Electronică aplicată. (Curs 2) презентация

Circuitul electric
Circuitul electric reprezintă o buclă închisă (care asigură cale de întoarcere a curentului) alcătuită, în cele mai multe cazuri, dintr-o sursă de energie electrică, fire, o siguranţă fuzibilă, o sarcină şi un comutator:

Circuitul electric
La închiderea comutatorului curentul va curge în interiorul circuitului
Sarcina poate fi un rezistor, o impedanţă sau orice dispozitiv care consumă energia electrică ce curge prin circuit şi o transformă în altă formă de energie.
Becul este un exemplu de sarcină care consumă energie electrică şi o converteşte în căldură (90%) şi lumină (10%). Alt exemplu este LED-ul (dioda emisivă de lumină).

Circuitul electric
Tipuri de circuite
Circuit serie
Circuit paralel
Circuit serie-paralel

Legea lui Ohm
Conceptele de curent, tensiune şi rezistenţă:
Curentul electric reprezintă curgerea (deplasarea ordonată a) unor sarcini electrice.
Tensiunea electrică sau diferenţa de potenţial electric reprezintă forţa care dirijează curentul într-un anumit sens.
Rezistenţa reprezintă proprietatea unui material (obiect) de a se opune trecerii curentului electric prin el.

Legea lui Ohm
Conform legii lui Ohm, curentul dintr-un circuit electric este direct proporţional cu tensiunea şi invers proporţional cu rezistenţa.
Astfel, dacă tensiunea creşte, de exemplu, atunci şi curentul va creşte iar dacă rezistenţa creşte atunci curentul va scădea.
Formula legii lui Ohm este V=I x R, unde V=tensiunea în volţi, I=curentul în amperi iar R=rezistenţa în ohmi

Circuitul electronic
Este circuitul electric care conţine cel puţin un element activ de circuit
Circuitele electronice pot fi:
Circuite analogice care prelucrează semnale cu variaţie continuă în timp şi/sau frecvenţă;
Circuite digitale care prelucrează semnale care pot lua, uzual, doar 2 valori, corespunzătoare cifrelor binare 0 şi 1;
Circuite mixte care prelucrează atât semnale analogice cât şi semnale digitale.

Componente
Pot fi pasive sau active
Elementul pasiv de circuit (componenta pasivă) reprezintă o componentă care consumă exclusiv energie electrică (fără să producă energie electrică) sau este componenta incapabilă să realizeze câștig în putere.
Exemple: rezistoare, condensatoare, bobine, transformatoare, diode.

Componente
Elementul activ de circuit (componenta activă) reprezintă componenta de circuit care nu este pasivă. Elementul activ de circuit consumă energie electrică dar este capabilă să şi producă energie electrică sau să realizeze câştig de putere.
Pentru a funcţiona, componenta activă trebuie să fie alimentată cu energie electrică.
Exemple: tranzistoare, circuite integrate, generatoare de tensiune, generatoare de curent.

Rezistorul
permite controlul curentului în circuite.
este o componentă cu 2 terminale, caracterizată prin rezistenţa R.
Dacă între cele 2 terminale se aplică o diferenţă de potenţial (o tensiune U) atunci curentul I din circuit se poate determina aplicând legea lui Ohm: I=U/R, astfel încât:

Rezistorul
Rol în circuitele electrice
Limitarea curentului: un exemplu tipic este limitarea curentului printr-un LED (Light Emitting Diode – dioda emisivă de lumină)
Dirijarea controlată a curentului în anumite zone ale circuitelor
Polarizarea componentelor active (stabilirea anumitor potenţiale în diferite puncte ale circuitelor) şi stabilirea PSF-ului (Punctul Static de Funcţionare) unor componente active
Filtre şi circuite de temporizare (împreună cu condensatoare).

Rezistorul
Rezistoarele sunt componentele pasive cel mai des utilizate în aparatura electronică, reprezentând aproximativ 30-40% din totalul componentelor unui aparat.
Din punct de vedere tehnologic, rezistoarele reprezintă utilizări ale materialelor conductoare în scopul controlului şi limitării curentului electric, bazate în general pe relaţia:
unde:
- ρ – rezistivitatea materialului conductor, care este caracteristică de material [Ωm]
- l – lungimea conductorului [m];
- S – aria secţiunii conductorului [m2].

Rezistorul
a,b – rezistor fix
c,d – rezistor variabil
e - fotorezistor

Aplicațiile rezistoarelor
Rezistoarele variabile numite şi potenţiometre sau rezistoare ajustabile sunt larg folosite în circuitele electronice ca dispozitive de stabilire şi reglare a unor parametri ai circuitului. Ele se pot realiza în forme, dimensiuni, valori etc. foarte variate. Principalele caracteristici ale potenţiometrelor sunt:
- legea de variaţie a rezistenţei (liniară, logaritmică etc.);
- valorile minimă şi maximă de reglaj;
- puterea disipată;
- materialul rezistiv şi proprietăţile acestuia;
- modul de încapsulare şi numărul de rezistoare care pot fi reglate simultan;
- modul de reglaj şi precizia reglării
(cu ax, cu cursor, cu şurub etc.).

Aplicațiile rezistoarelor
Reglarea sau limitarea curentului printr-un dispozitiv electronic
Montarea în serie a rezistorului cu o altă componentă electronică, de exemplu o diodă luminiscentă ( LED – Light Emitting Diode ), face ca prin acest circuit, să poată fi menţinut şi controlat curentul la o valoare sigură pentru o bună funcţionare a diodei.

Aplicațiile rezistoarelor
Reglarea turaţiei unui motor electric
Turaţia unui motor electric de curent continu poate fi controlată prin intercalarea unei rezistenţe reglabile (reostat) în serie cu indusul motorului, cum se putea întâlni la controlul vitezei de deplasare ale tramvaielor electrice sau ale troleibuzelor urbane

Aplicațiile rezistoarelor
O reţea formată din două sau mai multe rezistoare formează un divizor de tensiune şi este utilizată pentru reglarea nivelului de tensiune dorit

Aplicațiile rezistoarelor
Rezistoare dependente de temperatură (termistoare)
Rezistoarele dependente de temperatură au la baza funcţionării lor variaţia rezistivităţii unor materiale semiconductoare sau de alt tip, atunci când se modifică temperatura acestora.
Se utilizează ca senzori de temperatură (traductoare termice) în sistemele de urmărire a temperaturii şi de reglare automată a acesteia

Termistor

Rezistoare dependente de lumină (fotorezistoare)
Fotorezistoarele au la baza funcţionării lor efectul fotoelectric, care constă în modificarea conductivităţii electrice a unui semiconductor în urma recepţiei unui flux luminos. Absorbţia fotonilor modifică concentraţia de purtători liberi din semiconductor şi prin aceasta conductivitatea sa, în sensul reducerii acesteia.

Fotorezistorul
Fotorezistorul în circuit formează un divizor de tensiune, iar informația dată de fluxul luminos este dată de relația:
Fotorezistoarele se construiesc după domeniul de utilizare; astfel pentru spectru vizibil se utilizează ca material sulfura de cadmiu, pentru domeniul infraroșu apropiat – sulfuri de plumb sau compuși de indiu-antimoniu, iar pentru domeniul infraroșu îndepărtat – germaniu dopat cu cupru.
Fotorezistoarele au o largă arie de aplicații, începând de la controlul camerelor de luat vederi, comanda iluminatului, până la fotospectrometre

Kirchhoff
Legea nodurilor

Kirchhoff
Legea buclelor

Exercițiu 1

Soluție

Exercițiu 2

Soluție