"Н": Где-то я уже что-то подобное видел. Слева, очевидно, изображена цепь с электрической лампочкой. Верно? А справа я не знаю. И потом, что это за разрыв в цепи?
"А": Верно, слева обозначена цепь обыкновенного карманного фонарика. Она как видишь, может быть реализована с помощью всего трех элементов! Собственно лампочки, изображенной в виде кружка с двумя заштрихованными секторами, батарейки и выключателя, который ВСЕГДА изображается в виде разрыва цепи. То есть в выключенном состоянии.
"Н": Понял. С левым рисунком вопросов нет…
"А": И последнее… Никогда не называй подобные изображения рисунком! Ни простые, ни сложные! Тебя "не поймут"! Так как это не принято ни в электротехнике, ни в электронике. Только - ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ! Усек?
"Н": Вполне! Так что же за элемент изображен справа?
"А": А самое обыкновенное электрическое сопротивление, о котором мы уже говорили! То самое R!. Кстати, в электронике этот элемент именуется исключительно - РЕЗИСТОР!
"Н": А для чего он нужен? Ведь, как я понял, он не светит и не греет?
"А": Светить, он конечно, не светит! А вот относительно того, что он не греет, согласиться с тобой никак нельзя! А ну давай-ка этот рисуночек, то есть я хотел сказать - эту принципиальную электрическую схему нарисуем отдельно (рис. 1.5)!
"Н": Эта стрелка, судя по всему, должна символизировать прохождение электрического тока. Так?
"А": Так! Закон Ома мы с тобой уже усвоили. Потому ответь мне, что это значит, если, на резисторе R имеет место падение напряжения, равное U? И, кроме того, через этот резистор течет ток, равный I?
"Н": Постой!.. Какое падение?
"А": Ах да, я забыл упомянуть, что выражение "падение напряжения" эквивалентно выражению "между выводами резистора А и В приложено напряжение U". В данном случае, когда замкнута электрическая цепь, все напряжение, которое вырабатывает батарейка (она же ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ) приложено к выводам резистора А и В. Но мы отвлеклись, а ты так и не ответил на мой вопрос!
"Н": Ну, это, очевидно, просто значит, что через соответствующий резистор течет и соответствующий ток!..
"А": Не догоняешь, Незнайкин! Это значит слегка больше, чем ты думаешь! А именно, что ПРОИЗВЕДЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ соответствует ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ, которая, выделяясь на данном резисторе, преобразуется в ТЕПЛОТУ!
I x U = Р;
1 АМПЕР х 1 ВОЛЬТ = 1 ВАТТ!
Говорят также, что если по резистору R протекает ток I, то выделяется электрическая мощность, равная:
I x R = Р.
"Н": И это все, на что способен резистор?
"А": Далеко не все! А теперь, Незнайкин, я жду от тебя разумных пояснений относительно принципиальной схемы, которую предлагаю твоему вниманию теперь. Вот на этом рис. 1.6.
"Н": Попробую… Как заметил однажды т. Сталин - "Попытка не пытка, не так ли, товарищ Берия?" Итак, пойдем простым логическим путем… На схеме я вижу два резистора, включенных один за другим…
"А": Насчет логического пути - пойдем лучше вместе! Кстати, в технике подобное включение именуется ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ.
"Н": Принято… Постой, но ведь через оба резистора течет один и тот же ток! А отсюда следует, что на каждом из этих резисторов имеет место падение напряжения. ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ величине сопротивления данного резистора!
"А": Молодцом! А теперь даю еще одну вводную. Объясни, как работает принципиальная электрическая схема, изображенная теперь (рис. 1.7)?
"Н": У меня возникли проблемы с подсчетом напряжения U2, которое падает на резисторах, включенных параллельно…
"А": Я тебе помогу. Следи за ходом моей шахматной мысли! В точке "С" ток I разветвляется на два тока, соответственно I1 и I2:
I1 + I2= I.
С другой стороны:
U2 = I x Rэкв
Rэкв = (R1∙R2)/(R1 + R2),
I1R1 = I2R2 = U2.
При этом резисторы R1 и R2 образуют, так называемое ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ соединение. Значит, чем БОЛЬШУЮ величину будет иметь, например, резистор Rэкв - тем МЕНЬШИМ будет ток I! Ну вот, после этого можно перейти и к более интересным вещам!
"Н": Ну теперь эту легкотню я всегда расколю! Последовательное и параллельное соединение вопросов уже не вызовут!
"А": Ой не говори так! Поскольку в электронике, кроме резисторов, в изобилии и значительно более экзотические компоненты! И потом, ты забыл, что мы собрались коснуться темы о проводниках, изоляторах и полупроводниках?
"Н": Я просто стеснялся напомнить…
"А": Ты ли это?… Так вот, электрическое сопротивление того или иного элемента электрической цепи, а значит и материала или вещества, из которого этот элемент изготовлен, зависит от количества в нем свободных электрических зарядов. Поэтому еще на заре электротехники все вещества разделили на две основные группы, а именно: ПРОВОДНИКИ и ИЗОЛЯТОРЫ (или ДИЭЛЕКТРИКИ). К числу проводников, кстати, относится целый ряд растворов и даже газы в определенном состоянии.
"Н": Ну, а изоляторы?…
"А": Это, например, стекло, эбонит, бумага, резина и т. д. Следует заметить, что атомы изоляторов устойчивы. Для того, чтобы их внешние электроны перешли в состояние проводимости, иначе говоря, оторвались от своих атомов, нарушив свою связь с ядром, требуется приложение прямо-таки отчаянных усилий! Строго говоря, даже в самых совершенных изоляторах в одном из миллиарда или в одном из сотни миллиардов атомов электрон, в силу некоторых причин, покидает свой атом и становится "пилигримом". Вот этим самым "ИЛИ" и определяется - "плохой" это изолятор, или "хороший"!
"Н": Ну и как поясняет наука факт существования подобных "пилигримов"?
"А": Несколькими причинами. Например, как результат тепловых колебаний атомов. Ведь чем выше температура, тем энергичнее колеблется атом на своем месте в кристаллической решетке. А, следовательно, вероятность того, что электрон покинет атом - возрастает. При температуре абсолютного нуля (или - 273 °C) тепловые колебания атомов полностью прекращаются! В этом случае в любом изоляторе, даже самом никудышном, вообще не оказывается свободных электронов… А теперь, Незнайкин, давай поиграем в кубики. Не возражаешь?
"Н": …Дружище, да что с тобой?! Нормально?!.. Вот дела!..
"А": Да не переживай так! Я в порядке. Но вот от кубиков нам с тобой сейчас никуда не деться… Это вовсе не моя прихоть, поверь! Таково повеление Великой Электроники!
"Н": Что, "а токмо волею пославшей мя жены?".
"А": Литературную викторину сообразим как-нибудь в другой раз. Лады?… А пока… вырежем из проверяемого изоляционного материала кубик со стороной равной ОДНОМУ САНТИМЕТРУ. Затем… подведем к нему напряжение ОДИН ВОЛЬТ и будем измерять ток в этой электрической цепи. Эксперимент этот, такой простой на первый взгляд, проделаем мысленно, в силу многих причин. Итак…
"Н": Ну вот, начинается! Ты хочешь сказать, что в твоем хозяйстве не найдется обыкновенного тестера, батарейки и ножовки?