Tại sao chúng ta lại cần những người kháng chiến (tôi hiểu họ làm gì chứ không phải tại sao)? [đóng cửa]

Tôi luôn có một sự hiểu biết cơ bản về điện tử. Bây giờ tôi bắt đầu tìm hiểu thêm một chút, sử dụng Arduino làm nền tảng thử nghiệm và tôi có một câu hỏi về điện trở mà tôi dường như không thể giải quyết thông qua nghiên cứu.

Tại sao chúng ta sử dụng chúng? Tôi hiểu rằng họ giới hạn hiện tại. (Trong trường hợp đèn LED, quá nhiều dòng điện sẽ làm nóng nó và đốt cháy nó.) Nhưng làm thế nào để đo / tính toán / lựa chọn này? Tôi không hỏi cụ thể về trường hợp sử dụng đèn LED, hoặc cách sử dụng đèn LED. Tôi đang cố gắng để hiểu "tại sao" điện trở là cần thiết ở cấp độ vật lý.

1. Điều gì xảy ra với phần còn lại của dòng điện không được sử dụng (vì điện trở)?
2. Đèn LED sau đó có sử dụng TẤT CẢ dòng điện có sẵn trong mạch không? Nếu không, phần còn lại đi đâu? (Tái chế trở lại nguồn điện?)
3. Tại sao một đèn LED "giảm điện áp" bằng một lượng nhất định? Và điều gì xảy ra với các thành phần còn lại trong chuỗi, điện áp giảm cho mọi thành phần, cho đến khi không còn gì? Điều này sẽ có ý nghĩa, nhưng một đèn LED không có điện trở bên trong (vì vậy nó được giải thích), vậy tại sao nó giảm điện áp?
4. Gần đây tôi đã xem một video, trong đó anh chàng giải thích điện trở, đã vẽ một bản phác thảo hiển thị điện trở 12 V → → LED --- 0 V (Bạn có chọn điện trở của mình đến mức "sử dụng hết dòng điện / điện áp" trước khi nó tới Kết thúc của mạch? Video YouTube
5. Tại sao pin bị tắt nếu bạn kết nối trực tiếp các thiết bị đầu cuối, nhưng nếu bạn thêm một bóng đèn (điện trở) thì không?
6. Tôi đã thực hiện nhiều giờ nghiên cứu và tôi hiểu điện trở làm gì, nhưng tôi không hiểu tại sao nó lại cần thiết (để không làm cạn pin? ... Điều này có nghĩa là nó "ăn" hết năng lượng trước nó trở về cực dương?)
7. Tại sao các bóng đèn khác nhau hoạt động trên cùng một pin (điện trở khác nhau, nhưng không bị chết ngắn?)

Tôi biết những câu hỏi này rất rộng và tôi không đặc biệt tìm kiếm câu trả lời cho từng câu hỏi riêng lẻ. Tôi đang đề cập đến nhiều câu hỏi ở trên để chứng minh rằng tôi không nắm vững khái niệm tại sao một mạch cần điện trở . Đây sẽ là câu hỏi để trả lời.

Sự hiểu biết của bạn về cách dòng điện chạy qua một mạch cần điều chỉnh.

1. Bao nhiêu dòng điện chạy qua một mạch, và được lấy từ pin hoặc nguồn điện, phụ thuộc vào lượng dòng điện chạy qua mạch đó.

2. Có bao nhiêu dòng chảy mặc dù mạch được quyết định bởi mức độ dẫn của mạch. Nếu một mạch có điện trở cao, nó sẽ dẫn điện ít hơn và dòng điện / dòng điện ít hơn.

Vì vậy, đặt hai người đó lại với nhau và xem xét câu hỏi của bạn ...

1. Điều gì xảy ra với phần còn lại của dòng điện không được sử dụng (vì điện trở)?

Không có "phần còn lại của dòng điện" dòng điện được xác định bởi điện trở của mạch.

2. Đèn LED có sử dụng TẤT CẢ dòng điện có sẵn trong mạch không? Nếu không, phần còn lại đi đâu? (Tái chế trở lại nguồn điện?)

Một lần nữa, đèn LED và điện trở của nó xác định dòng điện mà chúng sẽ lấy. Không có "phần còn lại".

3.Tại sao đèn LED "giảm điện áp" theo một lượng nhất định? Và điều gì xảy ra với các thành phần còn lại trong chuỗi, điện áp giảm cho mọi thành phần, cho đến khi không còn gì?

Đèn LED có điện áp chuyển tiếp cố định ít nhiều ở một dòng điện nhất định. Phần còn lại của điện áp được thả trên điện trở. Điều đó xác định dòng điện thông qua đèn LED.

4. Gần đây tôi đã xem một video, trong đó anh chàng giải thích về điện trở, đã vẽ một hình vẽ hiển thị 12 v -> Điện trở -> LED --- 0V (Bạn có chọn điện trở của mình ở mức độ "sử dụng hết dòng điện / điện áp" không trước khi kết thúc mạch? Video Youtube

Trong bất kỳ mạch nối tiếp nào, điện áp ứng dụng được chia cho các phần tử của mạch nối tiếp đó. Dòng điện được xác định bởi những gì các phần tử mạch yêu cầu và không đổi trong toàn bộ chuỗi.

Hãy nhớ rằng điện áp chỉ đơn giản là một phép đo tiềm năng cho các electron chảy giữa hai điểm. Nó luôn được đo giữa hai điểm và giá trị 0 volt cho chúng ta biết rằng sẽ không có dòng điện giữa hai điểm đó.

5.Tại sao pin hết pin nếu bạn kết nối trực tiếp các thiết bị đầu cuối, nhưng nếu bạn thêm một bóng đèn (điện trở), thì không?

Một ngắn hạn có sức đề kháng gần như bằng không và mất rất nhiều dòng điện từ nguồn cung. Một bóng đèn có điện trở và mất ít dòng điện hơn nhiều.

6. Tôi đã thực hiện nhiều giờ nghiên cứu và tôi hiểu điện trở làm gì, nhưng tôi không hiểu tại sao lại cần thiết (để không làm cạn pin? .. điều này có nghĩa là nó "ăn" hết năng lượng trước đó nó trở về Anode?)

Cần có điện trở để đặt dòng điện và điều chỉnh mức điện áp thông qua mạch nối tiếp. Chúng cũng được sử dụng cho các chức năng khác, như một phần của bộ lọc tần số, bộ dao động, v.v.

7.Tại sao các bóng đèn khác nhau hoạt động trên cùng một pin (điện trở khác nhau, nhưng không chết ngắn?)

Bóng đèn khác nhau có điện trở khác nhau.

---

Để hiểu tất cả những điều này, bạn cần làm quen với Luật Ohm và Luật điện áp của Kirchoff .

---

EDIT: Thêm câu hỏi nhận xét vì nó hữu ích và có thể được di chuyển.

Tôi có đúng khi nói như sau: "Nếu tôi đặt đèn LED trực tiếp vào nguồn điện 600maH, nó sẽ" sử dụng "mọi thứ có sẵn (600maH). Sau đó, tôi có hiệu chỉnh cho điện trở để đủ dòng điện để cung cấp cho dòng điện không? LED chỉ những gì nó cần?

Một nguồn năng lượng 600mAh khá ít ý nghĩa ở đây. mAh là thước đo mức sạc và tổng năng lượng hiệu quả mà pin sẽ cung cấp trong bất kỳ thời điểm nào. Nếu mạch của bạn mất 1mA, pin sẽ kéo dài 600 giờ. Nếu mạch của bạn mất 1A, pin sẽ chỉ kéo dài 36 phút. Lưu ý các đơn vị ... mA * Giờ.

Một pin lớn hơn, cùng công nghệ và điện áp, có nhiều mAh hơn.

Công suất mà nó có thể cung cấp ở bất kỳ thời điểm nào phụ thuộc vào điện trở cuối của pin và tốc độ hóa học bên trong pin có thể phản ứng nhanh như thế nào. Pin Li-Ion 3,7V 600mAh sẽ cung cấp năng lượng thô hơn nhiều so với 1,5V 600mAh kiềm. Sức mạnh và Năng lượng không giống nhau. Cuối cùng, mặc dù, tải, mạch, cho biết mức độ ngốn của pin và nhanh như thế nào, giả sử nó không vẽ quá nhanh, lúc đó điện áp pin sẽ giảm.

Bạn phải nghĩ về một pin như bình xăng trên xe của bạn. Khí giảm nhanh như thế nào tùy thuộc vào việc bạn lái xe khó và nhanh như thế nào. 600mAh chỉ xác định mức độ lớn của "bình xăng". Khí phải đi từ bình đến động cơ thông qua một đường ống và kim phun. Nếu bạn yêu cầu quá nhiều xăng, nó sẽ không vượt qua được đủ nhanh và động cơ bị thiếu khí.

Đây là phần giới thiệu dựa trên vật lý cho các khái niệm EE mà bạn đang cố gắng hiểu.

Câu hỏi của bạn được trả lời ở phía dưới.

---

Mọi thứ bắt nguồn từ dòng "phí"

Điện tử, như từ gốc của nó electron biểu thị, rất nhiều nghiên cứu về dòng chảy của electron trong một hệ thống cụ thể.

Electron là "chất mang" cơ bản của điện tích trong một mạch điển hình; tức là, chúng là cách điện tích được "di chuyển xung quanh" trong hầu hết các mạch.

Chúng tôi thông qua một quy ước ký kết nói rằng các điện tử có điện tích "âm". Hơn nữa, một electron đại diện cho đơn vị điện tích nhỏ nhất ở thang đo nguyên tử (vật lý cổ điển). Đây được gọi là điện tích "cơ bản" và nằm ở Coulomb.$-1.602{\times}{10}^{-19}$

Ngược lại, các proton có điện tích ký "dương" là Coulomb.$+1.602{\times}{10}^{-19}$

Tuy nhiên, các proton không thể di chuyển xung quanh dễ dàng như vậy bởi vì chúng thường bị ràng buộc với neutron bên trong hạt nhân nguyên tử bởi lực mạnh hạt nhân. Bằng cách này, cần nhiều năng lượng hơn để loại bỏ các proton khỏi hạt nhân nguyên tử (cơ sở cho công nghệ phân hạch hạt nhân) hơn là loại bỏ các electron.

Mặt khác, chúng ta có thể đánh bật các electron khỏi các nguyên tử của chúng khá dễ dàng. Trên thực tế, pin mặt trời hoàn toàn dựa trên hiệu ứng quang điện (một trong những khám phá tinh dịch của Einstein) vì "photon" (hạt ánh sáng) đánh bật "electron" khỏi nguyên tử của chúng.

---

Điện trường

Tất cả các điện tích đều tác động một điện trường "vô thời hạn" vào không gian. Đây là mô hình lý thuyết.

Một trường chỉ đơn giản là một hàm tạo ra một đại lượng vectơ tại mọi điểm (một đại lượng chứa cả cường độ và hướng ... để trích dẫn Despossible Me ).

Một electron tạo ra một điện trường trong đó vectơ tại mỗi điểm trong trường hướng về phía electron (hướng) với cường độ tương ứng với định luật Coulomb:

$$\lvert \vec E\rvert~~=~~\underbrace{\frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}}_{ \begin{array}{c} \text{constant} \\ \text{factor} \end{array} }~~\underbrace{\frac{\lvert q\rvert}{r^{2}}}_{ \begin{array}{c} \text{focus on} \\ \text{this part} \end{array} }$$

Các hướng có thể được hình dung như:

Các hướng và cường độ này được xác định dựa trên lực (hướng và cường độ) sẽ được tác dụng khi mang điện tích dương. Nói cách khác, các đường trường biểu thị hướng và cường độ mà điện tích dương thử nghiệm sẽ trải qua.

Một điện tích âm sẽ trải qua một lực có cùng độ lớn theo hướng ngược lại .

Theo quy ước này, khi một electron ở gần một electron hoặc một proton gần một proton, chúng sẽ đẩy lùi.

---

Chồng chất: tập hợp các khoản phí

Nếu bạn tổng hợp tất cả các điện trường được gây ra bởi tất cả các điện tích trong một vùng trên một điểm cụ thể, bạn sẽ có được tổng điện trường tại điểm đó được tác động bởi tất cả các điện tích.

Điều này tuân theo cùng một nguyên tắc chồng chất được sử dụng để giải quyết các vấn đề động học với nhiều lực tác dụng lên một vật thể đơn lẻ.

---

Điện tích dương là sự vắng mặt của các điện tử; điện tích âm là sự dư thừa của các điện tử

Điều này đặc biệt áp dụng cho các thiết bị điện tử nơi chúng ta đang xử lý dòng điện qua vật liệu rắn.

Để lặp lại: điện tử là nghiên cứu về dòng điện tử như các hạt mang điện; proton không phải là hạt mang điện chính.

Một lần nữa: đối với các mạch, các electron di chuyển, các proton thì không.

Tuy nhiên, một điện tích dương "ảo" có thể được tạo ra do không có electron trong một vùng của mạch vì vùng đó có nhiều proton ròng hơn electron .

Nhớ lại mô hình electron hóa trị của Dalton trong đó các proton và neutron chiếm một hạt nhân nhỏ được bao quanh bởi các electron quay quanh.

Các electron ở xa hạt nhân nhất trong lớp vỏ "hóa trị" ngoài cùng có sức hút yếu nhất đối với hạt nhân dựa trên định luật Coulomb chỉ ra rằng cường độ điện trường tỷ lệ nghịch với bình phương của khoảng cách.

Bằng cách tích lũy điện tích, ví dụ như trên một tấm hoặc một số vật liệu khác (giả sử, bằng cách cọ xát chúng mạnh mẽ với nhau như trong những ngày tốt đẹp), chúng ta có thể tạo ra một điện trường. Nếu chúng ta đặt các electron trong trường này, các electron sẽ di chuyển theo phương diện vĩ mô theo hướng đối diện với các đường sức điện trường.

Lưu ý: như cơ học lượng tử và chuyển động Brown sẽ mô tả, quỹ đạo thực tế của một electron riêng lẻ là khá ngẫu nhiên. Tuy nhiên, tất cả các điện tử sẽ thể hiện một chuyển động "trung bình" vĩ mô dựa trên lực được chỉ định bởi điện trường.

Do đó, chúng ta có thể tính toán chính xác làm thế nào một mẫu điện tử vĩ mô sẽ phản ứng với điện trường.

---

Điện tích

$\lvert \vec E\rvert$

$$\lvert \vec E\rvert = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{\lvert q\rvert}{r^{2}}$$

$r \to 0$$\lvert \vec E\rvert \to \infty$

$r \to \infty$$\lvert \vec E\rvert \to 0$

Bây giờ, hãy xem xét sự tương tự của một hành tinh. Khi tổng khối lượng tích lũy của hành tinh tăng, trọng lực của nó cũng tăng theo. Sự chồng chất của lực hấp dẫn của tất cả các vật chất có trong khối lượng của hành tinh tạo ra lực hấp dẫn.

$\left(M_{\text{planet}} \gg m_{\text{you}}\right)$

Nhớ lại từ động học rằng tiềm năng hấp dẫn là lượng tiềm năng mà một vật thể có được nhờ khoảng cách từ trung tâm hấp dẫn của hành tinh . Trung tâm hấp dẫn của hành tinh có thể được coi là một nguồn trọng lực điểm.

$q$

Trong trường hợp tiềm năng hấp dẫn, chúng tôi giả định rằng trường trọng lực là 0 vô cùng xa hành tinh.

$m$$\vec g_{\text{planet}}$

$q_{\text{source}}$$\vec E_{\text{source}}$$r$

Kết quả này trong:

• $\vec E$
• $\vec E$
• $\vec E$
• $\vec E$

---

Điện thế trong dây dẫn

Hãy xem xét mô hình của các dây dẫn hoặc kim loại chuyển tiếp như đồng hoặc vàng có "biển điện tử". "Biển" này bao gồm các electron hóa trị được liên kết lỏng lẻo hơn và loại "chia sẻ" giữa nhiều nguyên tử.

Nếu chúng ta áp dụng một điện trường cho các electron "lỏng lẻo" này, chúng sẽ nghiêng, trên trung bình vĩ mô, để di chuyển theo một hướng cụ thể theo thời gian.

Hãy nhớ rằng, các electron di chuyển theo hướng đối diện với điện trường.

Tương tự như vậy, việc đặt chiều dài của dây dẫn gần một điện tích dương sẽ gây ra độ dốc điện tích trên chiều dài của dây.

Điện tích tại bất kỳ điểm nào trên dây có thể được tính bằng khoảng cách từ điện tích nguồn và các thuộc tính đã biết của vật liệu được sử dụng trong dây.

Điện tích dương do không có electron sẽ xuất hiện ở xa điện tích dương hơn, trong khi điện tích âm do sự thu thập và thặng dư của điện tử sẽ hình thành gần hơn với điện tích nguồn.

Do điện trường, một "sự khác biệt tiềm năng" sẽ xuất hiện giữa hai điểm trên dây dẫn. Đây là cách một điện trường tạo ra điện áp trong mạch.

Điện áp được định nghĩa là hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường.

Cuối cùng, sự phân bố điện tích dọc theo chiều dài của dây sẽ đạt đến "trạng thái cân bằng" với điện trường. Điều này không có nghĩa là điện tích ngừng chuyển động (hãy nhớ chuyển động Brown); chỉ có điều rằng chuyển động của điện tích "thuần" hoặc "trung bình" đạt đến không.

---

Pin không lý tưởng

Chúng ta hãy tạo ra một nguồn năng lượng tế bào điện hoặc điện .

$\left(\text{NH}_{4}\right)\left(\text{NO}_{3}\right)$

$\text{NH}_{4}^{+}$$\text{NO}_{3}^{-}$

Thuật ngữ hữu ích:

• cation : một ion tích điện dương
• anion : một ion tích điện âm
• cực âm : các cation tích lũy ở cực âm
• cực dương : các anion tích lũy ở cực dương

Hữu ích ghi nhớ: " một ion" là " một ion" là " AN egative ion"

Nếu chúng ta kiểm tra phản ứng cho tế bào mạ kẽm-đồng ở trên:

$$\text{Zn}\left(\text{NO}_{3}\right)_{2}~~+~~\text{Cu}^{2+} \quad\longrightarrow\quad \text{Zn}^{2+}~~+~~\text{Cu}\left(\text{NO}_{3}\right)_{2}$$

$\text{Zn}^{2+}$$\text{Cu}^{2+}$

Lưu ý: Trước đó chúng tôi đã nói rằng điện tích dương là "sự vắng mặt" của các điện tử. Các cation (các ion dương) dương vì việc tước đi các electron dẫn đến điện tích nguyên tử dương dương do các proton trong hạt nhân. Các cation này di động trong dung dịch của điện thế, nhưng như bạn có thể thấy, các ion không di chuyển qua cây cầu dẫn nối hai bên của tế bào . Đó là, chỉ các electron di chuyển qua dây dẫn .

Dựa trên thực tế là các cation dương di chuyển và tích lũy về phía cực âm, chúng tôi gọi nó là âm (điện tích dương bị hút vào âm).

Ngược lại, do các electron di chuyển về phía và tích lũy ở cực dương, chúng tôi dán nhãn là dương (các điện tích âm bị hút về dương).

$\textbf{+}$$\textbf{-}$

Điều này là do dòng điện được định nghĩa là dòng điện tích dương ảo qua một mặt cắt ngang . Các electron luôn chảy ngược chiều với dòng điện theo quy ước.

Điều làm cho tế bào điện cực này không lý tưởng là cuối cùng quá trình hóa học tạo ra điện trường thông qua dây dẫn và khiến các electron và điện tích chảy sẽ đến trạng thái cân bằng.

Điều này là do sự tích tụ ion ở cực dương và cực âm sẽ ngăn phản ứng tiếp tục.

Mặt khác, một nguồn năng lượng "lý tưởng" sẽ không bao giờ mất cường độ điện trường.

---

Nguồn điện áp lý tưởng giống như thang cuốn ma thuật

Chúng ta hãy quay trở lại sự tương tự của tiềm năng hấp dẫn.

Giả sử bạn đang ở trên một ngọn đồi và bạn có một số con đường tùy ý xuống ngọn đồi được xây dựng bằng những bức tường bằng bìa cứng. Giả sử bạn lăn một quả bóng tennis xuống con đường này bằng những bức tường bằng bìa cứng. Quả bóng tennis sẽ đi theo con đường.

Trong các mạch, dây dẫn tạo thành đường dẫn.

Bây giờ hãy nói rằng bạn có một thang cuốn ở dưới cùng của ngọn đồi. Giống như một cỗ máy Rube Goldberg, thang cuốn lấy những quả bóng tennis bạn lăn xuống đường, sau đó thả chúng xuống ở đầu con đường trên đỉnh đồi.

Thang cuốn là nguồn năng lượng lý tưởng của bạn.

Bây giờ, giả sử bạn gần như hoàn toàn bão hòa toàn bộ đường dẫn (bao gồm thang cuốn) với các quả bóng tennis. Chỉ là một hàng dài của những quả bóng tennis.

Bởi vì chúng tôi không hoàn toàn bão hòa con đường, vẫn còn những khoảng trống và khoảng trống để những quả bóng tennis di chuyển.

Một quả bóng tennis được đưa lên thang cuốn va vào một quả bóng khác, va vào một quả bóng khác ... tiếp tục và tiếp tục.

Những quả bóng tennis đi xuống con đường trên đồi có được năng lượng nhờ vào sự khác biệt tiềm năng trong trọng lực. Họ nảy vào nhau cho đến khi cuối cùng, một quả bóng khác được đưa lên thang cuốn.

Chúng ta hãy gọi những quả bóng tennis là điện tử của chúng ta. Nếu chúng ta theo dòng điện tử chạy xuống đồi, thông qua "mạch" các tông giả, sau đó lên "nguồn năng lượng" thang cuốn ma thuật, chúng ta nhận thấy một điều:

"Khoảng trống" giữa các quả bóng tennis đang di chuyển theo hướng ngược lại chính xác với các quả bóng tennis (ngược lên đồi và xuống thang cuốn) và chúng đang di chuyển nhanh hơn nhiều. Các quả bóng tự nhiên chuyển từ tiềm năng cao sang tiềm năng thấp, nhưng với tốc độ tương đối chậm. Sau đó, họ được chuyển trở lại một tiềm năng cao bằng cách sử dụng thang cuốn.

Phần dưới của thang cuốn có hiệu quả là cực âm của pin, hoặc cực âm trong tế bào điện mà chúng ta đã thảo luận trước đó.

Đỉnh của thang cuốn có hiệu quả là cực dương của pin, hoặc cực dương trong một tế bào điện. Các thiết bị đầu cuối tích cực có tiềm năng điện cao hơn.

---

Hiện hành

Được rồi, do đó, hướng mà điện tích dương chảy vào là hướng của dòng điện.

Hiện tại là gì?

Theo định nghĩa, đó là: lượng điện tích đi qua một khu vực cắt ngang mỗi giây (đơn vị: Coulombs mỗi giây). Nó tỷ lệ thuận với diện tích của mặt cắt ngang của dây / vật liệu dẫn điện và mật độ hiện tại. Mật độ hiện tại là lượng điện tích chảy qua một đơn vị diện tích (đơn vị: Coulomb trên bình phương mét).

Đây là một cách khác để nghĩ về nó:

Nếu bạn có một quả bóng phát bóng phun ra những quả bóng tích điện dương qua một ô cửa, số lượng bóng mà nó đi qua cửa mỗi giây sẽ xác định "dòng điện" của nó.

Nhanh như thế nàoNhững quả bóng đó chuyển động (hoặc bao nhiêu động năng mà chúng có khi đập vào tường) là "điện áp".

---

Bảo tồn điện tích và điện áp

Đây là một nguyên tắc cơ bản.

Hãy nghĩ về nó như thế này: có một số lượng điện tử và proton cố định. Trong một mạch điện, vật chất không được tạo ra cũng không bị phá hủy ... vì vậy điện tích luôn giữ nguyên. Trong ví dụ thang cuốn bóng tennis, các quả bóng chỉ đi theo một vòng. Số lượng bóng vẫn cố định.

Nói cách khác, phí không "tiêu tan". Bạn không bao giờ mất phí.

Điều gì xảy ra là phí mất tiềm năng . Nguồn điện áp lý tưởng cho điện tích trở lại của nó.

Nguồn điện áp KHÔNG tạo ra điện tích. Chúng tạo ra tiềm năng điện.

---

Dòng chảy vào và ra của các nút, kháng

Chúng ta hãy bảo tồn nguyên tắc phí. Một sự tương tự tương tự có thể được áp dụng cho dòng chảy của nước.

Nếu chúng ta có một hệ thống sông xuống một ngọn núi phân nhánh, thì mỗi nhánh tương tự như một "nút" điện.

          / BRANCH A
         /
        /
MAIN ---
        \
         \
          \ BRANCH B

-> downhill

Lượng nước chảy vào một nhánh phải bằng lượng nước chảy ra khỏi nhánh theo nguyên tắc bảo tồn: nước (điện tích) không được tạo ra cũng không bị phá hủy.

Tuy nhiên, lượng nước chảy xuống một nhánh cụ thể phụ thuộc vào mức độ "kháng cự" của nhánh đó.

Ví dụ: nếu Chi nhánh A cực kỳ hẹp, Chi nhánh B cực kỳ rộng và cả hai chi nhánh đều có cùng độ sâu, thì Chi nhánh B tự nhiên có diện tích mặt cắt ngang lớn hơn.

Điều này có nghĩa là Chi nhánh B tạo ra ít sức cản hơn và một khối lượng nước lớn hơn có thể chảy qua nó trong một đơn vị thời gian.

Điều này mô tả Luật hiện hành của Kirchoff.

---

Bạn vẫn ở đây à? Tuyệt vời!

1. Điều gì xảy ra với phần còn lại của hiện tại không được sử dụng?

Do nguyên tắc bảo tồn, tất cả điện tích vào một nút phải chảy ra. Không có dòng điện "không sử dụng" vì dòng điện không được sử dụng . Không có thay đổi trong dòng điện trong một mạch loạt.

Tuy nhiên, các dòng điện khác nhau có thể chảy xuống các nhánh khác nhau trong một nút điện song song mạch tùy thuộc vào điện trở của các nhánh khác nhau.

2. Đèn LED có sử dụng tất cả dòng điện không?

Về mặt kỹ thuật, đèn LED và (các) điện trở không "sử dụng" dòng điện, bởi vì dòng điện không giảm (lượng điện tích truyền qua đèn LED hoặc điện trở trong một đơn vị thời gian). Điều này là do sự bảo toàn điện tích áp dụng cho một mạch nối tiếp: không có sự mất điện tích trong toàn mạch, do đó không giảm dòng điện.

Các lượng của dòng điện (phí) được xác định bởi hành vi của các LED và điện trở (s) như mô tả của họ đường cong iv

3. Tại sao đèn LED "giảm điện áp" theo một lượng nhất định?

Đây là một mạch LED cơ bản .

Một đèn LED có điện áp kích hoạt, thường khoảng ~ 1,8 đến 3,3 V. Nếu bạn không đáp ứng điện áp kích hoạt, thực tế sẽ không có dòng điện nào chạy qua. Tham khảo các đường cong LED iv được liên kết dưới đây.

Nếu bạn cố gắng đẩy dòng điện theo hướng đối diện với cực của đèn LED, bạn sẽ vận hành đèn LED ở chế độ "phân cực ngược" trong đó hầu như không có dòng điện đi qua. Chế độ hoạt động bình thường của đèn LED là chế độ phân cực thuận. Vượt quá một điểm nhất định trong chế độ phân cực ngược, đèn LED "bị hỏng". Kiểm tra đồ thị iv của một diode.

Đèn LED thực sự là các mối nối PN (silicon pha tạp p và pha tạp n được ép với nhau). Dựa trên mức độ Fermi của silicon pha tạp (phụ thuộc vào khoảng trống dải electron của vật liệu pha tạp), các electron đòi hỏi một lượng năng lượng kích hoạt rất đặc biệt để chuyển sang mức năng lượng khác. Sau đó, chúng tỏa năng lượng của chúng dưới dạng một photon với bước sóng / tần số rất cụ thể khi chúng nhảy xuống mức thấp hơn.

Điều này cho hiệu quả cao (hơn 90% năng lượng tiêu tán bởi một đèn LED được chuyển đổi thành ánh sáng, không phải nhiệt) của đèn LED so với bóng đèn dây tóc và CFL.

Đây cũng là lý do tại sao ánh sáng LED có vẻ rất "nhân tạo": ánh sáng tự nhiên chứa một hỗn hợp tương đối đồng nhất của một dải tần số rộng; Đèn LED phát ra sự kết hợp của tần số ánh sáng rất cụ thể.

Các mức năng lượng cũng giải thích tại sao điện áp rơi trên một đèn LED (hoặc các điốt khác) được "cố định" một cách hiệu quả ngay cả khi có nhiều dòng điện đi qua nó. Kiểm tra đường cong iv cho đèn LED hoặc diode khác: ngoài điện áp kích hoạt, dòng điện tăng RẤT NHIỀU khi tăng điện áp nhỏ. Về bản chất, đèn LED sẽ cố gắng để dòng điện chạy qua nó nhiều nhất có thể, cho đến khi nó xuống cấp về mặt vật lý.

Đây cũng là lý do tại sao bạn sử dụng một điện trở giới hạn dòng nội tuyến để giới hạn dòng điện qua diode / LED đến một milliamp được xếp hạng cụ thể dựa trên thông số LED.

3 (b). Và điều gì xảy ra với các thành phần còn lại trong chuỗi, điện áp giảm cho mọi thành phần, cho đến khi không còn gì?

Đúng, định luật điện áp của Kirchoff là tổng của tất cả các điện áp rơi trong một vòng quanh mạch bằng không . Trong một mạch loạt đơn giản, chỉ có một vòng lặp.

4. Bạn có chọn điện trở của mình đến mức "sử dụng hết dòng điện / điện áp" trước khi đến cuối mạch không?

Không. Bạn chọn điện trở của mình dựa trên xếp hạng dòng LED (giả sử 30 mA = 0,03 A) và định luật Ohm như được mô tả trong bài viết về mạch LED .

Điện áp của bạn sẽ được sử dụng hết. Hiện tại của bạn vẫn giữ nguyên trong suốt một mạch loạt.

5. Tại sao pin hết pin nếu bạn kết nối trực tiếp các thiết bị đầu cuối, nhưng nếu bạn thêm một bóng đèn (điện trở) thì không?

Tôi không chắc ý của bạn là "chết ngắn".

Kết nối các cực của pin với nhau dẫn đến một dòng điện lớn được xả ra ở điện áp của pin. Điện áp đó bị tiêu tán thông qua điện trở bên trong của pin và dây dẫn ở dạng nhiệt - bởi vì ngay cả các dây dẫn cũng có một số điện trở.

Đây là lý do tại sao pin ngắn trở nên siêu nóng. Nhiệt đó có thể ảnh hưởng xấu đến thành phần của tế bào hóa học cho đến khi nó nổ tung.

6. Tại sao điện trở cần thiết?

Đây là lời hùng biện: hãy tưởng tượng có buổi hòa nhạc tuyệt vời này. Tất cả các ban nhạc yêu thích của bạn sẽ ở đó. Đây sẽ là một thời gian tốt đẹp.

Hãy nói rằng các nhà tổ chức sự kiện không có khái niệm về thực tế. Vì vậy, họ làm cho phí vào cửa buổi hòa nhạc tuyệt vời này gần như hoàn toàn miễn phí. Họ đặt nó trong một khu vực cực kỳ dễ tiếp cận. Trên thực tế, họ rất vô tổ chức, họ thậm chí không quan tâm nếu họ bán quá nhiều và không có đủ chỗ cho tất cả những người mua vé.

Ồ, và đây là ở NYC.

Khá nhanh chóng, buổi hòa nhạc tuyệt vời này biến thành một thảm họa hoàn toàn. Mọi người đang ngồi trên nhau, làm đổ bia khắp nơi; Các trận đánh đang nổ ra, các phòng vệ sinh bị kẹt, các nhóm đang làm mọi người hoảng sợ, và bạn hầu như không thể nghe thấy âm nhạc trên tất cả các cuộc hỗn loạn.

Hãy nghĩ về đèn LED của bạn như một buổi hòa nhạc tuyệt vời. Và hãy nghĩ xem đèn LED của bạn sẽ rối tung như thế nào nếu bạn không có nhiều sức cản hơn ở đó để ngăn MỌI NGƯỜI và mẹ của họ xuất hiện trong buổi hòa nhạc.

Trong ví dụ ngớ ngẩn này, "kháng chiến" chuyển thành "chi phí nhập cảnh". Theo nguyên tắc kinh tế đơn giản, tăng chi phí cho buổi hòa nhạc làm giảm số lượng người sẽ tham dự.

Tương tự như vậy, việc tăng điện trở trong mạch sẽ ngăn chặn điện tích (và sau đó là dòng điện) đi qua. Điều này có nghĩa là đèn LED (buổi hòa nhạc) của bạn không bị phá hủy hoàn toàn bởi tất cả mọi người (tính phí).

Vâng, kỹ thuật điện là một bữa tiệc thực sự.

Cách nhanh nhất để có được sự hiểu biết về điện cơ bản là gì? Chỉ cần tập trung vào các vấn đề "nút nóng" như sau. Sửa chữa các khái niệm tinh thần của bạn, và mọi thứ bắt đầu đúng chỗ và có ý nghĩa.

Chất dẫn điện là vật liệu cấu thành từ "điện di động". Họ không dẫn điện, thay vào đó họ có điện và điện của họ có thể di chuyển dọc. Cảnh giác với định nghĩa không chính xác phổ biến của dây dẫn:

SAI RỒI: dây dẫn trong suốt với dòng điện, giống như ống nước rỗng? Không.

ĐÚNG: tất cả các dây dẫn đều chứa điện tích di động, giống như đường ống chứa đầy nước.

Các dây giống như các ống chứa đầy, trong đó các electron của kim loại giống như nước đã ở trong vòi. Trong kim loại, các electron riêng của các nguyên tử liên tục nhảy xung quanh và 'quay quanh' tất cả các khối kim loại. Tất cả các kim loại đều chứa một "biển" chất lỏng giống như điện di động. Vì vậy, nếu chúng ta móc một số dây kim loại trong một vòng tròn, chúng ta đã tạo ra một loại dây đai hoặc bánh đà được che giấu. Khi vòng lặp được hình thành, "vành đai điện" tròn sẽ tự do di chuyển bên trong kim loại. (Nếu chúng ta nắm và vẫy vòng tròn dây của mình, chúng ta sẽ thực sự tạo ra một dòng điện nhỏ theo quán tính, giống như dây là một vòi đầy nước. Tìm kiếm: Hiệu ứng Tolman.)

Đường dẫn cho hiện tại là một vòng tròn hoàn chỉnh, bao gồm cả nguồn điện. Nguồn cung cấp không cung cấp bất kỳ điện tử. (Nói cách khác, vòng tròn không có điểm bắt đầu. Đó là một vòng lặp, giống như bánh đà di chuyển.) Các electron di động được đóng góp bởi chính các dây dẫn. Nguồn cung cấp chỉ là máy bơm điện. Con đường cho hiện tại là thông qua việc cung cấp năng lượng và trở ra. Một nguồn cung cấp chỉ là một phần khác của vòng kín.

Dòng điện là dòng chảy khá chậm. Nhưng, giống như bánh xe và dây đai lái xe, khi chúng ta đẩy vào một phần của bánh xe, toàn bộ bánh xe di chuyển như một đơn vị. Chúng ta có thể sử dụng đai truyền động bằng cao su để truyền ngay năng lượng cơ học. Chúng ta có thể sử dụng một vòng điện kín để truyền ngay năng lượng điện đến bất kỳ phần nào của vòng lặp. Tuy nhiên, vòng lặp không di chuyển với tốc độ ánh sáng! Các vòng lặp di chuyển chậm. Và đối với các hệ thống AC, vòng lặp di chuyển qua lại trong khi năng lượng di chuyển liên tục về phía trước. Gợi ý lớn: các electron càng nhanh, ampe càng cao. Không ampe? Đó là khi các electron của dây bị dừng lại. Một gợi ý khác: năng lượng điện là sóng và các electron là "phương tiện" dọc theo sóng. Phương tiện lắc lư qua lại, trong khi sóng truyền nhanh về phía trước. Hoặc, phương tiện giật lùi, di chuyển chậm, trong khi sóng di chuyển về phía trước cực kỳ nhanh chóng. (Nói cách khác, không có "điện" duy nhất tồn tại, vì luôn có hai thứ riêng biệt di chuyển bên trong các mạch: dòng điện tròn chậm của điện tử và sự truyền năng lượng điện từ một chiều nhanh và trong khi các dòng chảy trong các vòng lặp, năng lượng chảy một chiều từ nguồn tới người tiêu dùng.)

Pin không lưu trữ điện. Họ không lưu trữ điện tích. Họ thậm chí không lưu trữ năng lượng điện . Thay vào đó, pin chỉ lưu trữ "nhiên liệu" hóa học dưới dạng kim loại không bị ăn mòn như Liti, Kẽm, Chì, v.v ... Nhưng sau đó, làm thế nào pin có thể hoạt động? Dễ dàng: pin là một máy bơm sạc điện hóa học. Khi các tấm kim loại của chúng bị ăn mòn, năng lượng hóa học được giải phóng và chúng tự bơm điện. Đường dẫn cho hiện tại là thông quaPin và trở lại một lần nữa. (Máy bơm không được sử dụng để lưu trữ những thứ đang được bơm!) Và, 'dung lượng' của pin chỉ là lượng nhiên liệu hóa học bên trong. Một lượng nhiên liệu nhất định có thể bơm tổng số lượng điện tử nhất định trước khi nhiên liệu được sử dụng hết. (Đó là một chút như rating bình xăng của bạn trong dặm đi du lịch, chứ không phải trong gallon. Thùng khí không lưu trữ dặm, và pin không lưu trữ điện!) Pin Rechargable? Đó là khi chúng ta buộc phải chạy ngược, vì vậy "sản phẩm xả" bên trong của chúng được chuyển đổi thành nhiên liệu: các hợp chất ăn mòn lại bị biến thành kim loại.

Điện trở không tiêu thụ điện. Khi một bóng đèn được bật lên, các electron của chính nó bắt đầu chuyển động, khi các electron mới đi vào một đầu của dây tóc, nhưng đồng thời các electron khác đang rời khỏi đầu xa. Dây tóc là một phần của một vòng hoàn chỉnh của các electron di chuyển như vành đai truyền động. Hiệu ứng làm nóng là một loại ma sát, như khi bạn đẩy ngón tay cái của bạn vào vành của lốp xe đang quay. . Con đường cho các điện tử được thông qua, và không có điện tử nào bị tiêu thụ hoặc mất đi. Lưu ý rằng các electron càng nhanh, cường độ dòng điện càng cao và nhiệt độ càng lớn. "Thấp" hiện tại chỉ là điện chậm.

Tôi cũng là người mới bắt đầu nhưng hãy cố gắng trả lời câu hỏi của bạn:

1. Không có "phần còn lại" của hiện tại. Hiện tại được sử dụng nhiều như cần thiết. Nếu bạn kết nối một dây từ + (VCC) đến - (GND), bạn sẽ bị đoản mạch. Hãy xem nó như không có phanh ở tốc độ các electron có thể chạy.

2. Nếu không có điện trở, đèn LED sẽ sử dụng các electron ở tốc độ 'nhanh nhất' có thể. Vì điều này là quá nhiều, đèn LED sẽ cháy (sớm hay muộn).

3. Tôi không biết lý do tại sao nó giảm, có lẽ cơ chế bên trong của đèn LED khiến một số điện áp được sử dụng. Điều này có nghĩa là phần còn lại không có điện áp thấp hơn. Và vâng, nó sẽ tiếp tục cho đến khi không còn gì. Điều này có thể khiến các đèn LED tiếp theo hoàn toàn không sáng hoặc nhấp nháy / hoạt động không đều hoặc bị mờ.

4. Trên thực tế, bạn nên tính toán nó do bạn muốn đèn led của bạn sáng như thế nào. Do đó, một điện trở cao hơn làm cho đèn LED sáng ít hơn.

5. Một bóng đèn có điện trở trong, vì vậy không cần một điện trở.

6. Nó không ăn pin, nó chỉ làm cho dòng điện tử chậm hơn (ít nhất đó là một sự tương tự dễ dàng).

7. Mỗi bóng đèn có một điện trở bên trong, do đó nó không dẫn đến ngắn mạch. Nếu bạn sử dụng quá nhiều điện áp, nó sẽ bị hỏng.

Đọc về mô hình nước điện. Nó so sánh dòng nước với dòng nước chảy xung quanh và có thể giúp hiểu các thuật ngữ như dòng điện và điện áp có nghĩa là gì và cách chúng hoạt động cùng nhau.

Chỉnh sửa
Tôi đã đề cập đến mô hình này bởi vì nó đã giúp tôi rất nhiều để hiểu một số điều.
laptop2d là đúng, một lời giải thích tốt hơn là "đi tìm cái đó". Nhưng nó khá dài để giải thích toàn bộ vấn đề ở đây, khi các trang web khác đã làm điều đó đúng. Tôi không phải là một chuyên gia và mô tả những thứ bằng tiếng Anh cũng có thể không phải là ý tưởng tốt nhất ... nhưng hãy thử.

Sửa tôi nếu tôi sai!

So sánh điện với một bể nước ở trên - nguồn - và một bể nước bên dưới - bồn rửa. Trong bể trên có nước muốn chảy qua một đường ống vào bể dưới. Đây là pin của bạn. Sạc pin có nghĩa là đổ đầy nước từ bể dưới vào bể trên. Có một bể trên trống rỗng là một pin trống.
Hãy tưởng tượng có một đường ống từ trên xuống dưới - dây.
Nước muốn chảy xuống đường ống - pin muốn tạo ra dòng điện trong dây.
Một van trong đường ống được so sánh với một công tắc. Một bánh xe nước là một người tiêu dùng và một điện trở quá. Nó hạn chế dòng nước quá. Nếu van được sử dụng bổ sung để tạo lực cản, tốc độ quay của bánh xe có thể được kiểm soát.
Mở một van đến một nửa chỉ có thể được hiểu là một điện trở. Nó hạn chế dòng chảy của nước.

Áp lực nước giữa hai bể là điện áp. Một bể được đặt cao hơn có áp suất cao hơn so với bể dưới cùng.
Lượng nước chảy trong 1 giây qua các đường ống là dòng điện. Hãy nhận biết thời gian ở đây!
Áp lực nước, điện trở và lượng nước chảy phụ thuộc vào nhau. Đây là luật của Ohm. Một đường ống rộng không có gì khác giữa cho phép nước chảy nặng không thể kiểm soát - một mạch ngắn. Xe tăng và đường ống có thể bị hư hại.

Với mô hình này có lẽ bạn có thể hiểu mọi thứ tốt hơn. Ví dụ, nước không chảy qua bánh xe không đi đâu khác. Nó chờ trong bể để sử dụng sau.

Các câu trả lời cho đến nay tập trung vào các ví dụ cụ thể trong câu hỏi, tất cả đều khá hạn chế về phạm vi. Tôi tin rằng sự hiểu lầm thực sự bắt nguồn từ sự quen thuộc lớn hơn với logic kỹ thuật số so với các mạch tương tự truyền thống (dẫn đến các ví dụ hạn chế này).

Nói một cách đơn giản, một mạch kỹ thuật số (như MPU) có thể được xây dựng chỉ với các yếu tố chuyển đổi bật / tắt 'cứng'. Mạch tích hợp được xây dựng như thế này để cải thiện mức tiêu thụ điện năng.

Điện trở là quan trọng bất cứ khi nào một mạch trở thành tương tự (hoặc thực như một số người có thể biểu hiện nó). Nếu kích thước tín hiệu của bạn là quan trọng, rất có thể có điện trở tham gia.

• Một mạch op-amp cổ điển (trừ khi mức tăng là -1) phụ thuộc vào tỷ lệ của điện trở.
• Bộ chuyển đổi A / D và D / A có thể sử dụng điện trở.
• Điều khiển trạng thái mặc định (kéo lên / kéo xuống) sử dụng điện trở.
• Mạch thời gian đơn giản sử dụng mạng RC. Bạn có thể thấy điều này trong một mạch trì hoãn thiết lập lại.
• Sạc pin, điện áp và quy định hiện hành sử dụng điện trở, như được xác định trong câu hỏi - trong các loại chức năng phản hồi và ổn định khác nhau.

Các khía cạnh tương tự của rất nhiều mạch điện hiện đại bị che khuất, hoặc chứa trong các mô-đun đóng gói sẵn. Sự xuất hiện của thiết kế kỹ thuật số đã làm giảm các cơ hội để hiểu các khái niệm tương tự đơn giản.

TL; DR cho trường hợp cụ thể của đèn LED (như đã hỏi về):

Bất kỳ tải nào được kết nối với nguồn cung cấp điện áp không đổi DC (ví dụ: pin) không thực sự là điện trở của một số mô tả - không thể lấy năng lượng từ pin hoặc ngắn mạch.

Một số tải điện vốn đã hoạt động như điện trở (và chúng là điện trở, trông không giống như linh kiện điện tử), ví dụ như bóng đèn, lò sưởi không gian, lò nướng. Những thiết bị này, nếu được thiết kế chính xác, sẽ tự điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng của chúng nếu được cung cấp từ nguồn điện áp không đổi (pin, nguồn điện, hầu hết các nguồn điện).

Một số (như động cơ, máy biến áp), trong khi không phải là điện trở, sẽ hoạt động tương đương với một khi được kết nối với nguồn điện áp xoay chiều không đổi .

Các phụ tải khác (như đèn LED, ống huỳnh quang trần) tự chúng không hoạt động như điện trở và không thể tự điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng khi được cung cấp từ các nguồn điện áp không đổi . Nguồn cung cấp lý tưởng cho các phụ tải này là một nguồn dòng không đổi , và các thành phần bổ sung cần thiết xung quanh chúng có sẵn để làm cho nguồn cung cấp điện áp không đổi của bạn hoạt động đủ như một nguồn cung cấp không đổi.

Hy vọng rằng các câu trả lời đã được đưa ra làm rõ một chút nhưng trừ khi tôi bỏ lỡ nó, có một câu hỏi không được đề cập đầy đủ: "Tại sao pin bị tắt nếu bạn kết nối trực tiếp các thiết bị đầu cuối, nhưng nếu bạn thêm bóng đèn ( điện trở), nó không? "

Trên thực tế, khi trời lạnh (tức là không sáng), đèn sợi đốt gần như là một cái chết ngắn; điện trở của nó rất thấp - nhưng nhìn chung nó sẽ có nhiều hơn so với các dây kết nối với nó. Vì vậy, chúng ta có thể tính gần đúng tình huống như một điện trở có giá trị rất thấp trong một mạch điện trở khác. Do đó, khi pin được kết nối lần đầu tiên, toàn bộ điện áp (điện áp) của nó sẽ giảm trên điện trở nhỏ của đèn, tạo ra dòng điện cao (định luật Ohm tại nơi làm việc). Khi chúng ta có điện áp chủ yếu ổn định ở dòng điện cao trên một bộ phận, nó sẽ tiêu thụ rất nhiều năng lượng (P = IV) và vì vậy nó sẽ nóng lên (như là một sang một bên, pin kinh nghiệm sự khác biệt tiềm năng giống nhau và giống nhau chính xác hiện tại để nó nóng lên cũng vậy - nhưng nó là một vật nặng lớn trong khi đèn là một mảnh dây vonfram cuộn nhỏ, vì vậy cái sau nóng lên nhiều, nhiều hơn nữa).

Mặc dù vậy, điều về đèn là điện trở của nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Thông thường, đó không phải là một hiện tượng thể hiện nhiều bởi vì phạm vi nhiệt độ chúng ta thường xử lý là nhỏ, nhưng dây tóc đèn sẽ tăng lên 3000K và trong trường hợp vonfram, điện trở tăng theo nhiệt độ. Vì vậy, một khi nhiệt độ của dây tóc ổn định sau khi pin được kết nối - cũng như ánh sáng và điện trở của nó - nó hoạt động như một điện trở khá nặng. Trên thực tế, bạn có thể tự đo lường điều này: sử dụng cài đặt điện trở của DMM, đo điện trở trên các cực của đèn (DMM sử dụng điện áp rất thấp cho điều này và thậm chí sẽ không đến gần để thắp sáng đèn) và sau đó sử dụng DMM để đo cả điện áp trên và sau đó là dòng điện qua đèn khi được kết nối với pin. Sau đó, sử dụng định luật Ohm với hai số đó (V / I = R) và bạn sẽ nhận được số điện trở cao hơn nhiều so với khi đèn không sáng. Trên thực tế, điện trở của đèn không sáng quá thấp đến nỗi chất lượng tiếp xúc giữa các đầu dò DMM của bạn và các cực của đèn sẽ có vấn đề và bạn có thể phải vật lộn để đạt được mức đọc ổn định.

Như một người khác đã nói, việc rút ngắn một cục pin nhỏ sẽ không làm chảy ngay dây bạn sử dụng để làm điều đó vì pin có điện trở hiệu quả bên trong khá nhỏ. Bạn có thể đo những gì đó bằng cách lấy V và tôi đọc bằng một điện trở nhỏ (giả sử, 25 ohms cho pin 9V) và sau đó đọc V không tải trên pin. Bạn sẽ lưu ý rằng điện áp bạn đo với điện trở hiện tại nhỏ hơn một chút so với điện áp gần mạch mà DMM tự đọc; chênh lệch điện áp chia cho dòng điện bạn đọc với điện trở được kết nối là điện trở trong hiệu quả của pin.

Vâng, trước hết, một số lần bạn cần bảo vệ các yếu tố khỏi dòng điện cao. Ví dụ: nếu bạn cắm một diode vào pin 9 volt, dòng điện sẽ phá hủy nó nếu nó được kết nối đúng cách (A on +, C on -). Để tránh điều đó, chúng tôi cắm một điện trở 600 ohms để lấy một số điện áp ở hai đầu của nó, do đó điện áp nhỏ hơn (+ - 3,3 volt cho một đèn LED) sẽ xuất hiện ở hai đầu của đèn LED.

Thứ hai, chúng tôi không thể luôn luôn cung cấp năng lượng. Bạn có thể nói "cũng có bộ chuyển đổi và bộ biến đổi IC" Có nhưng điều đó đơn giản là không thực tế vì chúng có giá cao hơn và khó vận hành hơn (chưa kể đến sự khác biệt giữa bộ biến đổi lý tưởng và thực và trọng lượng của chúng). Ngoài ra, chúng tôi có điện trở động (điện trở thay đổi điện trở - xin lỗi nếu đây không phải là thuật ngữ, tôi là người Nga và chỉ là năm thứ nhất của trường trung học điện tử) thực tế hơn nhiều vì bạn không thể thay đổi số cuộn dây trên máy biến đổi.

Đánh giá bản chất của câu hỏi này, tôi đoán bạn chỉ đang tham gia vào thiết bị điện tử, vì vậy bạn không cần phải lo lắng nhiều về việc làm gì. Chỉ cần tìm hiểu các bức tường - Kirchoffs quan trọng nhất và bạn sẽ hiểu cách thức hoạt động hiện tại và cách điện áp hoạt động. Phần còn lại sẽ đi theo. Những điều khác bạn nên tập trung vào là hiểu các yếu tố. Tường thành đầu tiên, yếu tố thứ hai ... Khi bạn học lý thuyết của mình, bạn sẽ có thể làm việc với LSIC và bị bẩn tay. Hoặc bạn có thể bắt đầu làm việc với Arduino hoặc một cái gì đó. Tôi có OSOYO và nó thật tuyệt vời. (bài này không có thương hiệu bởi arduino)

C REMNG NHỚ ĐIỀU NÀY:

Hiện tại là bằng điện áp trên điện trở.

Nó có thể hữu ích để có được một đơn vị và xếp hạng:

• mAh - milliampere-giờ. Một thước đo điện tích. Chính nó, nó không nói nhiều. Là một đánh giá về pin, nó trở nên có ý nghĩa kết hợp với điện áp danh định của pin như một thước đo năng lượng mà pin có thể lưu trữ. Một milliampere-giờ là lượng điện tích được biểu thị bằng dòng điện một milliampere chảy trong một giờ.
• A - Ampe (hoặc Ampe). Một thước đo dòng điện - tốc độ dòng điện tích.
• V - điện áp. Đây là thước đo tiềm năng. Một lần nữa, bản thân nó không phải là một đặc điểm kỹ thuật hoàn chỉnh cho pin, nhưng nó là một thông số quan trọng. Một pin lý tưởng sẽ duy trì một điện áp xác định và cung cấp nhiều hoặc ít dòng điện cho mạch khi cần thiết để duy trì điện áp đó tại các cực của nó. Một pin thực sự sẽ có điện trở trong, do đó, nó sẽ có điện áp "hở mạch" (không tải); điện áp sẽ giảm khi tải tăng (nó phải cung cấp thêm dòng điện vào mạch). Khi hầu hết các pin thực sự bị cạn kiệt, điện áp cũng giảm theo; mối quan hệ giữa trạng thái sạc và điện áp mạch mở phụ thuộc vào thiết kế và hóa học của pin. Dòng điện "ngắn mạch" là lượng dòng điện mà pin sẽ cung cấp khi chỉ bị giới hạn bởi điện trở bên trong.
• W - Oát. Đây là thước đo sức mạnh (tốc độ năng lượng được cung cấp trong một khoảng thời gian). Watts có thể đo năng lượng cơ hoặc điện; dù bằng cách nào, đó là một tốc độ mà công việc được thực hiện. Trong thuật ngữ điện, năng lượng là một sản phẩm của điện áp và dòng điện (volts x amps).
• kWh - kilowatt-giờ. Đây là một thước đo năng lượng. Một kilowatt-giờ đại diện cho một nghìn watt điện được cung cấp trong một giờ, hoặc 1 watt điện được cung cấp trong một nghìn giờ, 10 watt trong 100 giờ, v.v. (Watts x giờ).
• Om- Kháng chiến. Một điện trở lý tưởng sẽ thể hiện mối quan hệ tỷ lệ giữa dòng điện đi qua nó và điện áp đặt vào các cực của nó; tăng gấp đôi điện áp và bạn tăng gấp đôi dòng điện (hoặc ngược lại). Mối quan hệ này có thể được coi là hành động theo một trong hai cách: nếu bạn đặt một điện áp cụ thể qua một điện trở, nó sẽ vượt qua một dòng điện xác định; nếu bạn buộc một dòng điện cụ thể qua một điện trở, nó sẽ tạo ra sự sụt giảm điện áp xác định. Dù bằng cách nào, giá trị của điện trở thiết lập mối quan hệ cố định giữa điện áp trên các cực của nó và dòng điện qua nó. Khi bạn phân tích một mạch, bạn có thể sử dụng mạch này để giải bất kỳ một trong ba giá trị (dòng điện, điện áp, điện trở) nếu bạn biết hai giá trị còn lại. Ohms = Volts / Amps, hoặc, Amps = Volts / Ohms, hoặc, Volts = Amps x Ohms. Điện trở thực có một đánh giá bổ sung: công suất - đây là lượng điện năng mà điện trở có thể tiêu tan mà không tự phá hủy. Nếu bạn áp dụng một Volt trên một resister 1 Ohm, 1 Ampe dòng điện sẽ chạy qua nó, và nó sẽ tiêu tan 1 watt năng lượng dưới dạng nhiệt; nếu bạn tăng gấp đôi điện áp, bạn tăng gấp đôi dòng điện, nhưng bây giờ điện trở 1 Ohm này sẽ tiêu tan 2V x 2A = 4W năng lượng dưới dạng nhiệt. Nếu không được đánh giá cho điều này, hoặc thiết kế vật lý không cho phép loại bỏ nhiệt này, nó sẽ quá nóng, cháy hết và có khả năng bắt đầu hỏa hoạn. nhưng bây giờ điện trở 1 Ohm này sẽ tiêu tan 2V x 2A = 4W năng lượng dưới dạng nhiệt. Nếu không được đánh giá cho điều này, hoặc thiết kế vật lý không cho phép loại bỏ nhiệt này, nó sẽ quá nóng, cháy hết và có khả năng bắt đầu hỏa hoạn. nhưng bây giờ điện trở 1 Ohm này sẽ tiêu tan 2V x 2A = 4W năng lượng dưới dạng nhiệt. Nếu không được đánh giá cho điều này, hoặc thiết kế vật lý không cho phép loại bỏ nhiệt này, nó sẽ quá nóng, cháy hết và có khả năng bắt đầu hỏa hoạn.

Khi bạn phân tích các mạch, bạn sẽ có "những điều đã biết" và "những điều chưa biết". Ví dụ, bạn có thể biết điện áp của pin và điện trở của tải mà nó đang cung cấp. Cho rằng, bạn có thể tính toán dòng điện mà mạch sẽ vẽ. Trong một mạch phức tạp, bạn có thể có nhiều giá trị điện trở và các thiết bị như đèn LED hoặc bóng bán dẫn sẽ có các thuộc tính nhất định:

• điốt có điện áp chuyển tiếp đặc trưng - chúng sẽ duy trì cùng một điện áp trong một phạm vi rộng của dòng điện. Một diode thực sẽ có một đường cong phi tuyến tính đặc trưng liên quan đến dòng điện tới điện áp chuyển tiếp; trên phạm vi hoạt động bình thường của nó, đường cong có độ dốc nông đến mức cho hầu hết các mục đích, nó được coi là phẳng (điện áp không đổi). Để hiểu tại sao điều này xảy ra, bạn cần đọc các điốt bán dẫn
• bóng bán dẫn tiếp giáp có điện áp phát cực gốc đặc trưng - giống như điện áp chuyển tiếp diode, điện áp phát cực gốc cũng gần như không đổi trong một phạm vi dòng rộng; nó cũng có một đường cong phi tuyến liên quan đến điện áp và dòng điện, và trông rất giống với một diode. Một lần nữa, để hiểu các tính chất này, bạn cần đọc lên các bóng bán dẫn .

Bạn có thể sử dụng các tính chất này để làm việc thông qua một mạch để tính toán dòng điện qua các đường dẫn nơi bạn biết điện áp, điện áp tại các nút nơi bạn biết dòng điện qua các đường dẫn nhất định và điện trở tương đương nơi bạn có điện trở được kết nối với nhau. Điều này rất quan trọng vì dòng điện và điện áp xác định mức tiêu thụ điện năng (hoặc tản điện) cho bạn biết liệu mạch có hoạt động được không, xếp hạng các thành phần nào cần được chọn và mức độ cần cung cấp.

Bây giờ ... tại sao chúng ta cần một điện trở nối tiếp với đèn LED của chúng tôi?

Giả sử chúng ta có nguồn điện 5V và đèn LED có thông số kỹ thuật là 3,2V và 20mA, Điều này có nghĩa là đèn LED sẽ hoạt động ở điện áp thuận 3,2V và nên được điều khiển với dòng điện khoảng 20mA; ít hơn và nó sẽ không phát ra nhiều ánh sáng như thông số kỹ thuật, nhiều hơn và nó sẽ sáng hơn, chạy ấm hơn và có thể có tuổi thọ ngắn hơn.

Nếu chúng ta kết nối đèn LED không có điện trở, nguồn điện sẽ cố gắng lái càng nhiều càng tốt để duy trì 5V. Đèn LED sẽ truyền một lượng lớn dòng điện trước khi điện áp trên các cực của nó lên đến 5V. Trong tất cả khả năng, nguồn cung cấp năng lượng sẽ đạt đến giới hạn hiện tại và cho phép điện áp giảm, nhưng tại thời điểm này, quá nhiều dòng điện sẽ chạy qua đèn LED và nó sẽ phát ra một tia sáng và bốc lên trong một làn khói.

Vì vậy, ... chúng tôi muốn giới hạn dòng LED ở khoảng 20mA trong khi điện áp ở nguồn cung cấp vẫn là 5V và điện áp trên đèn LED là 3.2V. Chúng ta cần một điện trở nối tiếp sẽ vượt qua khoảng 20mA (0,02A) dòng điện ở mức 1,8V (1,8 + 3,2 = 5). Vậy, ta tính được 1,8V / .02A = 90 Ohm. Chúng ta có thể chọn một điện trở 82 Ohm tiêu chuẩn cho việc này. 1,8V / 82 Ohms = 21,9mA. Một chút về thông số kỹ thuật, nhưng biên độ 10% không phải là một vấn đề. Hãy nhớ rằng các thiết bị thực không thể được coi là có các thuộc tính được xác định chính xác; điện trở có thể nhiều hơn hoặc ít hơn một chút so với thông số kỹ thuật và đèn LED có thể hoạt động ở điện áp cao hơn một chút hoặc thấp hơn một chút so với thông số kỹ thuật. Chúng tôi thiết kế cho một trường hợp danh nghĩa biết hiệu suất thực tế của mạch của chúng tôi có thể hơi khác một chút.

Vậy ... chúng ta đã làm gì ở đây? Chúng tôi đã sử dụng một điện trở để điều chỉnh những gì đang diễn ra trong mạch của chúng tôi để chúng tôi có thể sử dụng nguồn điện có sẵn và vận hành đèn LED trong thông số kỹ thuật của nó.

Chúng ta có thể làm gì khác với một điện trở?

Sử dụng phổ biến của điện trở là để điều chỉnh điện áp hoặc hạn chế dòng điện. Ví dụ: bạn có nguồn điện 5V và cần tham chiếu 3V. Chọn hai điện trở từ thùng phụ tùng của chúng tôi: 330 Ohm và 220 Ohm, và kết nối chúng nối tiếp: 220 giữa dây 5V và đầu ra tham chiếu của chúng tôi và 330 giữa đầu ra tham chiếu và 0V. Sẽ có một dòng điện không đổi thông qua các điện trở 5V / 550 Ohm = ~ 10mA, nhưng chúng ta sẽ thấy điện áp 3V ở đầu cực tham chiếu của chúng ta. Loại điều này thường được sử dụng để thiết kế các mạch như bộ khuếch đại trong đó chúng ta cần thiết lập một điện áp cụ thể, một phần của một số điện áp khác, v.v.

Chúng ta có thể sử dụng điện trở để xác định hằng số thời gian. Nếu bạn kết nối một điện trở và tụ điện nối tiếp, dòng điện ban đầu sẽ chảy vào tụ điện; dòng điện ban đầu này sẽ được xác định bởi điện áp mạch và giá trị điện trở. Nhưng, tụ điện sẽ sạc; khi sạc, nó sẽ tạo ra một điện áp trên các thiết bị đầu cuối của nó; điều này sẽ làm giảm điện áp trên các cực của điện trở, giảm dòng điện qua nó. Điều này sẽ làm giảm tốc độ sạc tụ điện, giảm tốc độ tăng điện áp của nó, vân vân và vân vân. Cuối cùng, tụ điện sẽ đạt được điện áp mạch, điện áp trên và dòng điện qua điện trở sẽ bằng không. Các giá trị điện trở và điện dung sẽ xác định thời gian cần thiết để tụ điện tích điện đến một phần nhất định của điện áp mạch; số lượng được gọi làhằng số thời gian là thời gian dành cho điện áp tụ để sạc tới khoảng 63% điện áp mạch. Điều này được sử dụng để thiết kế các mạch như bộ dao động và bộ lọc.

Các điện trở tồn tại và được sử dụng để hạn chế 'vô số' ảo. Theo nghĩa là nếu không có điện trở, một bộ phận sẽ bị cháy hoặc cầu chì sẽ nổ, hoặc một mạch đơn giản sẽ không hoạt động như mong đợi.

Các ví dụ cực ít sẽ là 'sai lệch' một mạch đến một điện áp cụ thể, kết hợp với các điện trở hoặc điốt zener khác. Họ cũng giới hạn dòng điện 'xâm nhập' vào nguồn điện, do đó kéo dài tuổi thọ của công tắc nguồn.

Do điện áp rơi trên một điện trở có dòng điện chạy qua, chúng tạo ra các cảm biến dòng điện tuyệt vời và chính xác.

Thậm chí nhiều lý do kỳ lạ hơn sẽ là ngừng dao động ký sinh hoặc sóng phản xạ trong các đường truyền RF. Các MOSFET thường có một điện trở ở cổng của chúng để ngăn chặn đổ chuông và quá mức ở cống, do các cạnh tăng / giảm mạnh.

Kết hợp với các tụ điện, chúng tạo ra một "hằng số thời gian" để sử dụng làm bộ lọc hoặc độ trễ. Điều này có thể là để điều chỉnh tần số, hoặc nếu mạnh mẽ hơn hoạt động như một bộ lọc gợn trong các bộ nguồn.

Để nói rằng họ giới hạn âm thanh 'vô cực', nhưng chúng ta sẽ không có công nghệ nếu không có chúng. Ngay cả Model 'T' Ford cũng có các ngân hàng điện trở lớn để chọn dòng sạc phù hợp cho pin. Đó không phải là cách sạc chính xác mà chúng ta có ngày hôm nay, nhưng giải pháp 'chỉ cần có được' đã đủ tốt rồi.

Có vẻ như bạn không hoàn toàn nắm bắt cách dòng chảy và mối quan hệ của nó với điện áp. Nếu bạn hiểu mối quan hệ này thì bạn có thể dễ dàng trả lời tất cả các câu hỏi của bạn.

Các điện tử muốn di chuyển từ nơi có điện áp cao đến nơi có điện áp thấp càng nhanh càng tốt, chẳng hạn như từ đầu này sang đầu pin khác. Nếu hai đầu của pin được kết nối trực tiếp với nhau bằng dây, tất cả các điện tử sẽ nhảy cực nhanh đến đầu điện áp thấp, vì không có gì làm chúng chậm lại.

Điện trở làm chậm tốc độ các electron có thể di chuyển qua mạch nhanh như thế nào. Không có điện trở, pin sẽ bị cháy ngay lập tức.