Бид энд классик онолд заадаг цахилгааны тухай үндсэн ойлголтуудыг олж авна. Цахилгааны классик онолд заадаг атом, электрон, протон, нейтрон, дамжуулагч ба тусгаарлагч, кабел утас, хэлхээ, вольт ба хүчдэл, ампер ба гүйдэл, резистор, Ом ба эсэргүүцэл, индукцлэл ба ороомог, трансформатор, конденсатор, эцэст тогтмол ба хувьсах чадлын тухай эхэлж мэдэх хэрэгтэй. Цахилгаан, электроникийн инженер болохын тулд эдгээр тулгуур ойлголтуудын талаар мэддэг байхыг шаарддаг.
Атом
Бүх зүйл атомуудаас тогтдог. Та ч ялгаагүй. Юмс хоорондоо ялгаатай байдаг нь атомууд ялгаатай байдгаас болно. Атомын голд цөм байрлах бөгөөд цөм дотор нейтрон, протон байрлана. Нейтрон бол цэнэггүй, харин протон нь нэмэх цэнэгтэй.
Цөмийг тойрон атомын бүрэлдэхүүнд ордог өөр нэг бөөмс болох электрон эргэлдэнэ. Электронууд ингэж эргэлдэхдээ өөр өөрийн тойрог замаар эргэлдэнэ. Электронууд нь дэлхийг тойрон эргэлдэх хиймэл дагуулуудтай адилхан ч тэд цөмөөсөө маш хол зайд түүнийг тойрон хөдөлдөг. Мөн электронуудын хурд нь бараг гэрлийн хурдтай ойролцоо.
Нейтронууд нь цэнэггүй боловч протонууд нь эерэг цэнэгтэй учраас электронуудыг татаж тэднийг тойрог замаасаа гараад явчихгүй байлгана. Нейтрон, протон, электрон 3-ын тоо нь атом болгонд өөр өөр байх бөгөөд энэ атомын өөрийнх нь шинж чанартай холбоотой. Нейтрон, потон, электроны 3-н тоог атомын тоо гэнэ.
Электронуудын өөр өөрийн тойрог замаар цөмөө тойрох бөгөөд тодорхой төвшнүүдэд хуваагдаж байрлана. Нэг төвшинд байрлах электроны тоо нь хязгаартай. Атомын электронууд байрлах хамгийн гадна талын төвшинг валентын төвшин гэх бөгөөд энэ төвшинд байрлах электронуудыг валентын электронууд гэнэ. Валентын электронууд нь бусад электронуудтайгаа харьцуулахад цөмдөө сул татагдаж байдаг тул валентын электронууд заримдаа атомаас сугарч атомуудын дундуур чөлөөтэй хөдөлж явж чаддаг.
Дамжуулагч ба тусгаарлагч
Ийм чөлөөт электронуудтай материал дундуур электронууд чөлөөтэй хөдөлж явж чаддаг бөгөөд эдгээрийг цахилгааныг дамжуулахад хэрэглэж дамжуулагч хэмээн нэрлэнэ. Ихэнх металлууд дамжуулагч байна. Чөлөөт электронгүй материал дундуур электронууд хөдөлж явж чадахгүй. Эдгээрийг тусгаарлагч гэнэ. Шил, хуванцар зэрэг нь тусгаарлагч материалууд юм.
Цахилгааныг аюулгүйгээр хэрэглэхийн тулд дамжуулагч болон тусгаарлагчийг хамтад нь хэрэглэдэг. Дамжуулагчийн гадна талаар тусгаарлагчаар бүрдэг нь гүйдэл гадагш нэвтрэхээс сэргийлж буй явдал юм.
Кабел утас
Зэс кабелыг зүсэж дотор талыг нь харвал түүнд дотор чөлөөт электронууд хэрхэн атомуудын хоорондуур чөлөөтэй явж буйг олж харах болно. Гэвч тэдний хөдөлгөөн нь эмх замбараагүй байна.
Хэрэв зэс дамжуулагчийг тэжээлийн үүсгүүртэй, жишээ нь батарейтай холбочихвол эдгээр электронууд нэг чигт, нэгэн зэрэг хөдлөхийг нь харж болно.
Хэлхээ
Цахилгаан хэлхээ гэдэгт тэжээлийн үүсгүүрийн 2 төгсгөлийн хооронд электронуудын урсан явж буй замыг ойлгоно.
Хэлхээ хаалттай байх үед тэжээлийн 2 үүсгүүрийн хооронд электронууд нэгэн жигд хөдөлж байх болно. Харин хэлхээ нээлттэй бол энэ зам тасарч электронуудын хөдөлгөөн зогсоно.
Электронуудын урсан явж буй замд нь цахилгаан хэрэгслийг тавьж өгч болно. Жишээ нь электронуудын урсан хөдлөх замд чийдэн тавьчихвал электронууд чийдэнгээр өнгөрөхдөө түүнийг асаана.
Вольт ба хүчдэл
Хүчдэл бол электронуудыг түлхэн хөдөлгөж буй хүч юм. Энэ нь яг л усыг түлхэн гоожуулж буй даралт шиг. Даралтыг ихэсгэхэд ус бүр ихээр гоождог. Үүнтэй адил хүчдэл нэмэгдэх тусам улам их электронуудыг хөдөлгөж чадна.
Вольт гэдэг нь 1 кулоныг хөдөлгөж буй энерги юм. Энергийн нэгж нь Жоуль. Тиймээс вольт нь 1 кулоныг хөдөлгөх Жоуль болно. Харин кулон гэдэг нь нэлээд олон тооны электронуудыг багцаар нь ингэж хэлдэг.
9 В-ын батарейн 9 Жоуль энергитэй байна. Энэ энергиэ ашиглан тэр электронуудыг тэжээлийн үүсгүүрийн нэг төгсгөлөөс нөгөө төгсгөлийн хооронд хөдөлгөж чадна. Зурагт үзүүлсэн хэлхээний хувьд батарейн нэг төгсгөлөөс гарсан электронууд лед-ээр дамжин нөгөө төгсгөлд хүрэхдээ лед-ийг асаах болно.
Ампер ба гүйдэл
Гүйдэл нь электронуудын урсгал юм. Хэлхээ хаалттай бол тэжээлийн 2 төгсгөлийн хооронд электронууд урсах бол харин хэлхээ нээлттэй бол хэлхээ тасарч тэжээлийн үүсгүүрийн 2 төгсгөлийн хоорондох электронуудын урсгал зогсоно.
Гүйдлийг Ампер гэдэг нэгжээр хэмжинэ. 1 Ампер нь 1 секундийн дотор 1 кулон урсан өнгөрөхийг хэлнэ. 1 кулон гэдэг нь 6 квантиллион 242 квадриллон тооны электронууд буюу 6,242,000,000,000,000,000 тооны электронуудыг хэлнэ. Энэ бол үнэхээр их тоо юм. Тиймээс л тооцоо хийхэд хялбарыг бодож Ампер хэмээх нэгжийг хэрэглэдэг.
Эсэргүүцэл ба резистор
Эсэргүүцэл гэдэг нь электронуудын урсаж буй замд учирч буй саад юм. Бүх дамжуулагч кабелууд өөр өөрийн эсэргүүцэлтэй. Мөн тухайн дамжуулагч урт байх тусам илүү их эсэргүүцэлтэй байна. Мөн бүдүүн буюу хөндлөн огтлол нь их байх тусмаа эсэргүүцэл нь их байна. Яагаад дамжуулагч бүдүүн бол эсэргүүцэл нь багасдаг вэ гэвэл яг үнэндээ электронууд дамжуулагч кабелын гадаргуугаар гүйдэг. Тиймээс бүдүүн болох тусам гадаргуугийн талбай нь их болдог учраас л эсэргүүцэл нь багасдаг байна. Эсэргүүцэл материал болгонд өөр өөр байхаас гадна температурыг ихэсгэвэл электроны замд учрах эсэргүүцэл нь ихэсдэг байна.
Тиймээс цахилгаан хэлхээнд электроны урсгалыг хязгаарлах зорилгоор тодорхой эсэргүүцэлтэй резистор гэдэг элементийг ашиглана. Эдгээр нь цахилгаан хэрэгслүүдийг хэт их гүйдэл гүйж шатахаас нь хамгаалдаг төдийгүй гэрэл болон дулааныг гаргадаг улайсдаг чийдэн гэх мэт цахилгаан хэрэгслийг хийхэд ашиглагдана.
Эсэргүүцэл нь электронууд атомтай мөргөлдөж буй мөргөлдөөнтэй холбоотой. Мөргөлдөөний тоо нь материал болгон дээр өөр өөр байна. Жишээ нь төмөртэй харьцуулахад зэс дотор электронууд хамаагүй цөөн тооны мөргөлдөөнийг хийдэг. Тиймээс төмөртэй харьцуулахад зэсийн эсэргүүцэл бага байна.
Электронууд атомуудыг мөргөх үед дулаан ялгардаг бөгөөд зарим атомуудыг мөргөхөд гэрэл гардаг. Энэ шинж чанарыг ашиглан улайсдаг чийдэн үйлдвэрлэдэг.
Индукцлэл ба ороомог
Хэрэв кабелыг ороомог хэлбэртэй болгочихвол үүгээр электронууд өнгөрөхдөө соронзон орон үүсгэдэг. Ерөнхийдөө кабел нь соронзон орон үүсгэдэг бөгөөд түүнийг ороочихвол соронзон орны хүч нь улам ихэсдэг болно. Ороочхоор соронзон орон хүчтэй болдог нь ороомгоор гүйж байхдаа электронууд бие биедээ нөлөөлдгөөс болно.
Төмөр зүрхэвчийг ороох юм бол соронзон орон улам хүчтэй болно. Мөн ороодосны тоог ихэсгэх замаар соронзон оронг улам хүчтэй болгодог. Үүн дээр үндэслэн индукцийн моторыг хийдэг. Индукцийн моторын талаар хожим бид дэлгэрэнгүй үзэх болно.
Соронзон орон дотор дамжуулагчийг оруулаад хөдөлгөх юм бол түүнд индукцийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч үүснэ. Хэрэв дамжуулагч нь хэлхээнд холбоотой бол энэ хүч нь электронуудыг түлхэж хөдөлгөх болно. Энэ бол хувьсах гүйдлийн генераторын ажиллах зарчим юм. Бидний байрны разетканд ирж буй хувьсах гүйдлийг үүнтэй маш төсөөтэй аргаар гарган авдаг.
Трансформатор
Трансформатор нь бидний сая үзсэн зүйлүүдийг бүгдийн хамтад нь ашиглана. Бид 2 тусдаа хэлхээ үүсгээд нэг хэлхээнээс нөгөө хэлхээ рүү индукцийн гүйдлийг ашиглан гүйдлийг дамжуулж болно.
Трансформаторыг түүнчлэн 1-р ба 2-р ороомгуудын ороодосны тоог өөрчлөх замаар хүчдэлийг нь маш амархан ихэсгэж эсвэл багасгаж болно
Конденсатор
Конденсатор бол хоорондоо тусгаарлагдсан зэрэгцээ 2 ялтас юм. Хэрэв түүнийг тэжээлийн үүсгүүртэй холбох юм бол түүний 2 тал нь эерэг ба сөрөг цэнэгээр цэнэглэгдэнэ. Ингэснээр тэр цахилгаан энергийг хадгалах боломжтой. Цахилгаан тэжээл байхгүй болоход конденсатор цэнэгээ алдаж эхлэх ба тэжээл эргэн ирэхэд тэр дахин цэнэглэгдэх болно. Конденсатор нь батарейтай адилхан удаан хугацаанд тэжээлээр хангаж чаддаггүй болохоос түүнтэй их төсөөтэй элемент юм.
Конденсатор бол маш түгээмэл элемент бөгөөд бараг бүх цахилгаан хэлхээнд хэрэглэгддэг байна.
Хувьсах ба тогтмол гүйдэл
Хувьсах ба тогтмол гүйдэл нь гүйдлийн 2 төрөл болно.
Хувьсах гүйдэл нь чиглэлээ байнга өөрчилж 2 тийшээ гүйж байдаг тул далайн давлагаа давлагаалах шиг 2 тийшээгээ хөдлөх үйлдлийг хийнэ. Хувьсах гүйдэл хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг бөгөөд орон сууцны разетканд ийм хувьсах гүйдэл байна.
Тогтмол гүйдэл нь үүнээс ялгаатай. Тогтмол гүйдэл зөвхөн нэг чиглэлд л гүйнэ. Батарейгаар ажилладаг бүх зөөврийн төхөөрөмжүүд энэ гүйдлийг ашиглана. Нарны хавтан ч мөн тогтмол гүйдлийг гаргадаг.
Бид хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргахдаа инвертер ашигладаг. Байр орон сууцанд хувьсах гүйдэл байдаг бол бидний хэрэглэдэг олон төхөөрөмж тогтмол гүйдлийг ашиглана. Тиймээс ийм хувиргуур маш өргөн ашиглагдана.