Praktická elektronika/Nejjednodušší obvody

Elektronická schémata

Základní schématické značky

Pro zjednodušení kreslení elektronických obvodů se do praxe zavedly schématické značky. Jde o zjednodušené symbolické obrázky reprezentující jednotlivé součástky. Na obrázku vpravo jsou uvedeny:

• Vodič
• Uzel (vodivé spojení dvou vodičů)
• Rezistor
• Spínač
• Kondenzátor
• Reostat/Potenciometr
• Článek
• Žárovka
• Tranzistor
• Cívka

Příklad elektronického schématu

Elektrický obvod

Příklad nejjednoduššího elektrického obvodu

Elektrický obvod je vodivé spojení elektrických prvků. Tyto prvky vytváří vodivou cestu a splňují funkce, které jsou od obvodu požadovány, např. zesilování signálu, vytváření oscilací apod. Může být nepatrný jako integrovaný obvod, nebo může zahrnovat celou elektrickou síť. Obvod se může skládat z jednotlivých prvků nebo celých integrovaných obvodů. Pokud je vodivá dráha tvořená elektrickým obvodem uzavřená, pak se hovoří o uzavřeném elektrickém obvodu. Je-li vodivá dráha obvodu přerušena, např. otevřeným spínačem, pak se mluví o otevřeném elektrickém obvodu.

Na obrázku v pravo je zobrazen nejjednodušší obvod, tvořený jedním zdrojem a jedním spotřebičem. Zdroj mění vnější energii - např. chemickou pokud jde o článek, nebo mechanickou pokud jde o točivý generátor - na elektrickou energii, která je přenášena vedením do spotřebiče, kde se mění na jiný typ energie - např. tepelnou (rezistor, topné těleso), světelnou (žárovka, LED dioda), mechanickou (elektromotor) atd...

Elektrický výkon v obvodu vypočítáme jako: $P=U\cdot \ I$

Na baterii (zdroj) o napětí 12V připojíme topné těleso o odporu 5 ohmů. Jaký bude odebírat proud a jakým výkonem bude topit?

$U=12V;R=5\Omega$
$R={\frac {U}{I}}\Rightarrow I={\frac {U}{R}}={\frac {12}{5}}=2,4A$
$P=U\cdot \ I=12\cdot \ 2,4=28,8W$

Řazení součástek

Kirchhoffovy zákony

... jsou dvěma jednoduchými, ale velmi podstatnými poznatky o chování obvodů. Vycházejí z toho, že elektrické náboje nikde v obvodu nezanikají ani nevznikají.

Zákon proudu v uzlu

Proudy, které do uzlu vtékají, z něj musí i vytékat.(Ʃ Ik=0)

Ve větších obvodech můžeme najít velké množství různých uzlů a tento zákon platí pro každý z nich.

Zákon napěti ve smyčce

Souhrn napětí na všech součástkách ve smyčce je nulový.(Ʃ Uk=0)

Napětí na zdroji se zde uvažuje jako záporné. Ve větších obvodech můžeme najít velké množství různých smyček a tento zákon platí pro každou z nich.

Paralelní a sériové zapojení

Obvod může obsahovat mnoho součástek a může se větvit. Proto rozlišujeme: Paralelní zapojení, kdy jsou součástky vedle sebe. Na všech je stejné napětí a sčítá se protékající proud. Sériové zapojení, kdy součástky zapojíme za sebe. Všemi teče stejný proud a sčítá se napětí.

Místo, kde se součástky dotýkají (a tedy mají stejné napětí), nazýváme uzel. Libovolnou část obvodu, která je uzavřená a ve které tedy může protékat elektrický proud, nazýváme smyčka. Při řešení elektrických obvodů může být za smyčku prohlášena i část obvodu bez zdroje, nebo část obvodu obsahující jen zdroje.

Měření voltmetrem a ampérmetrem

Napětí měříme voltmetrem zapojeným paralelně k součástce/součástkám na které napětí měříme (voltmetr je téměř nevodivý),

Proud měříme ampérmetrem zapojeným seriově se součástkou/součástkami jimiž protékající proud měříme (ampérmetr je vodivý, proud teče skrz).

Výjimkou jsou bezkontaktní ampérmetry, které stačí nacvaknout jako kleště okolo vodiče. Měří magnetické pole vytvářené proudem.

Jak správně měřit voltmetrem a ampérmetrem

Chybné zapojení voltmetru jen rozpojí obvod.

Pokud se spleteme u měření proudu a ampérmetr zapojíme špatně, způsobíme tím zkrat, což může vést ke zničení ampérmetru a/nebo zdroje.