Część 2

Czym jest prąd?

Jeżeli między dwoma punktami istnieje napięcie, to po umożliwieniu nośnikom przepływu z jednego punktu do drugiego zacznie płynąć prąd. Prąd będzie tym większy, im więcej nośników przepłynie przez połączenie w jednostce czasu, czyli prąd jest miarą szybkości ich przepływu. W przypadku analogii wodnej z naszą tamą, prąd można przyrównać do tego jak szybko woda wylatuje przez śluzę. Im szybciej woda będzie się wydostawała tym dalej zostanie "wyrzucona" poza tamę:

Prędkość wody wylatującej przez śluzę w tamie może symbolizować prąd w układach elektronicznych

Jednostką natężenia prądu jest amper, którego oznaczamy literą A. Silnik prądu stałego może więc np. pobierać 2A (2 ampery), a dioda świecąca pobierze 0,002A, czyli 2mA (2 miliampery). W elektronice, o której mówimy 2A to już stosunkowo duży prąd. Układy, z którymi będziemy się spotykać często pobierają do 500 mA (a najczęściej znacznie, znacznie mniej np. do 50mA).

Jak zmierzyć prąd?

Absolutnie NIE podłączaj teraz miernika w trybie pomiaru prądu do baterii. Natychmiast go uszkodzisz i konieczna będzie wymiana bezpiecznika. Pomiar prądu w praktyce sprawdzimy w drugiej części kursu, bo do tego potrzebna jest nam znajomość rezystorów.

Teraz zwróć tylko uwagę na poniższą grafikę, na której pokazany jest symbolicznie sposób pomiaru prądu w obwodzie. Widać tu, że amperomierz wpina się szeregowo, oznacza to, że trzeba przerwać obwód i wpiąć tam miernik. Może to być teraz mało intuicyjne, ale w kolejnej części kursu sprawdzimy to kilka razy i wszystko stanie się jasne.

Niektóre mierniki wymagają, aby podczas pomiary prądu czerwona sonda była podłączona do innego gniazda miernika (szczegóły w instrukcji). W naszym przypadku przy pomiarach do 500 mA nie musimy zmieniać połączenia przewodów.

Szeregowe wpięcie miernika i pomiar prądu płynącego w obwodzie

Czym jest opór (inaczej rezystancja)?

Na podstawie poprzednich informacji można wysnuć taki wniosek: jeżeli nośniki chcą przeskakiwać z jednego punktu do drugiego (napięcie), a umożliwienie im tego spowoduje ich przepływ, to co w zasadzie miałoby ograniczać ich szybkość (natężenie prądu)? Tutaj pojawia się trzeci fundamentalny czynnik, czyli opór, zwany również rezystancją. Nazw tych można spokojnie używać zamiennie.

Opór jest cechą danego podzespołu (w uproszczeniu), która wynika z jego właściwości fizycznych. Nie tylko podzespoły cechują się opornością - wszystko co nas otacza stawia opór dla prądu.

W przypadku elementów elektronicznych konkretny opór wynika ze specjalnie dobranych materiałów, których użyto do ich budowy.

W przypadku analogii wodnej oporem będzie poziom otwarcia śluzy. Im jest szerzej otwarta, tym opór jest mniejszy i wypływa więcej wody. Im bardziej jest zamknięta, tym opór jest większy i ze zbiornika za tamą wypływa mniej wody.

Poziom otwarcia śluzy w tamie może symbolizować opór w układzie elektronicznym

Jednostką rezystancji jest om, symbol Ω (wielka litera omega), niekiedy zamiast niej stosuje się zapis om lub R. Im większy opór tym przez układ popłynie mniejszy prąd. Rezystancje, z którymi będziemy spotykać się podczas eksperymentów z elektroniką to najczęściej wartości od 100 do 100kΩ, czyli od stu omów, do stu kiloomów (100 000 omów).

Przy podawaniu wartości rezystorów często pomija się również jednostkę. Czyli przykładowo rezystor 100Ω może być zapisany jako 100R lub nawet 100. Z kolei rezystor o oporze 100kΩ często będzie opisany jako 100k. Nie spotyka się jednak zapisu typu 100kR.

Jak zmierzyć opór?

Analogicznie jak przy pomiarze prądu, właściwy eksperyment zrobimy w momencie poznania nowych elementów elektronicznych, ale akurat tutaj możemy też dokonać pomiaru bez żadnej elektroniki.

Ustaw miernik na pomiar maksymalnie dużej wartości oporu. Na mierniku widoczna będzie "1" po lewej stronie to oznacza, że opór jest zbyt duży, aby miernik mógł go zmierzyć (czyli mamy tu w przybliżeniu nieskończenie duży opór). Następnie zetknij dwie sondy, na ekranie powinno pokazać się ~0. Oznacza to, że miernik nie wykrył praktycznie żadnego oporu - tak właśnie powinno być, bo chcemy, aby przewody pomiarowe były dobrym przewodnikiem i nie stawiały oporu.

Połączenie bez opornika, „nieskończenie” mały opór (0R)

Brak połączenia, „nieskończenie duży” opór

Teraz złap mocno sondy palcami. Czarną sondę ściśnij palcami lewej dłoni, a czerwoną w prawej. W tym przypadku można bezpiecznie dotknąć obu końcówek miernika (bo nie są podłączone do niczego innego). Dzięki temu zmierzysz swój opór! Jeśli masz ustawiony maksymalny zakres pomiarowy to na ekranie miernika powinna być widoczna jakaś duża wartość, która będzie malała, gdy trochę mocniej ściśniesz sondy.

Powtórz ten eksperyment i daj znać w komentarzu jakie wyniki osiągnąłeś. Dla testu możesz również poprosić inne osoby o dokonanie tego pomiaru - dla każdego wartość powinna być inna.