Комментарии 133

Ох, есть пара слишком спорно упрощённых, как для этого портала, моментов...


Но за статью — большое спасибо! :)

По водной аналогии: всегда представлял себе напряжение — скоростью потока, а ток — объемом воды, проходящей по участку за определенное время :)
Хотя водная аналогия, как Вы и сказали, весьма неточна во многих моментах.
Если количество жидкости — эквивалент электрического заряда (количества электричества), то как ни крути, током будет объёмный расход, да.

А вот чем неудачна аналогия напряжения как линейной скорости:
напряжение это нечто, измеряемое между двумя точками контура — как такое применить к скорости — непонятно. Как потенциал — так он вдоль контура от одного полюса источника до другого меняется монотонно (всегда убывает или всегда возрастает — в зависимости от направления обхода), а скорость может и увеличиваться и уменьшаться.
И связь между линейной скоростью и объёмным расходом как-то не очень описывается законами Ома и Кирхгофа. А вот при аналогии потенциал=давление ток=расход проводимость=сечение все закономерности работают (разумеется, в идеале, без учета вязкости).
Так же отлично эти законы применимы в теплотехнике для параметров температура — поток энергии (мощность) — теплопроводность. Вот только с тепловым аналогом индуктивности проблемы.
А вот чем неудачна аналогия напряжения как линейной скорости

Да, согласен. Но аналогия электричества с жидкостью вообще не может быть полностью удачной, как мне кажется. Всегда будут моменты, не вписывающиеся в такую аналогию.
Например, (в том числе и в Вашем варианте) «проводимость=сечение» не прокатывает при более пристальном рассмотрении, потому что с жидкостями уменьшение сечения на одном из участков при прочих равных приводит к росту давления перед этим участком. А в электричестве увеличение сопротивления не приводит к росту напряжения. Если, конечно, перед этим мы не нагрузили источник питания так, что он просел по напряжению, но это уже совсем не из тех случаев, с которых нужно начинать изучение электричества :)
Но в общем-то для базового понимания принципа электричества можно использовать любую из аналогий — автора, Вашу, мою (но Ваша более удачна, признаю). Потом, уже при более глубоком изучении, все эти моменты станут понятны и без привлечения водопроводов и рек :)
Конечно, полностью не получится. Только часть закономерностей общая — но достаточно большая.

А в электричестве увеличение сопротивления не приводит к росту напряжения.
Ну здрасьте. Как это не приводит? Рассмотрим резистивный делитель:
image
если увеличить R2, то U2 возрастет (а U1 уменьшится). При постоянном U.

А «проводимость ~ сечение» это не моя аналогия, а общепринятая.

Ну здрасьте. Как это не приводит? Рассмотрим резистивный делитель

Лучше рассмотрим простейшую цепь «источник напряжения (аккумулятор) + нагрузка (один резистор)». С изменением сопротивления резистора напряжение не будет значительно меняться пока сопротивления резистора не станет близким к внутреннему сопротивлению источника.
С аналогией на двух резисторах тоже не все в порядке — если сечение первого отверстия (сопротивление R1) меньше сечения второго отверстия (сопротивления R2), то после первого отверстия (R1) вообще не должно быть давления-напряжения :)
ну так собственно, это и получится цепь из идеального источника напряжения (ЭДС) плюс делитель, образуемый внутренним сопротивлением реального источника (R1) и нагрузкой (R2). И напряжение на нагрузке от ее изменения меняться будет во всем диапазоне — просто действительно, в разной степени: при большом соотношении сопротивлений незначительно, а при равных — заметно.

А давление (то есть разница давлений, конечно же) между двумя точками трубки есть всегда, иначе вода бы на таком участке не текла вовсе. Ну разве что в точке сверхпроводимости (при нулевом сопротивлении). Всё в соответствии с законом Ома.
А давление (то есть разница давлений, конечно же) между двумя точками трубки есть всегда, иначе вода бы на таком участке не текла вовсе.

Тогда нужно усложнять аналогию, вводя условия, что все это дело находится в абсолютном покое в невесомости, что у жидкости нет инерции и т.п. :)
Да, приходится идеализировать.
Но вот как раз с инерцией всё довольно просто — для тока это эффект индуктивности.
Реальные провода тоже имеют и емкость, и индуктивность, помимо чисто активного сопротивления — но это не мешает нам рассматривать идеальные электрические схемы без реактивностей.
Вот как выглядит график изменения коэффициента передачи делителя (то есть какую долю составит U2/U) при изменении R2 (по оси X отложено соотношение R2/R1)
image
Водная аналогия: Давление-Напряжение.
вода из крана- ток электрический.
кран(откр-закрыт) -включатель.

Можно ли объяснять работу тиристора на водной аналогии сливного бачка с пробкой, запираемой давлением, и отпиранием путем пропуска небольшого количества воды под пробку?
Или резино-нитяная модель стабилизации напряжения парочкой «резистор(резинка)-стабилитрон(нитка)»?

если брать аналогию в трубах, то ещё ширина трубы прямо аналогична проводимости (которая в сименсах меряется и обратна к сопротивлению в омах)

Да, я выше согласился, что это более корректная аналогия, но у меня с детства было так как я написал :)
В терминах водопровода — напряжение, это давление (создаваемое столбом жидкости), а ток — величина, характеризующее количество (мгновенный объем, проходящий через сечение проводника или трубопровода) за единицу времени. Очень удобно начинать изучение не с понятия тока, а с плотности тока. Хоровиц и Хилл в этом плане, пожалуй, лучшая интерпритация. Если интересно, для сообщества, готов написать вводный курс по основам электротехники и электроники. Новичкам не лишним будет заглянуть к Тов. DIHALT на easyelectronics
Я и не призываю использовать водную аналогию. Она помогает лишь на первых порах. Потом лучше от нее отказаться. Если уж нравятся аналогии, то представляйте электрический ток как поток электронов, текущий от плюса к минусу. Эта аналогия работает в 99% случаев, за исключением того, когда приходится работать непосредственно с электронами, например в электронных лампах, трансформаторах тесла, электронных микроскопов и т.д.
Да, но можно и так представлять, это же аналогия, ток-то течет от плюса к минусу.
Да это была с моей стороны просто придирка, я к корректности применения терминологии бываю весьма въедлив.
Я имею в виду: если мы уж говорим о каком-то условном направлении тока «от плюса к минусу», то и о носителях заряда лучше говорить о условных — положительных.
При положительной полуволне напряжения ток протекает от фазы к активной нагрузке и от нагрузки возвращается обратно по земляному проводу. При отрицательной полуволне ток течет по земляному проводу и возвращается по фазному.

достаточно четырех: три фазы ABC и нулевой провод или же вовсе три фазы, отказавшись от земли.

Почему нельзя было использовать вместо «земляного провода» нормальное название? Или хотя бы не мешать вместе, как в трехфазной системе, а то тогда объяснить, как может существовать 4-проводная IT-система без земли не выйдет.
Зря вы так про «разное количество воды до и после дамбы».
Замените реку и дамбу на трубку разного сечения — и всё станет понятнее.
Эквивалент тока — объёмный расход жидкости. Сколько литров за секунду в один конец трубки залили, столько литров с другого конца и выльется, несмотря на разное сечение трубки по длине. С дамбой в установившемся режиме (то есть при неизменном уровне) — то же самое, сколько литров в водохранилище втекает, столько и вытекает (иначе уровень бы менялся). А если уровень меняется — это уже эффект конденсатора. В общем, для начальной аналогии, без реактивностей, образ «дамба» вносит лишнюю сущность.

А скорость течения — параметр, которому аналог так сходу и не подобрать. В аналогии начального уровня ему тоже не место.
И насчёт «почему 3 фазы… Меньше нельзя, а больше и не нужно.»
— а почему нельзя? Можно и две. Были и двухфазные электросети, и до сих пор есть двухфазные электродвигатели. Вращение двигателя двумя фазами гарантируется не хуже.

Вот только проводов для таких сетей всё равно надо 4, и с большим сечением, чем для трехфазных. Есть вариант с 3 проводами, но общий все равно увеличенного сечения надо делать, из-за суммирования возвратных токов.

Так что трехфазные тупо выгоднее с точки зрения экономии материала проводов.
А в двухфазной системе как реверс двигателя делали? Или пусковая обмотка была?
Реверсом выводов одной из обмоток.

Кстати, возможно таки использование одной обмотки чисто как пусковой — двигатель и на одной фазе может вращаться, только КПД ниже (плечо ЭМ силы, создающей момент, большую часть времени мало). Ну и без пусковой обмотки чисто на одной фазе он или не стартует, если в мёртвой точке застрял, или стартует в произвольную сторону. А после старта уже инерция играет. Как в одноцилиндровом двигателе, собственно.
Вот пример включения такого двигателя в однофазную сеть, с искусственным формированием второй фазы конденсатором (как известно, переменный ток в конденсаторе опережает напряжение на 90 градусов):
image
image
Мне в своё время очень доходчиво объяснили «на пальцах» что такое ток и что такое напряжение, очень похоже как в этой статье. Только в сравнение нужно было взять трубу с водой. Диаметр трубы — это напряжение. А давление и напор воды — это и есть ток. Если в узкой трубе пустить давление выше допустимого, то она лопнет, как и тонкий провод под завышенной нагрузкой.
Ну не совсем верно. Ближе так: давление в точке трубы — потенциал, разность давлений — разность потенциалов/напряжение, количество воды протекающей через сечение трубы за единицу времени — ток, сечение трубы — сечение провода.
Увеличили давление в трубе выше определенных значений, порыв, т.е. выход воды в условно нулевое давление, увеличили напряжение, пробой изоляции, т.е. движение тока в условно нулевой потенциал.
Знак электробезопасности, указанный как КДПВ, называется «Осторожно! Электрическое напряжение.»
«Не влезай! Убьет.» это немного другой, предупреждающий плакат.

Эту связь описывает закон Ома: $U=I/R$.


вроде U=I*R, или у меня криво отображается

При проведении интервью c кандидатами на вакансию инженера по наладке и испытаниям, когда я сомневался в компетентности кандидата, то писал такое вот: P=I*U, U=I/R, P= I^2/R, и следил за реакцией претендента. :-)
Выпускников колледжей начинало «ломать», и они обычно сразу тыкали пальцем в знак деления. Выпускники ВУЗов начинали тактично писать свой вывод формулы. Но были и такие (к счастью, очень немногие) кто не замечал подвоха! :-(
Как я «обожаю» такие статьи! Сначала автор рассказывает про унылость учебников, а потом сам выдает еще более унылую портянку текста с некачественными ч/б картинками из этих учебников.

Пишет про неграмотность населения в области электроники, а сам делает ошибку в законе Ома… Серьезно?
О, Илья, я ждал твоего комментария!)
Зная твой уровень, что скажешь по поводу аналогий с водой, как охарактеризовать электрический ток? Ампер это литр в сек, или что, твое мнение?

С аналогией все сложно на самом деле. Многие стараются упростить понимание тока (и часто работы транзистора) с помощью аналогий, но одним это идет на пользу, а других еще больше сбивает с толку. Проверено на студентах.

Вода в трубе, кстати по физическому смыслу, достаточно близка к току в проводнике. В принципе сравнение весьма удачное, наверное самое адекватное что встречал. Его еще любили в учебниках для СУЗов в 70-80-х годах, а тогда еще знали «как надо учить технарей»))

Единственное 1 литр воды я бы приравнял к 1 Кулону, а вот скорость «литры/в секунду по трубе» уже именно к току.
Я сам во время обучения в техникуме, неоднократно думал об этом. Тут действительно сложно, т.к. литр в сек, это был бы кВт в ч., что явно не ток, измеряющийся в амперах. Ток может быть большим, а вот передаваемая при этом мощность — нет, ровно как и наоборот… Ампер, по аналогии с водой должен быть некой абстрактной величиной, количественно характеризующий величину потока, измеряющийся в неких мужиках.
В этом плане получается не ясно что это такое — ток, поскольку большой ток в проводнике не означает что передается большое количество непосредственно электрической энергии, ибо мощность так же зависит от напряжения, что по сути является измеряемой характеристикой, но не явлением (процессом) как электрический ток.
В общем, все эти сравнения воды и эл.тока очень натянуты, хотя при очень примитивных моделях можно найти некую аналогию, но не больше.
Так что лучше сразу правильно вникать в ТОЭ, чем городить лабуду.
Либо как в пословице: не электрик — не лезь.
Ага, ТОЭ достаточно понятная наука при условии, что есть кому нормально объяснить. На лабораторных на 1-м курсе обычно курс становится наиболее наглядным, т.к. примерно понятно что на что влияет и как оно выглядит.
кВт в ч.

Это какая-то «скорость изменения мощности» получается.

Количество энергии — киловатт умноженный на час.
Собственно, мощность — это скорость потребления энергии.
Ампер, по аналогии с водой должен быть некой абстрактной величиной, количественно характеризующий величину потока, измеряющийся в неких мужиках.

Ну так он и характеризует величину потока зарядов (электронов, если в металле). Ток — это интенсивность перемещения электрического заряда. 1 А — это значит, что за секунду через сечение проводника проходит количество электронов общим зарядом в 1 Кл. Больше ток — переносится больше заряда за то же время.

При этом как ни странно, сами заряды непосредственно энергии не переносят — заряды ведь движутся по кругу, сколько из источника вышло, столько и вернулось.
Фишка в том, что потенциальная энергия некоего заряда (электрона или иона) пропорциональна произведению заряда на потенциал поля. Это общее свойство потенциальных полей — так же и в гравитационном поле энергия шарика с фиксированной массой зависит от высоты над источником гравитационного поля (E=mgh).

И как шарик стремится уменьшить свою потенциальную энергию, падая вниз, так и заряды стремятся двигаться от высокого потенциала электрического поля к низкому. То есть для их движения нужен градиент потенциала, для чего в цепи и ставится источник ЭДС, который наподобие насоса, поднимающего воду, «поднимает» заряды от одного своего полюса к другому, увеличивая их потенциальную энергию в поле, создаваемом разностью этих же зарядов на полюсах источника. Если соединить полюса проводом, для зарядов создается путь «падения», на котором им не мешает эта самая электродвижущая сила источника. А теряют свою энергию они, раскачивая столкновениями атомы в кристаллической решетке провода и разогревая его (как и жидкость при вязком трении).
И эта энергия выделяется на участке цепи, а не в одной точке.
О энергии, проходящей через сечение можно говорить только в смысле «энергия, рассеиваемая на всём активном сопротивлении цепи после наблюдаемого сечения».
А то что рассеиваемая энергия на участке цепи пропорциональна сопротивлению этого участка — ну так и падение потенциала так же пропорционально этому сопротивлению.

Блин, неудобно всё-таки такую обширную тему в формате комментариев разжёвывать.

Кстати, электрогидравлическая аналогия вполне покрывает довольно сложные модели, если использовать уравнения в дифференциальной форме.
Я прекрасно это знаю.
Некоторое несоответствие возникает ввиду того, что в жизни мы пользуемся понятием «электроэнергия», при этом электрический ток != энергия.
Отличная статья для начинающих радиолюбителей! Ждём продолжения…
Для тех, кто хочет разобраться в основах электроники, могу посоветовать книгу Гейтса (не того, Э. Гейтса) «Введение в электронику». В ней очень подробно все разжёвано. Меня в универе здорово выручила эта книга.
Коллеги! Я призываю к осторожности в применении терминологии:
Для переменного напряжения также необходимо два провода. Они называются фаза и земля.

Правильней: «фаза» и «нейтраль» (он же «ноль») и при этом необходимо всегда помнить о том что «нейтраль» может быть «изолированной», и между ней и «землей» может быть хорошо бьющий током потенциал.
Более подробно о всей цветущей сложности взаимоотношений «нейтрали» и «земли» можно прочитать в главе 1.7 ПУЭ «Заземление и защитные меры электробезопасности».

А я всегда думал, что сантехнические аналоги напряжения — давление (или разность давлений, например между атмосферой и водопроводом) тока — литры в минуту, а проводимости — сечение трубы.

«Чем больше напряжение, тем больше ток. Меньше напряжения – меньше ток», помоему наооборот, вроде бы по закону ома i=p/u. Вроде бы, берется большее напряжение, дабы уменьшить силу тока. Я как то представлял — напряжение диаметр трубы, а ток — давление воды в трубе. Например, нам надо прокачать, 100л воды за 1 мин по трубе. Одна труба у нас д10мм, вторая 20мм, длина одинаковая. Для того, чтобы прокачать нужный объем воды, давление в первой придется поднять в два раза…
Можно глянуть на видеокарты, при 1в может сосать под 200A, не представляю 200а при 220в, в домашних условиях.
Я не электрик, может чего то не допонял ;)
У вас формула i=p/u для расчета мощности. При постоянной мощности, все так, как вы написали и будет. Если же на обычный резистор подать вдвое большее напряжение, потечет двое больший ток. Но здесь уже выделяемая мощность будет изменяться.
да, понял вы про теорию, чем и является закон ома. У меня в голове некие практические соображения, я не электрик повторюсь, просто знаю, что любой резистор имеет определенные ограничения по мощности, если мы будем поднимать, например, напряжение в цепи, ток действительно будет расти, но и рассеиваемое тепло от мощности u*I будет расти, и чем ближе мы будем подходить к ограничению мощности, сопротивление резистора, в зависимости от материала изготовления, будет изменятся в большую или меньшую сторону, со всеми вытекающими. Я не спорю, просто поясняю, где я возможно заблудился )))
Да, при повышении температуры сопротивление растет и в итоге зависимость становится нелинейной. Но на обратную она таким образом не сменится никогда: повышение напряжения на резисторе всегда будет приводить к повышению протекающего тока пока что-нибудь не перегорит.

Упомянутая же вами закономерность (P=UI=const) наблюдается в преобразователях напряжения. Если взять трансформатор, который понижает напряжение в 10 раз — то ток во вторичной обмотке у него будет в 10 раз выше первичного. Однако, тут тоже надо понимать, что речь идет о двух разных напряжениях и двух разных токах в один момент времени! Если у трансформатора входное напряжение поднять в два раза — то и протекающий ток поднимется в два раза. Ну, если цепь линейная.

Вот именно для такого эффекта чтобы увеличение напряжения приводило к уменьшению тока нужен преобразователь напряжения со стабилизацией, который будет автоматически подстраивать коэффициент преобразования для удержания фиксированного выходного напряжения. Например, компьютерный блок питания или зарядка для телефона.
Путаница в головах происходит от перестановки переменных в формулах без осознания физического смысла, а понимать физический смысл надо именно по изначальным вариантам формул. I=U/R, т.е. ток, который потечёт в проводнике, прямо пропорционален напряжению и т.д., при этом мощность, которая будет выделяться, равна P=UI. Если проводник резистор, то он в силу своих габаритов, внешних условий и т
д. может рассеять определенную тепловую мощность во внешнюю среду. Если мощность выделяемая протеканием тока превысит мощность которую резистор способен рассеять, то он сгорает.
C перестановкой и пониманием математическойго смысла у меня не было, что как бы и ведет к пониманию физического, а вот причинно-следственные связи у меня «перевернулись», U=IR — базис, P=UI — следствие/результат работы электрической цепи, как вы и сказали. Аригато, восполнил пробелы, особенная благодарность mayorovp, восполнил не один «пробел» =)
В физике, как науке о природе, во многих случаях прослеживается связь между различными средами и физическими величинами. В случае с взаимосвязью электричества и потока какой-либо другой среды (будь то газ или жидкость) аналогия вполне корректна. Первично электрический ток это поток частиц, так же как другая жидкость или газ. Более корректная аналогия(относительно примера выше про скорость потока): Напряжение ≡ Перепад_давления ( На_участке_трубопровода ≡ На_участке_цепи), при этом Сила_тока ≡ Расходу, а Масса ≡ Заряду. Параметры выше тождественны по своему поведению и взаимосвязи.
Еще более забавно, что некоторые электрические величины СИ преобразуются в абсолютные физические величины, например единица емкости — Фарад (система СИ) * Константа = сантиметр (СГСЭ).
P.S. Автору двойка. Ты здесь школьный курс физики за 8-10 класс хотел объяснить? кому? может смысл в чем-то другом но пока не понятно
Возможно в будущем объясню на пальцах как работает диод и транзистор, что такое стабилитрон, тиристор и другие элементы. Пишите, про что вам интересно почитать.

Про биполярный транзистор. Я перелопатил порядка 100 книжек, но даже у Свореня нет четкого объяснения. Везде один и тот же трындеж про диффузию и рекомбинацию, за которым не видно сути — как происходит усиление?
Хотелось бы увидеть суть в одной фразе.
Насколько я понимаю на данный момент, усилить ток можно либо увеличением количества носителей заряда, либо увеличением скорости носителей. Я долго думал что происходит первое, но похоже таки второе. Т.е. усиление тока происходит тупо потому, что напряжение на коллекторе больше напряжения на базе. Но это мои догадки.
И да, еще из книжек получается вывод, что коллекторным током на самом деле управляет эмиттерный. А базовый ток — это так, побочный эффект от конструкции транзистора. Хотелось бы тоже ясности.
Про транзистор напишу, сам долго доходил. Но есть мысли сначала про диод. Несколько недель заняла у меня текущая статья, поэтому прошу набраться терпения.
если б коллекторным током управлял эмиттерный — была бы положительная обратная связь, поскольку коллекторный ток — часть эмиттерного.
Ну хотя бы потому, что она ни в одном читанном мной учебнике не описана.

Если «ток коллектора управляется током эмиттера» то это очень сильная положительная связь, и транзистор открывался бы лавинообразно и не мог бы уже больше закрыться до снятия напряжения с коллектора.

В реальном транзисторе присутствует некоторая отрицательная ОС за счет наличия сопротивления вывода эмиттера. Но это влияние тока эмиттера на ток базы через падение напряжения база-эмиттер, а не напрямую на ток коллектора.

Ну а в прослушанных мною лекциях такая связь была...


Вот с ходу нагуглилось что-то по теме: http://dssp.petrsu.ru/book/chapter5/part7.shtml


Коэффициент передачи эмиттерного тока α характеризует изменение коллекторного тока Iк при вызвавшем его изменении эмиттерного тока Iэ.

Что же до лавинообразного закрытия — то его не происходит потому что коэффициент меньше 1.

Ну так-то всё взаимосвязано, изменение эмиттерного тока, конечно, приведет к изменению коллекторного — но тупо из-за того, что коллекторный — это и есть то, что осталось от эмиттерного за вычетом базового.
Тут как в той дискуссии «что первично — ток или напряжение».

Ну и базовый ток при этом тоже будет меняться и уже в свою очередь таки управлять транзистором.

Вообще, принцип «малый ток управляет большим» и фраза «эмиттерный ток управляет коллекторным» не сочетаются, поскольку эмиттерный ток нифига не малый по сравнению с коллекторным, а наоборот, больше.
Есть схемы с общей базой. Там эмиттерный ток управляет коллекторным, но усиления по току не происходит, усиливается напряжение.
Да, попробую получше сформулировать: базовый ток «создает» эмиттерный ток, если так можно выразиться) При отсутствии U коллектора токи равны, и малы по величине.
Теперь, если подать U на коллектор, то эмиттерный поток носителей «перехватывается» и ускоряется коллектором за счет более высокого напряжения. Наверное так.

Вообще, я сильно удивлен чрезмерной сложностью биполярного транзистора) В полевом идея гораздо проще, естественнее, и напрямую вытекает из школьного курса физики.
Странно, что полевой изобрели гораздо позже.
усиление тока происходит тупо потому, что напряжение на коллекторе больше напряжения на базе
Ну так и есть, усиливается не ток в смысле энергии, а сигнал (изменения тока). Малые изменения тока базы вызывают большие изменения тока коллектора. Транзистор — не источник тока, это регулирующий элемент, вентиль. А как это получается там внутри — отдельный обширный разговор, я эту теорию сам совсем забыл за давностью лет и полной неиспользуемостью её в практике (для схемотехники достаточно рассмотрения транзистора как «черного ящика» с известными зависимостями выхода от входа).

Можно приблизительно представить себе транзистор, как сопротивление, управляемое током базы. Сопротивление, конечно же, нелинейное, зависящее от напряжения на коллекторе.

Если рассмотреть предельный случай — переключение между закрытым и открытым состояниями, то транзистор в этом смысле становится похож на реле, где подавая в обмотку небольшой ток, мы включаем замкнувшимися контактами гораздо больший.

В обоих случаях, что для реле, что для транзистора, нужен источник этого большого тока.

Можно приблизительно представить себе транзистор, как сопротивление, управляемое током базы.

Кстати, если я правильно понимаю, то эта аналогия гораздо больше подходит полевому транзистору — он именно это собой и представляет, т.е. ему, как и резистору, пофиг, сигналу какой величины «сопротивляться».
Биполярный же не сможет быть «сопротивлением» например для звукового сигнала амплитудой в доли вольта, ему высокое U на коллекторе надо для нормальной работы.
Да, полевик еще больше похож на управляемое сопротивление — только не током, а напряжением на затворе.

И ему тоже не совсем уж пофиг, просто границы линейности шире.
А насчет механизма, связанного с рекомбинацией, навскидку нашлось вот такое описание, довольно понятное, на мой взгляд, после некоторой правки:

Для примера возьмем структуру NPN (PNP работает аналогично).

В кристаллической решетке полупроводника P-типа (дырочная проводимость) имеется дефицит электронов, есть куча вакантных мест — потенциальных ям, которое электроны могут занять — «дырки».
Полупроводник N-типа, наоборот, насыщен «лишними» электронами.

В транзисторе концентрация электронов в области N (коллектор и эмиттер) значительно превышает концентрацию дырок в области P (база).

Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером VCE. Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, потому что электрическое поле источника напряжения не достигает эмиттера. Этому мешает толстая прослойка полупроводника коллектора плюс прослойка полупроводника базы:
image
Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером VBE, но значительно ниже чем VCE. Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет «дотянуться» своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать). Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.

В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.
image
В итоге мы получаем два тока: маленький — от базы к эмиттеру IBE, и большой — от коллектора к эмиттеру ICE.

Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы IB, сильно меняется ток коллектора IС. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе.

Недостаток таких вот объяснений — в том, что они объясняют только один из трех способов подключения...

Это да, для остальных надо эти закономерности выкручивать под другим углом, притягивая сюда всё тех же Кирхгофа с Омом, и глядя, куда направлены поля в полупроводнике.
Но в основном, картинка внутри самого транзистора сохраняется эта же, за исключением совсем экзотических включений. Меняются только свойства каскада в целом.

Ура, наконец-то я понял, что означала фраза "транзистор работает за счет захвата коллектором основных носителей, инжектируемых эмиттером в базу", когда изучал электронику в институте.

и про второй закон Кирхгофа ничего не написано, как первый то применять то без второго?

Если считать напряжения и потенциалы — то достаточно первого закона и закона Ома.

Нет, не достаточно. Возьмите туже схему с тремя резисторами из приведенной статьи, с применением только первого закона Кирхгофа у Вас получится одно уравнение с тремя неизвестными токами.

А куда вы дели еще три уравнения соответствующие закону Ома? И еще три задающие ЭДС источника напряжения?

а что они дадут? еще три неизвестных напряжения?
i1=i2+3 (1 закон Кирхгофа)
далее по закону Ома:
u1 = r1 i1
u2 = r2
i2
u3 = r3 * i3
из известных величин — r1, r2, r3 и эдс источника e (который вобще без 2 закона Кирхгофа непонятно зачем нужен).
т.е. впринципе система не решаема, пока не добавим два уравнения по второму закону Кирхгофа:
e=u1+u2
e=u1+u3

e=u1+u2 — это не закон Кирхгофа, а определение источника напряжения.

да ну?
Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, входящих в этот контур.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Правила_Кирхгофа

Нет никакого запрета двум формулам выглядеть одинаково в некотором частном случае, и на рисунке — как раз такой случай.

каким двум формулам? (на рисунке вобще вижу одну)
и что подразумевается под "определением источника напряжения"?

Напряжение равно разности потенциалов. Если потенциал отрицательного полюса источника принять за 0, то u2 будет потенциалом точки A, а e — потенциалом положительного полюса. Получаем u1 = e — u2, что то же самое что и e = u1 + u2.

Определение идеального источника напряжения (ну или его основное свойство, в зависимости от принятой аксиоматики) — напряжение между выходами всегда равно ЭДС.

Ну собсно что бы столько много букв не писать дядька Кирхгоф сформулировал второй закон — сумма падений напряжений по замкнутому контуру равна 0, на практике его применять проще.

Проще-то проще, но единственным этот способ от простоты не становится.


Кстати, кроме уравнений Кирхгофа существуют еще методы узловых потенциалов и контурных токов, и если второй легко выводится из правил Кирхгофа — то первый без потенциалов не вывести никак.

Все методы расчета электрических цепей базируются на двух законах Киргофа и законе Ома (аля три кита), и выводятся вобщем то из первых двух, для контурных токов — система уравнений составляется исходя из второго закона Кирхгофа, для узловых потенциалов — из первого.
По сути — уберите хоть один из законов и расчет электроцепи будет невозможен.
То что Вы называете второй закон Кирхгофа "определением источника напряжения" только вносит путаницу.

Покажите, пожалуйста, вывод метода узловых потенциалом из законов Кирхгофа…

Бессонов л.а. теоретические основы электротехники
стр. 56

Там в выводе уравнений второй закон Киркгофа не используется. Только первый закон и закон Ома для неоднородного участка цепи.

а на основании какого закона записывается выражения для суммы падения напряжения? вроде как второй Кирхгоф.

О какой «сумме падения напряжения» речь? Там она не используется.

Вводимые в данном методе потенциалы узлов — это сумма падений напряжений на элементах контура. Второй закон Кирхгофа как раз и говорит как их считать.

Нет, потенциал узла — это базовое понятие. Напряжение определяется через него, а не наоборот.
Ох, какой спор… Я немного подредактировал статью, без второго закона Кирхгофа, поскольку он бы запутал все, но написал нечто близкое. Добавил:
Например, напряжение которое выдает батарея, т.е. ее ЭДС, равно напряжению на резисторе R1 + напряжение на резисторе R2 или R3.
Только надо учитывать, что выходное напряжение равно ЭДС лишь для идеальных источников напряжения…
усложним цепь:

и попробуем записать систему уравнений без второго закона Кирхгофа.
Да без проблем :-)

φ1 * (1/R4 + 1/R6 + 1/R2) — φ2 / R6 — φ3 / R4 = E2 / R2
φ2 * (1/R6 + 1/R5 + 1/R1) — φ1 / R6 — φ3 / R5 = E1 / R1
φ3 * (1/R3 + 1/R4 + 1/R5) — φ1 / R4 — φ2 / R5 = E3 / R3

узловые потенциалы, ага.
а если хотя бы один из r1, r2 или r3 равен 0?

К чему кстати долдоню про второй закон, повторюсь — в статье о нем ни слова, а тех данных что приводятся в статье (1-й закон и закон Ома) для решения цепей с более сложной топологией чем источник ЭДС и резистор не достаточно.
Амплитудное значение будет в корень из 2х раз выше и составит примерно 308в

311 В будет чуть менее примерно)
Вы меня извините, но: тот случай когда человек пишет статью пытаясь сам разобраться с темой но так и не понявший что это такое.

На чем сильно спалился: в промышленной сети переменное не напряжение, а ток! Именно изменение направления тока ключевой фактор описывающий состояние электрической цепи, тогда как напряжение остается («пытается» в зависимости от нагрузки) быть константой.

В каждом источнике есть условное «внутреннее сопротивление» которое делит их на две категории:
-«источник тока», внутреннее сопротивление стремиться к бесконечности, так же как и ЭДС, в результате ток через нагрузку определяется отношением ЭДС к внутреннему сопротивлению, и в случае изменения сопротивления нагрузки (две, три, четыре… лампочки включили последовательно) ток через нагрузку остается константным значением, и лампочки горят с той же силой (но мир не идеален, и в реальности ток конечно падает, так как внутреннее сопротивление источника не бесконечно как и сам источник), при параллельном включении, ток будет делиться между двух ламп, и они будут светиться с меньшей мощностью;
-«источник напряжения», внутреннее сопротивление стремиться к нулю, источник ЭДС равен или чуть выше нужного напряжения (зависит от внутреннего сопротивления), при последовательном включении, ток через цепь уменьшится, так как сопротивление нагрузки увеличится, а при параллельном ток от источника увеличится но напряжение будет стараться держаться на уровне (зависит от внутреннего сопротивления источника).

Приведенная формула закона ома «I=U/R» известна как «формула для участка цепи», формула для полной цепи имеет следующий вид: «I=E/(R+r)»
I — сила тока в цепи источника;
E — ЭДС источника;
R — сопротивление нагрузки;
r — внутреннее сопротивление источника.

Аналогию с водой применяют обычно как пример движения электронов по проводнику, в том плане что открыв кран с горячей водой, вода бежит сразу (скорость распространения тока приравнивается скорости света, но конкретный электрон в момент «создания» электрической цепи добирается только спустя какое-то время) но горячей стает только спустя некоторое время.
Все характеристики цепи (ток/напряжение) с трубами сравнить сложно, дело в том что через маленькую трубу вода будет двигаться быстро (при большой разнице давлений), но объемы будут маленькие, в то время как объем протекающей воды больше похож на мощность (P=UI), тогда ток будет описываться «сложной» формулой включающей в себя: разницу давления, диаметр трубы и объем «протекающей жидкости». Короче, пример с водой поясняет только движение проводника в трубе.

Тоже задумываюсь над статьей про электричество, а то «сеть переменного напряжения» уже коробит неоднократно.
Переменными являются и напряжение, и ток. Только не надо путать мгновенное значение (которое колеблется с частотой 50Гц) и действующее значение (которое в случае напряжения пытаются держать на уровне 220В).
Ну так и к току тоже можно применить понятие «действующее значение».
Впрочем, как и для любой периодической величины.
Вот когда «действующее» значение напряжения будет меняться от времени, а не от нагрузки, тогда будет «промышленная сеть переменного напряжения», а сейчас это «промышленная сеть переменного тока».
Банально погуглите оба значения, и посмотрите где чаще встречается то или иное значение.
Вы так пишите как будто ток от нагрузки не меняется! Кстати, вам самому бы погуглить не помешало.
Напряжение по сути «модульная» величина, она показывает разницу потенциалов и определяет скорость движения электронов, тогда как ток является векторным.
Вы рассматриваете только одну фазу вырвав ее из контекста и не наблюдая полную картину. Если сложить три фазы то получите картинку с пульсирующим напряжением, в каждой из фаз которой меняется направление тока, при этом если взять в качестве примера 1000-5000 фазную систему, то пульсации напряжения будут стремиться к прямой. Систему с «переменным напряжением» можно назвать такую систему, где значение потенциала будет меняться от 0 до до заданного значения. Рассматривая одну фазу можно увидеть что основным фактором влияющим на изменение «напряжения» является изменения тока, который пробегая через нулевое значение обнуляет мгновенное значение напряжения. Таже википедия указанная в статье как источник говорит:
Большинство крупных источников электроэнергии — электростанции — построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи силовых трансформаторов, что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах. Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока.

Таким образом могу сказать что вы состоите в секте «сети переменного напряжения», и больше ничем не смогу вам помочь.
Хотя по сути вся эта наша бойня хорошо показывается в фильме «Огонь, вода и… медные трубы», когда философы спорили о конечности или бесконечности палки.
Ток по сути «модульная» величина, он показывает скорость движения электронов и определяет разницу потенциалов, тогда как напряжение является векторным.
Вы рассматриваете только одну фазу вырвав ее из контекста и не наблюдая полную картину. Если сложить три фазы то получите картинку с пульсирующим током, в каждой из фаз которой меняется направление напряжения, при этом если взять в качестве примера 1000-5000 фазную систему, то пульсации тока будут стремиться к прямой. Систему с «переменным током» можно назвать такую систему, где значение потенциала будет меняться от 0 до до заданного значения. Рассматривая одну фазу можно увидеть что основным фактором влияющим на изменение «тока» является изменения напряжения, которое пробегая через нулевое значение обнуляет мгновенное значение тока.

Таким образом могу сказать что вы состоите в секте «сети переменного тока», и больше ничем не смогу вам помочь.
Напряжение — тоже вектор. Разность ведь может быть и отрицательной.
И вообще, напряжение в электрической цепи — это частный случай напряженности электрического поля в пространстве, а это вполне векторное поле.
Вы просто не понимаете что имеется ввиду под переменным и постоянным током/напряжением.
На чем сильно спалился: в промышленной сети переменное не напряжение, а ток! Именно изменение направления тока ключевой фактор описывающий состояние электрической цепи, тогда как напряжение остается («пытается» в зависимости от нагрузки) быть константой.

Ой да ладно, что уж там. У нас в промышленности сеть — это вон тот толстый четырехжильный кабель толщиной в руку.
А если без сарказма. Именно напряжением характеризуется сеть. Ток может принимать причудливые формы и зависит от нагрузки.
В свое время, условную войну между Эдисоном и Теслой назвали «войной токов» («War of Currents»), а не напряжений. Собственно Эдисон уступил в ней потому, что по тем временам не было в принципе преобразователей для постоянного тока, которые бы увеличивали напряжение для передачи мощности, тогда как трансформатор для переменного тока (одна и более катушки провода на магнитном сердечнике) имеет КПД до 99% на согласованной нагрузке (пока далековато современным преобразователям до такого значения КПД).
В одном устройстве может быть несколько источников питания разного типа, включая встроенный преобразователь. Сам источник ЭДС как таковой, создает «разность потенциалов», однако не гарантирует протекание тока (нет нагрузки, нет тока), и в основном отвечает за мощность которую может использовать «нагрузка». Соглашусь что полярность «напряжения» создает предпосылку для направления тока, однако хороший «дроссель» может вам испортить картину тем, что напряжение одной полярности, а ток течет в другую сторону.
В то время когда я учился, электрические цепи характеризовались именно формой протекающего тока («постоянный», «импульсный», «пульсирующий», «переменный», «произвольной формы», «пилообразной формы» и т.д. токи). С тех пор конечно может что то и изменилось, может напряжение измеряют уже «напряжёметром», а не вольтметром.
А что измеряет обычный потребительский вольтметр в, скажем, бытовой розетке? Какую величину?
Если взять за основу обычный потребительский вольтметр на основе «гальванометра», то вы не поверите, он измеряет протекающий ток через сопротивление известной величины, с предварительно «выпрямленным» током, иначе стрелка будет «гудеть» в районе 0 (среднее значение напряжения). Если брать цифровые «мыльницы», то в них тоже сравниваются «токи», и тоже используется «выпрямитель» на входе.
Спорить можно бесконечно, я останусь при своем мнении, вы при своем. Мое мнение таково:
-если мгновенное напряжение измеренное и по модулю всегда равняется тогда это «переменное напряжение»;
-если мгновенное напряжение измеренное и по модулю равняется только в определенные периоды, тогда это «переменный ток»;
-если у вас получилось «отрицательное напряжение», значит вы перепутали полярность прибора.
PS. И да, я прекрасно понимаю что направление тока зависит от полярности приложенного напряжения, но амплитуда его не меняется.
Не, в цифровых измеряется (то есть подается на вход АЦП) как раз напряжение после делителя.
Точнее — падение напряжения на нижнем плече делителя, создаваемое током, протекающим через суммарное сопротивление всего делителя под действием входного напряжения.

Ток через ножку микросхемы-измерителя почти не течет из-за высокого входного сопротивления.

Прошу прощения, неправильно сформулировал вопрос. Что является результатом измерений вольтметра в бытовой розетке? Что означает это число.
если у вас получилось «отрицательное напряжение», значит вы перепутали полярность прибора.

Я правильно понимаю, что если я в розетку вставлю мои щупы наоборот, то вместо 230 В получу -230В?
И вольтметр переменного тока (звучит как оксюморон, да) и амперметр — показывают некое «действующее значение» — что есть величина постоянного напряжения/тока, выполняющего такую же работу, что и измеряемая переменная величина. Оно же «среднеквадратическое» — вычисляется в общем случае как корень из интеграла от функции квадрата мгновенного значения, делённого на длительность интервала интегрирования (обычно для периодических функций интервал берется равный периоду).

Частные упрощённые формулы связи действующего значения с амплитудным зависят от формы графика изменения мгновенного значения от времени — для синусоиды это амплитудное, делённое на корень из двух.
вольтметр переменного тока (звучит как оксюморон, да)

Почему это стало оксюмороном? Он измеряет то, что нужно знать по определению действующего значения переменного напряжения.
Я же сказал «звучит как», а не «является оксюмороном».

«Вольтметр тока» звучит как оксюморон, потому что вольтметр таки измеряет напряжение, а не ток. И если мы измеряем напряжение — не факт, что нас волнует ток. Если бы хотели знать ток в какой-то цепи — воткнули б амперметр в разрыв цепи.

Вот, например, я отслеживаю напряжение в сети на предмет выхода за границы, оговоренные стандартом — какой-такой ток я хочу знать?
Или проверяю напряжение на аккумуляторе вольтметром постоянного тока — какой ток меня должен волновать в этот момент?

Да, в некоторых разновидностях вольтметров отклонение стрелки формируется именно током, протекающим через вольтметр, пропорциональным измеряемому напряжению. Но не во всех же такой принцип задействован.

И ведь просто «вольтметр тока» почему-то не говорят, когда имеют в виду вольтметр вообще, без уточнения — постоянного/переменного.

Но так уж сложилось, что если уж приходится уточнять, то классификацию проводят по току — сеть постоянного/переменного тока, напряжение постоянного/переменного тока.

Отсюда и «прибор для измерения напряжения постоянного/переменного тока», ага.
Я за всю свою жизнь не слышал, чтобы кто-то использовал определение «прибор для измерения напряжения постоянного/переменного тока», там явно не хватает в таком случае слова «в сети».
Выше я как-то упустил (само вставилось при чтении), что «вольтметр переменного тока» вместо «вольтметр для сети переменного тока».
Да, вот так развёрнуто «прибор для измерения напряжения постоянного/переменного тока» не именуют. Именуют просто «вольтметр постоянного/переменного тока». Но вольтметр = «прибор для измерения напряжения». И выражение «напряжение постоянного/переменного тока» тоже в ходу.

«вольтметр переменного тока» вместо «вольтметр для сети переменного тока»
Не буду приводить ссылки на разные каталоги, процитирую сразу ГОСТ 15094:

Классификация предусматривает следующие подгруппы и виды приборов.
В—приборы для измерения напряжения:
В2 — вольтметры постоянного тока
В3 — вольтметры переменного тока
В4 — вольтметры импульсного тока

не хватает в таком случае слова «в сети».
Зачем? Не всякая электрическая цепь является сетью.
Например, генератор на холостом ходу, с вольтметром для контроля выходного напряжения — каким боком это сеть? Для минимальной сети помимо источника, нужен еще потребитель энергии и кабель до него.

ГОСТ 15094

Похоже у нас в университете (и работал я потом с выпускниками в основном) предпочитали более четкие определения и чем-то не устраивало ГОСТовское. В наименованиях был не прав, признаю.
Это у него спрашивайте.

Вы сами написали, что
если у вас получилось «отрицательное напряжение», значит вы перепутали полярность прибора.

Вот мне и интересно, как вы бытовой розетке получить отрицательное напряжение. То, что написал автор выше касается представления фазоров, а не показаний приборов.
напряжение одной полярности, а ток течет в другую сторону

Стоит уточнить — в данном случае лучше говорить о «мгновенной полярности».
так.
Постоянный ток / постоянное напряжение — означает, что мгновенное значение постоянно в течение всего времени наблюдения.

Слово «переменный» применяется в двух смыслах — в широком «мгновенное значение меняется со временем», и в узком «меняется знак значения» (хотя более точно в этом случае употреблять термин «знакопеременный»).
Знакопеременная симметричная синусоида — всего лишь частный случай, но поскольку наиболее часто встречающийся, то за ним и закрепилась ассоциация «в народном сознании» — наподобие тому, как все копировальные аппараты стали называть «ксероксами» (что вообще-то неправильно по сути).
Постоянный ток / постоянное напряжение — означает, что мгновенное значение постоянно в течение всего времени наблюдения.

Мы живем в мире где очень сложно найти «идеального сферического коня в вакууме». В любой электрической цепи имеются тепловые шумы проводников (кроме разве что замороженных сверхпроводников) и внешних электромагнитных наводок. Согласно вашего определения, если мгновенное значение тока/напряжения меняется в процессе наблюдения, значит все электрические цепи являются цепью переменного тока/напряжения, тем более цепь с двигателем на котором меняется нагрузка.
есть такой анекдот:
Математик и инженер принимают участие в психологическом эксперименте.
Их посадили в с одной стороны комнаты и они ждут, не подозревая, что случится потом.
Дверь открывается и в комнату входит обнажённая женщина и встаёт вдали
от них. Испытуемых предупреждают, что каждый раз, когда они слышат
сигнал — они могут пересечь половину расстояния, оставшегося до женщины.
Тут же они слышат сигнал, инженер одним прыжком преодолевает половину
расстояния, а математик, со скучающим видом остаётся сидеть. Когда и после второго сигнала математик не шевельнулся, его спросили, почему он не бежит.
— Это от того, что я знаю, что никогда не достигну женщину.

Инженер на тот же вопрос ответил так:
— Потому что я знаю, что уже очень скоро я буду достаточно близок для любого практического применения!

Так вот, все эти «теоретические» закономерности в реале действуют именно «с точностью, достаточной для практического применения». Но классификация проводится именно по «чистым» проявлениям, для «коней сферических в вакууме» — иначе просто невозможно.

Согласно вашего определения
А это не моё определение, оно из учебников и стандартов:
Постоянный (электрический) ток — Электрический ток, не изменяющийся во времени. Переменный (электрический) ток — Электрический ток, изменяющийся во времени.
Примечание — Аналогично определяют электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т.д.
ГОСТ Р 52002-2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий, пп.2.228, 2.229


И кстати, если у двигателя меняется нагрузка, а следовательно и сопротивление двигателя — то цепь уже нельзя считать цепью постоянного тока.
> Здесь показан график напряжения 3-х фазной сети 380в по времени. Как видно из рисунка, все тоже самое, что и с однофазной сетью, только напряжений стало больше. 380в – это так называемое линейное напряжение сети...

Тут точно 380? Не 308?
Линейное, между фазами, 380 В (если 220 В между фазой и нейтралью) и это действующее напряжение.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.