Elektrické a magnetické veličiny
Než se pustíte do stavby obvodů, je důležité porozumět některým základním elektrickým a magnetickým veličinám, které se v elektronice běžně používají. Tyto veličiny nám pomáhají popsat a analyzovat chování elektrických obvodů a součástek.
Zde jsou některé z klíčových elektrických a magnetických veličin, se kterými byste měli být obeznámeni:
-
●
Electric Quantities:
- Electric charge
- Základní vlastnost hmoty, která způsobuje, že na ni působí síla, když je umístěna do elektrického pole, měří se v coulombech (C) a označuje se písmenem „Q“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „množství“ elektřiny, kde vyšší náboj znamená více přítomných elektrických částic.
- Electric voltage
- Z hlediska elektrotechniky jde o rozdíl potenciálů mezi dvěma body v obvodu, měří se ve voltech (V) a označuje se symbolem „V“ (v americké angličtině) nebo „U“ (v evropské angličtině). Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „tlak“, který tlačí elektrické náboje vodičem, čímž umožňuje tok proudu.
- Electric current
- Tok elektrického náboje vodičem, měřený v ampérech (A) a označovaný písmenem „I“. Představuje rychlost, s jakou elektrické náboje procházejí bodem v obvodu. Existují dva typy elektrického proudu: stejnosměrný proud (DC), kde náboj teče jedním směrem, a střídavý proud (AC), kde tok náboje pravidelně mění směr. Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „tok“ elektřiny, kde vyšší proud ukazuje na větší tok elektrického náboje.
- Electric resistance
- Odpor proti toku elektrického proudu, měřený v ohmech (Ω) a označovaný písmenem „R“. Určuje, kolik proudu poteče při daném napětí, zbytek se přemění na teplo. Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „tření“, které brání toku elektřiny, kde vyšší odpor má za následek menší průtok proudu při daném napětí.
- Electric power
- Rychlost, jakou je elektrická energie přenášena nebo spotřebovávána, měřená ve wattech (W) a označovaná písmenem „P“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „práci“ vykonanou elektřinou, kde vyšší výkon znamená, že se přenáší nebo spotřebovává více energie.
- Electric conductance
- Převrácená hodnota odporu, měřená v siemensech (S) a označovaná písmenem „G“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „snadnost“, s jakou elektřina protéká vodičem, kde vyšší vodivost ukazuje na menší odpor a snadnější tok elektrického proudu.
- Electric energy
- Schopnost konat práci, měřená v joulech (J) a označovaná písmenem „E“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „palivo“, které pohání elektrická zařízení, kde vyšší energie znamená větší kapacitu pro výkon práce.
- Electric capacity
- Schopnost systému uchovávat elektrický náboj, měřená ve faradech (F) a označovaná písmenem „C“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „úložiště“ pro elektřinu, kde vyšší kapacita ukazuje na větší schopnost uchovávat elektrický náboj.
- Electric inductance
- Vlastnost vodiče, která se brání změnám proudu, měřená v henry (H) a označovaná písmenem „L“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „setrvačnost“ elektřiny, kde vyšší indukčnost ukazuje na větší odpor proti změnám toku proudu.
-
●
Magnetic Quantities:
- Magnetic flux
- Celkové magnetické pole procházející danou plochou, měřené ve webrech (Wb) a označované symbolem „Φ“. Zjednodušeně řečeno, lze si ho představit jako „množství“ magnetismu, kde vyšší magnetický tok ukazuje na silnější magnetické pole procházející danou plochou.
- Magnetic field strength
- Intenzita magnetického pole, měřená v teslách (T) a označovaná písmenem „B“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „sílu“ magnetismu, kde vyšší intenzita magnetického pole ukazuje na silnější magnetické pole.
- Magnetic permeability
- Schopnost materiálu podporovat vznik magnetického pole, měřená v henry na metr (H/m) a označovaná symbolem „μ“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „vstřícnost“ materiálu k magnetismu, kde vyšší magnetická permeabilita ukazuje, že materiál propouští magnetická pole snadněji.
- Magnetic reluctance
- Odpor proti vzniku magnetického pole v materiálu, měřený v ampérzávitech na weber (At/Wb) a označovaný jako „R_m“. Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „odpor“ proti magnetismu, kde vyšší magnetická reluktance ukazuje, že materiál se silněji brání vzniku magnetického pole.
- Magnetic energy
- Energie uložená v magnetickém poli, měřená v joulech (J) a označovaná jako „E_m“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „potenciál“ magnetismu, kde vyšší magnetická energie ukazuje, že je v magnetickém poli uloženo více energie.
- Magnetic force
- Síla, kterou magnetické pole působí na pohybující se náboje nebo jiné magnety, měřená v newtonech (N) a označovaná jako „F_m“. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „tlak“ nebo „tah“ magnetismu, kde vyšší magnetická síla ukazuje na silnější interakci mezi magnetickým polem a nabitými částicemi nebo jinými magnety.
- Magnetic moment
- Míra síly a orientace magnetického pole magnetu, měřená v ampér-metrech čtverečních (A·m²) a označovaná písmenem „m“. Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „osobnost“ magnetu, kde vyšší magnetický moment ukazuje na silnější a více orientované magnetické pole.
Běžné elektrotechnické pojmy a značky
Kromě pochopení základních elektrických a magnetických veličin je také důležité seznámit se s běžnými elektrickými pojmy a symboly, které se používají ve schématech obvodů a v diskusích o elektronice. Tyto pojmy a značky nám pomáhají efektivně komunikovat o elektronických součástkách, obvodech a konceptech.
Zde je několik běžných elektrotechnických pojmů a značek, které byste měli znát:
- Ground
- Referenční bod v elektrickém obvodu, ze kterého se měří napětí, společná zpětná cesta pro elektrický proud. Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „nulový“ bod v obvodu, kde se veškerá napětí měří relativně vůči němu a poskytuje cestu, kudy se proud může vrátit ke zdroji.
- Power Supply
- Zdroj elektrické energie pro obvod, poskytující potřebné napětí a proud. Zjednodušeně řečeno, lze si jej představit jako „srdce“ obvodu, kde poskytuje energii potřebnou k tomu, aby obvod fungoval.
- Pin symbol
- Značka představující bod připojení k vašemu RPI podle čísla.
- Resistor
- Součástka, která klade odpor toku elektrického proudu a používá se k řízení napětí a proudu v obvodu. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „brzdu“ obvodu, kde omezuje tok elektřiny, aby chránila ostatní součástky a řídila chování obvodu.
- Capacitor
- Součástka, která ukládá a uvolňuje elektrickou energii a používá se pro filtraci, časování a ukládání energie v obvodech. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „baterii“ obvodu, kde dočasně uchovává elektrickou energii a uvolňuje ji v případě potřeby k vyhlazení kolísání napětí nebo k poskytnutí energie při krátkých výpadcích.
- Inductor
- Součástka, která uchovává energii v magnetickém poli, když jí protéká elektrický proud, používá se pro filtraci, ukládání energie a induktivní vazbu v obvodech. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „cívku“ obvodu, kde vytváří magnetické pole, které dokáže ukládat energii a bránit změnám toku proudu, takže je užitečná pro filtrační aplikace a aplikace pro ukládání energie.
- Diode
- Součástka, která umožňuje tok proudu pouze v jednom směru a používá se k usměrňování, modulaci signálu a ochraně v obvodech. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „jednosměrný ventil“ obvodu, kde umožňuje tok elektřiny jedním směrem a zároveň ji blokuje ve směru opačném, takže je nezbytná pro řízení toku proudu a ochranu součástek před zpětným napětím.
- LED diode
- Druh diody, která vyzařuje světlo, když jí protéká proud, používá se pro indikaci a zobrazování v obvodech. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „žárovku“ obvodu, kde při průtoku elektřiny vydává světlo, takže je užitečná pro vizuální indikátory a displeje.
- Transistor
- Polovodičová součástka používaná k zesílení nebo přepínání elektronických signálů, nezbytná pro budování složitých obvodů a digitální logiky. Zjednodušeně řečeno, lze si ji představit jako „zesilovač“ nebo „přepínač“ obvodu, kde dokáže ovládat tok elektřiny na základě vstupního signálu, takže má zásadní význam pro aplikace zesílení a digitální logiky.
