Схемотехника · урок 1 из 18

Напряжение, ток и сопротивление

Три величины, на которых держится вся электроника, и закон Ома — главный инструмент расчёта.

Представьте водопровод. Напряжение — это давление: насколько сильно «толкают» заряды. Ток — сколько зарядов проходит через провод за секунду. Сопротивление — насколько узкая труба. Аналогия неточная, но для начала её хватает.

Напряжение U измеряют в вольтах (В). Оно всегда между двумя точками: «на батарейке 9 В» значит, что плюс на 9 В выше минуса. Точку, от которой считают, называют землёй или общим проводом.
Ток I — в амперах (А). Течёт по замкнутому контуру; в разомкнутой цепи тока нет. Миллиампер (мА) — тысячная доля ампера: светодиоду нужно 5–20 мА.
Сопротивление R — в омах (Ом), кОм, МОм.

Закон Ома

U = I · R ⇔ I = U / R ⇔ R = U / I

Удобная пара единиц: вольты, килоомы и миллиамперы. 5 В на 1 кОм — это 5 мА, и пересчитывать степени десятки не надо.

Простейшая цепь: батарея, резистор, амперметр — последовательно (в разрыв), вольтметр — параллельно резистору

Мощность: что греется

Всё, через что идёт ток, греется. Мощность P = U · I = I² · R, в ваттах. Обычный резистор рассчитан на 0,25 Вт; если в расчёте вышло больше — он будет горячим, а потом сгорит.

Попробуйте сами

Последовательно и параллельно

Последовательно сопротивления складываются; параллельно — общее меньше меньшего

Два одинаковых резистора параллельно — половина одного. Мнемоника из книги: параллельное соединение 10 кОм и 1 МОм — «почти 10 кОм», большое сопротивление рядом с маленьким можно не учитывать.

Два закона Кирхгофа

Сколько тока втекает в узел, столько и вытекает.
Если обойти любой замкнутый контур, сумма напряжений по пути равна нулю: сколько дала батарейка, столько «съели» детали.

Этих двух правил и закона Ома хватает, чтобы посчитать любую цепь из резисторов.

Опыт на макетной плате

Нужно: батарейка «Крона» 9 В, резисторы 470 Ом и 1 кОм, мультиметр (от 500 ₽).

Измерьте напряжение батарейки (режим «V⎓», щупы на клеммы).
Включите резистор 470 Ом в цепь, мультиметр — в разрыв, в режиме «mA». Сравните с расчётом U / R ≈ 19 мА.
Замените на 1 кОм — ток упадёт примерно вдвое.

Никогда не меряйте режимом «А/mA» напряжение розетки или батарейки напрямую — это короткое замыкание через прибор.

Проверьте себя

1. Через резистор 2 кОм течёт ток 3 мА. Какое на нём напряжение?

2. Резисторы 1 кОм и 1 кОм соединили параллельно. Общее сопротивление?

3. Резистор 100 Ом подключили к 12 В. Хватит ли обычного резистора на 0,25 Вт?

4. Как включают амперметр?

По книге: П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники» (М.: БИНОМ, 2014), гл. 1, с. 8–22. Текст урока — пересказ, схемы перерисованы.