Работы / Практика 3

Классификация элементов электроники

1. По энергетическим характеристикам:

   1. Активные элементы, которые вносят энергию в электрическую цепь (транзисторы, тиристоры и т.д.).

   2. Реактивные элементы, которые потребляют энергию (резистор, конденсатор, катушка индуктивности).

2. По типу ВАХ:

   1. Линейные элементы. ВАХ элементов представляют собой прямую линию. На рисунке 1 изображена ВАХ линейного резистора.

Рисунок 1

2. Нелинейные элементы. ВАХ элементов имеют криволинейный характер. На рисунке 2 изображена ВАХ диода.

Рисунок 2

3. По конструкции элементы делятся на:

   1. Элементы для навесного монтажа (элементы, имеющие выводы) (рисунок 3).

Рисунок 3

2. Элементы для поверхностного монтажа (SMD –элементы (surface mount device) (рисунок 4).

Рисунок 4

На схемах каждый элемент изображается в виде условно графического обозначения (УГО) (рисунок 5). Это очень важное понятие, поскольку без знания УГО основных элементов невозможно читать схемы а, значит, и понимать принципы их работы.

Рисунок 5

Все изображения строго регламентированы соответствующим ГОСТ.

Для описания источников и приемников энергии в цепях постоянного тока используют зависимость между напряжением и током U(I) или I(U), которые называются вольт - амперными характеристиками (ВАХ) этих элементов (рисунок 1,2).

Резистор – элемент электрической цепи, предназначенный для деления напряжения и ограничения тока. УГО на электронных схемах представлено на рисунке 5, ВАХ линейного резистора на рисунке 1. Аналитическое выражение ВАХ резистора R₁ соответствует закону Ома U=R₁·I, где R₁ – электрическое сопротивление резистора. Значение сопротивления R₁, пропорциональное тангенсу угла наклона ВАХ к оси тока (tgα) и определяемое отношением напряжения U к току I, неизменно в любой точке ВАХ. Поэтому для описания резистора можно вместо ВАХ указать значение его электрического сопротивления.

Для указания номинала сопротивления резистора на схемах используются различные варианты маркировки:

Числовая (рисунок 6) Цветовая (рисунок 7)

Резисторы с допусками 2%, 5% и 10% всех типоразмеров кроме 0402 маркируются 3-мя цифрами и рассчитываются умножением первых двух цифр на 10 в степени равной третьей цифре ^*) Пример маркировки: 242 это 24x10²=2,4кОм

Рисунок 6

Рисунок 7

Номинальная мощность резистора – это спецификация, которая служит для определения максимальной мощности, которую может выдержать резистор. Таким образом, если резистор имеет номинальную мощность 1/4 Вт, 1/4 Вт – это максимальная мощность, которая должна подаваться на резистор.

Когда ток проходит через электрические компоненты, он обычно генерирует тепло. Если ток достаточно мал и подходит для цепи, это тепло обычно незначительно и незаметно в цепи. Но если ток достаточно велик, он может создать значительное количество тепла в цепи. Ток может расплавить компоненты и, возможно, создать замыкания в цепи.

Кроме номинала сопротивления резисторы отличаются номинальной мощностью рассеивания. Маркировка мощности обозначена на рисунке 8

Рисунок 8

Вот почему резисторы имеют номинальную мощность – для указания максимально допустимого количества энергии, которое может проходить через него. Если эта мощность будет превышена, резистор может не выдержать питания и может расплавиться и создать короткое замыкание в цепи, что может привести к еще большей опасности для цепи.

Задача: Построить ВАХ для резисторов R₂ и R₃, номиналы которых будут в два раза больше и в два раза меньше, чем номинал резистора R₁.

Для того, чтобы определить вид ВАХ вспомним закон Ома I=U/R. Если по проводнику пустить ток, то на его концах возникает разность потенциалов, равная I*R.

R – коэффициент между I и U, следовательно, форма ВАХ R–линейная.

Если R₁=0

R₂=2R₁

U₁=U₂

I=U₂/2R

R₃=0,5R₁

Рисунок 9