцирующее в ней напряжение. Это индуцированное поле служит причиной увеличения тока в первичной обмотке[5]5
Это утверждение неточно. Процесс саморегулирования происходит не так, и его в двух словах не опишешь (Прим перев.)
[Закрыть].
4. Дано:
NP = 400 витков
EP = 120 B; ES = 12 B
NS =?
Решение:
ES/EP = NS/NP
Коэффициент трансформации n
n = NS/NP = 40/400
(120)(NS) = (12)(400) или 10:1
1NS = (12)(400)/120
NS = 40 витков
5. Дано:
ZP = 16; ZS = 4
NP =?; NS =?
Решение:
ZP/ZS = (NP/NS)2
16/4 = (NP/NS)2
√4 = NP/NS
2/1 = NP/NS
Коэффициент трансформации равен 2:1.
6. Трансформаторы играют важную роль при передаче электроэнергии, так как уменьшают потери мощности. Величина потерь мощности зависит от сопротивления линии электропередачи и величины тока. Самый простой способ уменьшить потери мощности – это понизить ток путем повышения напряжения с помощью трансформатора.
7. Изолирующий трансформатор предотвращает соединение с землей любого вывода источника напряжения, питающего оборудование.
Глава 19. ОСНОВЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1. Кремний менее чувствителен к нагреву, чем германий, и поэтому чаще используется.
2. Ковалентная связь – это процесс совместного использования электронов атомами. Когда атомы полупроводника совместно используют электроны, их валентные оболочки становятся полностью заполненными, что обеспечивает стабильность.
3. В чистом полупроводниковом материале валентные электроны при низких температурах сильно связаны с атомами и не могут поддерживать ток. При повышении температуры валентные электроны начинают возбуждаться и разрывают ковалентную связь, что позволяет электронам дрейфовать от одного атома к другому. При дальнейшем увеличении температуры материал начинает вести себя как проводник. При очень высоких температурах кремний проводит ток, как обычный проводник.
4. Для того чтобы превратить образец чистого кремния в материал n-типа, кремний легируется атомами, имеющими пять валентных электронов, которые называются пятивалентными материалами, такими как мышьяк и сурьма.
5. Когда к материалу проводника n-типа приложено напряжение, свободные электроны, появившиеся благодаря атомам донора, начнут перемещаться по направлению к положительному выводу. Дополнительные электроны, вырванные из ковалентных связей, также начнут перемещаться по направлению к положительному выводу.
Глава 20. ДИОДЫ НА ОСНОВЕ р-n-ПЕРЕХОДА
1. Диод на основе р-n-перехода позволяет току течь только в одном направлении.
2. Диод проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении. Это означает, что положительный вывод источника тока подсоединен к материалу р-типа, а отрицательный вывод источника тока подсоединен к материалу типа n.
Глава 21. СТАБИЛИТРОНЫ
1. В стабилизаторе напряжения на основе стабилитрона последний включен последовательно с резистором, и выходное напряжение снимается со стабилитрона. Стабилитрон противодействует увеличению входного напряжения, поскольку при увеличении тока его сопротивление падает. Изменение входного напряжения появляется на последовательно включенном резисторе.
2. Для проверки стабилитрона требуются блок питания, токоограничивающий резистор, амперметр и вольтметр. Вольтметр подсоединяется параллельно стабилитрону. Выходное напряжение постепенно увеличивается до тех пор, пока ток через стабилитрон не станет равным номинальному. После этого ток немного изменяют в обе стороны. Если напряжение на стабилитроне остается постоянным, то стабилитрон работает правильно.
Глава 22. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
1. Переход эмиттер-база должен быть смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база – в обратном.
2. При проверке транзистора с помощью омметра, исправный транзистор должен иметь низкое сопротивление при прямом смещении и высокое сопротивление при обратном смещении каждого перехода.
3. Для определения того, является транзистор германиевым или кремниевым путем измерения падения напряжения на переходе, используется вольтметр, а не омметр. Идентифицировать выводы сложно, так как трудно определить, где эмиттер, а где коллектор.
4. Тип транзистора (р-n-р или n-р-n) определяется напряжением на его коллекторе. Если вместо транзистора р-n-р включить транзистор n-р-n (или наоборот), то он выйдет из строя.
5. Проверка транзистора с помощью прибора для проверки транзисторов предоставляет больше информации о транзисторе, чем его проверка с помощью омметра.
Глава 23. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
1. Напряжение отсечки – это напряжение, при котором исчезает ток стока полевого транзистора.
2. Напряжение отсечки дается производителем транзистора при напряжении затвор-исток равном нулю.
3. Полевой транзистор с изолированным затвором обедненного типа (МОП транзистор) проводит, когда напряжение смещения на затворе равно нулю. Это считается нормальным.
