Back to the topics list

sklopovi

Razumijevanje sklopova u fizici

U fizici krug predstavlja put kojim teče električna struja. Temeljno razumijevanje strujnih krugova ključno je za razumijevanje načina rada različitih elektroničkih uređaja. Ova lekcija će vas upoznati s osnovama sklopova, uključujući njihove komponente i način na koji funkcioniraju.

Što je električni krug?

Električni krug je zatvorena petlja napravljena od vodljivog materijala duž koje može teći električna struja. Svrha kruga je prijenos električne energije s jedne točke na drugu. Da bi krug funkcionirao, mora imati izvor električne energije (poput baterije), vodiče (poput žica) i opterećenje (električni uređaj poput žarulje ili motora) koji troši električnu energiju.

Vrste strujnih krugova

Postoje dvije osnovne vrste krugova:

• Serijski krugovi: U serijskom krugu, komponente su spojene s kraja na kraj, tvoreći jedinstveni put za protok struje. Ako jedna komponenta prestane raditi ili se ukloni, strujni krug se prekida i struja prestaje teći kroz cijeli krug.
• Paralelni krugovi: U paralelnom krugu, komponente su povezane jedna uz drugu, tvoreći grane. Svaka komponenta ima svoj izravni put i do izvora napajanja i do povratnog puta. To znači da ako jedna komponenta zakaže, struja još uvijek može teći kroz druge grane.

Važni pojmovi u strujnim krugovima

Nekoliko ključnih načela pomaže nam razumjeti kako sklopovi funkcioniraju:

• Napon (V): Mjeren u voltima (V), napon je električna sila koja pokreće struju kroz krug. Može se zamisliti kao električni tlak koji gura elektrone kroz vodiče.
• Struja (I): Mjerena u amperima (A), struja je stvarni protok električnog naboja kroz vodiče. To je brzina kojom se naboj kreće kroz točku u krugu.
• Otpor (R): Mjeren u ohmima ( \( \Omega \) ), otpor je svojstvo materijala da se opire protoku struje. Određuje kolika će struja teći za određeni napon.

Odnos između napona, struje i otpora definiran je Ohmovim zakonom , izraženim kao: \( V = I \times R \)

Izgradnja jednostavnog kruga

Jednostavan strujni krug može se izgraditi pomoću baterije, male žarulje (kao opterećenja) i nekih vodljivih žica. Spojite jedan kraj žice na pozitivni pol baterije, a drugi kraj na žarulju. Zatim spojite drugu žicu od drugog terminala žarulje natrag na negativni pol baterije. Ako je sve ispravno spojeno, strujni krug će biti potpun, a žaruljica će zasvijetliti, što znači da struja teče.

Razumijevanje dijagrama strujnih krugova

Dijagrami strujnih krugova su shematski prikazi strujnih krugova koji koriste simbole za predstavljanje različitih komponenti. Ovi dijagrami pružaju jednostavan način vizualizacije kako je krug spojen. Evo nekih uobičajenih simbola koji se koriste u dijagramima strujnih krugova:

• Baterija: Predstavljena nizom dugih i kratkih paralelnih linija. Duga crta označava pozitivni terminal, dok kratka linija označava negativni terminal.
• Otpornik: prikazan kao cik-cak linija. Otpornici ograničavaju protok struje i koriste se za kontrolu napona i struje u krugu.
• Žarulja: ilustrirana krugom s križem iznutra. Predstavlja uređaj koji koristi električnu energiju za proizvodnju svjetlosti.
• Prekidač: Prikazan kao prekid u liniji s točkom na jednom kraju i zglobnom linijom na drugom, što pokazuje da se strujni krug može otvoriti ili zatvoriti.

Učenjem ovih simbola možete čitati i razumjeti dijagrame strujnih krugova, što olakšava izradu ili analizu strujnih krugova.

Primjeri serijskih i paralelnih krugova

U serijskom krugu komponente su povezane jedna za drugom. Na primjer, ako spojite dvije žarulje u seriju s baterijom, ista struja teče kroz obje žarulje. Ako jedna žarulja pregori, i druga će se ugasiti jer je strujni krug prekinut.

U paralelnom krugu komponente su spojene u paralelne grane. Ako spojite dvije žarulje paralelno s baterijom, svaka žarulja ima svoj izravni put do baterije. To znači da mogu raditi neovisno. Ako jedna žarulja pregori, druga će i dalje svijetliti jer strujni krug ostaje potpun za taj put.

Učinci napona i otpora

Napon koji daje izvor i otpor unutar strujnog kruga zajedno određuju protok struje. Promjenom napona ili otpora možete kontrolirati struju. Na primjer, povećanje napona će povećati struju ako otpor ostane isti. Obrnuto, povećanje otpora će smanjiti struju ako napon ostane isti.

Svojstva mjernog kruga

Za mjerenje napona, struje i otpora u krugu koristimo uređaje poznate kao multimetri . Multimetar se može postaviti za mjerenje različitih svojstava:

• Za mjerenje napona spojite multimetar na dvije točke na kojima želite izmjeriti razliku potencijala.
• Za mjerenje struje, multimetar mora biti spojen u seriju s komponentom ili stazom na kojoj se struja treba mjeriti.
• Za mjerenje otpora, provjerite nema struje u strujnom krugu, zatim spojite multimetar preko komponente da izmjerite otpor.

Zaključak

Razumijevanje strujnih krugova temelj je fizike i ključno za svakoga tko se zanima za elektroniku i elektrotehniku. Savladavanjem osnova sklopova, uključujući komponente, vrste sklopova i način na koji rade, na dobrom ste putu da istražite složenije elektroničke sustave i inovacije. Upamtite da vježba u izgradnji i analizi sklopova poboljšava razumijevanje i razvoj vještina u ovom fascinantnom području fizike.