Основы электроники для начинающих

1. Основы электроники для начинающих

Школа для электрика - https://electricalschool.info/
Основы электроники для
начинающих

2. Основы электричества: Ток и Напряжение

1
Электрический ток
Направленное движение электронов по проводнику.
- Измеряется в Амперах (А).
- Нужен 'толкатель' – напряжение
2
Напряжение
'Толкающая' сила для движения электронов.
- Измеряется в Вольтах (В).
- Создается источниками, такими как батарейки и генераторы
3
Взаимосвязь
Напряжение вызывает ток.
- Без напряжения ток невозможен

3. Электрический ток: Постоянный и Переменный

Электрический ток
Переменный ток (AC)
движение электрических зарядов
меняет направление, примеры - бытовые
приборы, розетки
Основные типы
Постоянный ток (DC): однонаправленный,
примеры - батарейки, портативная
электроника
Важно различать токи для
корректной работы устройств

4.

Мощность и Энергия: Основные Понятия
Мощность (P)
Скорость преобразования энергии.
- Измеряется в Вт.
- Формула: P = U I.
- Примеры: Лампочка 60 Вт светит ярче, чем 40 Вт
1
2
Важно
Мощность = энергия в данный момент.
- Энергия = потребление за период
3
Энергия (E)
Общее количество работы.
- Измеряется в Дж или кВтч.
- Формула: E = P t.
- Примеры: 100 Вт лампочка за 10 часов потребляет 1
кВтч

5. Пассивные компоненты в электронике

Пассивные компоненты – основа электронной схемы:
1. Резисторы:
- Ограничивают ток.
- Защита от перегрузки.
- Пример: уменьшение тока для светодиода.
Конденсаторы
Катушки индуктивности
Накапливают заряд.
- Сглаживание напряжения.
- Пример: вспышка в фотоаппарате
Накопление энергии в магнитном поле.
- Фильтрация сигналов.
- Пример: настройка радиоприемника
Пассивные компоненты – основа электронной схемы:
1. Резисторы:
- Ограничивают ток.
- Защита от перегрузки.
- Пример: уменьшение тока для светодиода.

6. Активные компоненты в электронике

• Определение: Электронные компоненты, управляющие током.
• Функции: Усиление, переключение, выпрямление.
• Типы:
- Диоды: Односторонний ток, защита схем, светодиоды.
- Транзисторы: Электронные ключи, усиление сигналов.
- Интегральные микросхемы: Компактные схемы с множеством компонентов.
- Тиристоры: Управление мощными нагрузками.
• Важно: Соблюдение осторожности при работе.

7. Визуальное знакомство с компонентами электроники

• Резисторы: типы, размеры, цветовая маркировка, определение номинала.
• Конденсаторы: виды, полярность, маркировка емкости.
• Диоды: выпрямительные и светодиоды, полярность, яркость.
• Транзисторы: биполярные и полевые, основные выводы, применение.
• Интерактивная часть: идентификация компонентов, сборка схемы, вопросы и ответы.
• Безопасность: соблюдение правил, использование низкого напряжения.

8. Условные обозначения в электронных схемах

Электронные схемы – карты для электричества.
Условные обозначения упрощают изображение компонентов.
Примеры основных компонентов:
- Резистор: прямоугольник или ломаная линия.
- Конденсатор: две параллельные линии.
- Катушка: витки проволоки.
- Диод: треугольник с линией.
- Транзистор: круг с выводами.
- Источник питания: длинная и короткая линии.
- Заземление: три горизонтальные линии.
- Соединение: точка на пересечении линий.

9. Разбор схемы: ключевые шаги

• Идентификация компонентов: Найдите и
отметьте все элементы схемы.
• Определение связей: Проследите
соединения между компонентами.
• Разделение на блоки: Разбейте схему на
функциональные части.
• Анализ работы: Поймите функции каждого
компонента.
• Прослеживание тока: Представьте путь тока
от источника к земле.
• Определение цели: Определите назначение
схемы.

10. Практические советы и безопасность в электронике

1. Начните с простого: базовые проекты.
2. Пользуйтесь макетной платой для экспериментов.
3. Читайте datasheet для понимания компонентов.
4. Используйте мультиметр для проверки.
5. Документируйте проекты для анализа.
6. Экспериментируйте и учитесь на ошибках.
Безопасность:
1. Работайте с низким напряжением.
2. Не подключайте к сети 220В.
3. Будьте внимательны к полярности.
4. Избегайте коротких замыканий.
5. Используйте защитные очки.
6. Отключайте питание перед изменениями.
7. Сообщайте взрослым о проблемах.

11. Электроника сегодня – основа нашей жизни

Бытовая техника
IoT
Современные устройства с электронными
компонентами
Умные устройства и взаимодействие
Промышленность
Робототехника
Автоматизация и контроль процессов
Управление движением и взаимодействие
с окружением

12. Основы электроники

• Электричество: основа электроники.
• Ток, напряжение, сопротивление: взаимосвязь и принципы.
• Компоненты: резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы.
• Чтение схем: основные элементы и их соединения.
• Интерес к электронике: увлекательная и полезная область.
• Самостоятельные эксперименты: вдохновение для проектов.
• Фундамент для будущего: подготовка к сложным темам.

13.

Ключевые понятия электроники
Ток
поток электрических зарядов (А)
1
2
Напряжение
сила, заставляющая ток двигаться (В)
Сопротивление
препятствие для тока (Ом)
3
4
Связь
Напряжение = Ток Сопротивление (V = I
R)

14. Электронные схемы: Основы и Практика

Электронные схемы – графическое представление электрических
цепей. Основные элементы: - Источник питания: батарея (+ и -). Резистор: ограничивает ток. - Светодиод: излучает свет. Переключатель: включает/выключает цепь.
Чтение схем
Найдите
источник питания
Проследите путь
тока
Определите
функции
компонентов
Практика – ключ к успеху!
Поймите
взаимодействие
компонентов

15. Ключевые компоненты электроники

Конденсаторы: Накапливают
заряд, фильтруют напряжение
1
Резисторы: Ограничивают ток,
создают делители напряжения
2
Транзисторы: Усиливают
сигнал, работают как ключи
3
Диоды: Пропускают ток в
одном направлении,
выпрямляют
4
5
Интегральные микросхемы:
Содержат множество
элементов для выполнения
функций

16. Основные понятия электричества

1
Ток (I)
Направленное движение зарядов, измеряется в
Амперах (А).
- 1 А = 1 Кулон/с
2
Напряжение (U)
Разность потенциалов, измеряется в Вольтах (В).
- 1 В = работа для перемещения 1 Кулона
3
Сопротивление (R)
Препятствие току, измеряется в Омах (Ω).
-1Ω=1В/1А

17. Параллели между водопроводом и электроникой

Давление воды =
напряжение
1
Вода в трубах = ток в
проводах
2
Открытие крана =
замыкание цепи
3
Узкая труба =
сопротивление
4
5
Водонапорная башня =
батарейка

18. Закон Ома

Фундаментальный закон в
электронике
Описывает связь
Применение
напряжение (U), ток (I), сопротивление (R)
расчет значений тока, напряжения,
сопротивления
Формула
Основополагающий для работы
электронных устройств
I=U/R
Школа для электрика - https://electricalschool.info/

19.

Закон Ома: V=I×R
V (напряжение) - в Вольтах (В).
- I (ток) - в Амперах (А).
- R (сопротивление) - в Омах (Ом)
1
Определение
2
Примеры
расчетов
V = I × R (например, 2A × 5Ω = 10V).
- I = V / R (например, 12V / 4Ω = 3A).
- R = V / I (например, 9V / 0.5A = 18Ω)
3 Применение
Закон Ома актуален для линейных
цепей и постоянного сопротивления

20. Батарейки и Розетки: Основные Различия

• Тип тока: Батарейки - постоянный (DC), Розетки - переменный (AC).
• Напряжение: Батарейки - низкое (1.5В, 3В), Розетки - высокое (220-240В).
• Источник энергии: Батарейки - химическая энергия, Розетки - электростанции.
• Перезаряжаемость: Некоторые батарейки перезаряжаемы, розетки всегда доступны.
• Безопасность: Батарейки безопаснее, розетки требуют осторожности.
• Мощность: Батарейки - меньше, розетки - для мощных приборов.

21. Закон Ома

Основные величины в электрической цепи:
Напряжение (U) - Вольты (В): разность потенциалов.
Ток (I) - Амперы (А): поток электронов.
Сопротивление (R) - Омы (Ω): препятствие для тока.
Формула: U = I R
Ключевые моменты:
Увеличение U → увеличение I (постоянное R).
Увеличение R → уменьшение I (постоянное U).
Зная две величины, можно найти третью.

22.

Мощность (P) в электрических цепях
• Мощность (P) – скорость
преобразования электрической
энергии
1
2
• 1 Вт = 1 Дж/с
3
4
Формула
P=V×I
- P: Мощность (Вт)
- V: Напряжение (В)
- I: Сила тока (А)
Пример
12 В и 2 А → P = 24 Вт (лампочка)

23. Резисторы в электронике

Резисторы – ключевые компоненты электроники:
• Ограничение тока: Защита компонентов.
• Деление напряжения: Создание нужного напряжения.
• Создание напряжения смещения: Входы транзисторов.
• Нагрев: Использование в обогревателях.
Типы резисторов:
• Постоянные
• Переменные
• Термисторы
• Варисторы
Параметры:
• Сопротивление (Ом)
• Мощность (Вт)
• Точность (%)
Основы электроники https://electricalschool.info/electronica/

24. Назначение резисторов

Создание падения
напряжения в цепи
1
Ограничение тока для
защиты компонентов
2
Использование в качестве
нагревательного элемента
3
Формирование
характеристик схемы
4

25. Конденсаторы: Основные характеристики и применение

Конденсаторы накапливают и хранят
электрический заряд
Состоят из двух обкладок и
диэлектрика
Основная характеристика - ёмкость
(Ф)
При подключении напряжения
накапливают положительные и
отрицательные заряды
Применение
фильтрация, хранение энергии, разделение
сигналов, временные задержки

26. Конденсаторы: Накопление Электрического Заряда

Конденсатор - устройство для
накопления электрического заряда
Состоит из двух проводящих пластин
и диэлектрика
Основные типы
Электролитические: высокая емкость,
полярность, используются в фильтрации
Принцип работы
Керамические
заряд накапливается на пластинах при
приложении напряжения
компактные, недорогие, без полярности, для
высоких частот

27. Катушка индуктивности

• Простая конструкция: провод, свернутый в
спираль.
• Накопление энергии в магнитном поле при
протекании тока.
• Чем больше витков, тем сильнее магнитное
поле.
• Измеряется в Генри (Гн).
• Изменение тока вызывает напряжение,
сопротивляющееся изменениям.
• Используется для фильтрации сигналов,
накопления энергии, создания колебательных
контуров.

28. Роль фильтров и трансформаторов в электронике

Фильтры
Трансформаторы
Избирательная обработка сигналов.
- Используют резисторы, конденсаторы, катушки
индуктивности.
- Пример: конденсатор пропускает низкие частоты,
блокирует высокие
Состав: катушки индуктивности на общем сердечнике.
- Преобразование напряжения переменного тока.
- Принцип: электромагнитная индукция.
- Используются для гальванической развязки

29. Диоды

• Определение: Полупроводниковый компонент,
проводящий ток в одном направлении.
• Структура: Состоит из p- и n-областей, образующих p-n
переход.
• Прямое включение: Ток течет при положительном
смещении.
• Обратное включение: Ток не течет при отрицательном
смещении.
• Обозначение: Треугольник указывает направление
тока.
• Параметры: Прямое напряжение (0.7 В для
кремниевых), обратное напряжение, прямой ток.
• Применение: Выпрямители, защитные цепи,
сигнальные диоды, светодиоды.

30.

Односторонняя проводимость: диоды
Выпрямительные диоды
Преобразуют AC в DC.
- Пропускают ток в прямом направлении.
- Блокируют ток при обратном напряжении
Светодиоды (LED)
Излучают свет при прохождении тока.
- Чувствительны к обратному напряжению.
- Используются в индикаторах и освещении

31.

Транзисторы: Основные типы и принципы работы
Биполярные транзисторы (БТ)
управляются током, имеют два типа
(NPN, PNP)
1
2
Полевые транзисторы (ПТ)
управляются напряжением, включают
JFET и MOSFET
Применение
усиление и переключение сигналов
3

32. Усиление сигнала и работа транзистора

• Усиление сигнала: необходима для работы с слабыми сигналами.
• Усилитель: увеличивает амплитуду сигнала.
• Транзистор: ключевой элемент усилителя.
- Режимы работы: усиление и переключение.
• Электронный ключ: управляет током с помощью слабого сигнала.
• Пример: солнечный датчик управляет лампочкой через транзистор.

33. Микросхемы: Основы и Значение

Микросхемы (ИС) - маленькие
«кирпичики» электроники
Содержат миллионы компонентов на
крошечном кремнии
Разные типы
микроконтроллеры, операционные усилители,
микросхемы памяти и логики
Выполняют сложные задачи с
минимальным потреблением энергии
Обеспечивают компактность и
мощность современных устройств

34. Логические микросхемы и микроконтроллеры

• Логические микросхемы: базовые логические операции (И, ИЛИ, НЕ).
• Строительство сложных устройств (например, сумматоров).
• Работа с дискретными сигналами (логическая 1 или 0).
• Микроконтроллеры: мини-компьютеры на одном чипе.
• Содержат процессор, память, порты ввода/вывода.
• Выполняют программы, управляют устройствами.
• Логические микросхемы – строительные блоки для микроконтроллеров.

35. Мигающий светодиод: просто и познавательно

• Основы электроники через практику.
• Схема на основе мультивибратора.
• Компоненты: транзисторы, светодиоды, резисторы, конденсаторы.
• Принцип работы: попеременное включение транзисторов.
• Регулировка частоты мигания.
• Практический опыт и эксперименты.

36. Пошаговый анализ электрической цепи

1. Определите цель анализа.
2. Упростите схему.
3. Определите известные величины.
4. Выберите метод анализа.
5. Произведите расчеты.
6. Проверьте результаты.
7. Интерпретируйте результаты.
Пример: Цепь с источником 9 В и резистором 1
кОм. Ток = 9 мА.

37. Основы подключения светодиода

Важно: Используйте резистор для защиты светодиода!
Резистор: Ограничивает ток,
предотвращает перегрев
1
Источник питания: Энергия для
работы (2-3В)
2
Земля (GND): Замыкает цепь,
обеспечивает движение тока
3
Светодиод (LED): Излучает
свет, важно правильное
подключение
4

38. Расчет тока через светодиод

1
2
3
4
5
Закон Ома: I = U/R
Светодиод: Прямое падение напряжения (VF)
важно
Резистор: Ограничивает ток, предотвращает
перегрев
Расчет R: R = (VS - VF) / IF
Стандартный номинал: Выбор ближайшего
большего значения
6
7
Пример: 5В, VF = 2В, IF = 20 мА → R = 150 Ом
Мощность резистора: P = VR IF

39. Процесс пайки

Пайка - соединение металлических деталей с помощью
расплавленного припоя.
Необходимые инструменты:
• Паяльник
• Припой
• Флюс
• Подставка для паяльника
• Губка для очистки
Этапы пайки:
1. Подготовка
2. Нагрев
3. Применение припоя
4. Растекание
5. Охлаждение
6. Очистка

40. Основы пайки

Температура паяльника
300-350°C для свинцовых припоев.
- 350-400°C для бессвинцовых.
- Проверяйте рекомендации
Флюс
Удаляет оксиды, улучшает смачиваемость.
- Рекомендуется канифоль или нейтральные флюсы
Припой
Легкоплавкий металл (например, ПОС-61).
- Должен хорошо смачивать поверхности

41. Правила безопасности при работе с электроникой

1
2
3
4
5
Отключайте питание перед изменениями в
схеме
Используйте подходящие источники питания
Избегайте коротких замыканий
Не работайте с мокрыми руками
Используйте защитные очки при пайке
6
7
Будьте осторожны с острыми инструментами
Проверяйте целостность изоляции проводов

42. Опасности высокого напряжения

1. Высокое напряжение = угроза жизни.
2. Опасные последствия:
- Ожоги
- Судороги
- Остановка сердца
- Остановка дыхания
- Смерть
3. Правила безопасности:
- Не трогайте оголенные провода.
- Убедитесь в обесточивании.
- Изолируйте соединения.
- Не экспериментируйте без знаний.
- Работайте только под присмотром.
- Разряжаем конденсаторы правильно.

43. Статическое электричество и меры предосторожности

Определение
Статическое электричество - накопление заряда на поверхности
материалов
Риски
ESD может повредить электронные компоненты, приводя к их выходу из
строя
Меры предосторожности
1. Антистатические браслеты.
2. Антистатические коврики.
3. Хранение в антистатических пакетах.
4. Контроль влажности.
5. Избегать синтетической одежды.
6. Касаться заземленного оборудования перед работой
Школа для электрика - https://electricalschool.info/