電圧とその仕組み

おそらく、バッテリーや壁のコンセントには一定数の電力が蓄えられているということを聞いたことがあるでしょう。ボルト。これは電気の測定です潜在的バッテリー、または壁のコンセントに接続された電力網によって生成されます。

これらのボルトはすべて、あなたが使用するのを待ってそこに置かれていますが、落とし穴があります。電気が何らかの仕事をするには、移動できる必要があります。それは膨らんだ風船のようなものです。つまんで剥がすと空気が入っているので、できた解放されたら何かをしますが、解放するまで実際には何もしません。

風船から出てくる空気とは異なり、電気は銅線などの電気を通すことができる材料の中にしか流れません。ワイヤーをバッテリーまたは壁のコンセントに接続すると (警告：壁のコンセントの電圧は危険です。これはやめてください!)、電気に経路を与えることになります。しかし、電線が他に接続されていない場合、電気は行き場を失い、依然として動きません。

何が電気を動かすのでしょうか？電気は電圧の高い方から低い方へ流れようとします。これは風船とまったく同じです。風船内の加圧空気は、風船の内側 (圧力が高い) から風船の外側 (圧力が低い) に流れようとします。高い電圧と低い電圧の間に導電パスを作成すると、そのパスに沿って電気が流れます。 LED などの便利なものをその経路に挿入すると、流れる電気が LED を点灯するなどの何らかの働きをします。ハッザ！

では、より高い電圧とより低い電圧はどこで見つかるのでしょうか?知っておくと非常に役立つことを次に示します。すべての電源には 2 つの側面があります。これは、両端に金属製のキャップが付いている電池や、2 つ (またはそれ以上) の穴がある壁のコンセントで見られます。電池などでDC（直流）電圧源、これらの側（よく呼ばれます）端子) という名前が付けられていますポジティブ(または「+」)、およびネガティブ（または "-"）。

なぜすべての電源には 2 つの側面があるのでしょうか?これは、電気を流すためには電圧差が必要であるという「電位」の概念に戻ります。ばかげているように聞こえますが、2 つの違いがなければ違いは生まれません。どの電源でも、プラス側の電圧はマイナス側よりも高くなりますが、これはまさに私たちが望むものです。実際、電圧を測定するとき、通常、マイナス側は 0 ボルトであり、プラス側は電源が供給できる何ボルトであると言われます。

電源はポンプのようなものです。ポンプには常に 2 つの側面があります。何かを吹き出す出口と、何かを吸い込む入口です。バッテリー、発電機、ソーラー パネルも同じように機能します。デバイス内の何かがコンセント (プラス側) に向かって電気を移動させるために懸命に働いていますが、デバイスから出た電気はすべて空隙を作ります。つまり、マイナス側が電気を引き込んで置き換える必要があります。*

これまでに何を学んだのでしょうか?

• 電圧は電位ですが、何か役に立つことをするには電気が流れる必要があります。
• 電気が流れるには、銅線などの導体が必要です。
• 電気は電圧の高い方から低い方へ流れます。
• DC 電圧源には常に正と負と呼ばれる 2 つの側面があり、正側の電圧は負側よりも高くなります。

最も単純な回路

ついに電気を使えるようにする準備が整いました。電圧源のプラス側を、発光ダイオード (LED) などの何らかの動作をするものを介して接続し、電圧源のマイナス側に戻すとします。電気、または現在、流れます。また、光る LED のように、電流が流れると便利な動作をするものをパスに配置することもできます。

電気を流して何か役に立つことをするために常に必要となるこの循環経路は、回路と呼ばれます。サーキットとは、同じ場所で始まり、同じ場所で止まる経路であり、まさにそれが私たちがやろうとしていることです。

このリンクをクリックしてください単純な回路を流れる電流のシミュレーションを確認します。このシミュレーションには Java を実行する必要があります。

*ベンジャミン・フランクリンはもともと、電気は電圧源のプラス側からマイナス側に流れると書きました。しかしフランクリンはそれを知る由もなかった電子は実際には逆方向に流れます- 原子レベルでは、マイナス側から出てきてプラス側にループバックします。真実が発見されるまで何百年もの間、技術者たちはフランクリンの先例に従っていたため、私たちは今日に至るまで「間違った」慣例を使用しています。実際には、この詳細は問題ではなく、全員が同じ規則を使用している限り、問題なく動作する回路を構築できます。

短絡回路と開回路

「負荷」とは何ですか？

私たちが回路を構築したい理由は、電気に私たちのために役立つことをさせるためです。その方法は、電流の流れを利用して点灯したり、音を立てたり、プログラムを実行したりするものを回路に組み込むことです。

これらのものはと呼ばれます負荷なぜなら、何かを運んでいるときに「荷物が減る」のと同じように、電源も「荷物が減る」からです。過度の重量がかかるのと同じように、電源にも過度の負荷がかかり、電流の流れが遅くなる可能性があります。しかし、あなたとは異なり、回路の負荷が少なすぎることもあります。これにより、過大な電流が流れ、部品や電源が焼き切れる可能性があります（体重がまったくかかっていない場合に高速で動作することを想像してください）。

次のチュートリアルでは、電圧、電流、負荷についてすべて学びます。電圧、電流、抵抗、オームの法則。ここでは、回路の 2 つの特殊なケースについて学びましょう。短絡、 そして開回路。これらについて知っておくと、独自の回路のトラブルシューティングを行うときに非常に役立ちます。

短絡

これは行わないでください。ただし、電源のプラス側からマイナス側にワイヤを直接接続すると、いわゆる短絡。これは非常に悪い考えです。

これは可能な限り最良の回路のように思えますが、なぜそれが悪い考えなのでしょうか?電流は高い電圧から低い電圧に流れようとすることを覚えておいてください。電流に負荷を加えると、LED を点灯するなどの便利なことが可能になります。

電流に負荷がある場合、回路を流れる電流はデバイスが消費する電流に制限され、通常は非常に少量になります。ただし、電流の流れを制限するものを何も入れないと、電流を遅くするものは何もなくなり、電流は無限大になろうとします。

電源は無限の電流を供給できませんが、可能な限り多くの電流を供給します。これにより、ワイヤーの焼損、電源の損傷、バッテリーの消耗、またはその他の危険な事態が発生する可能性があります。ほとんどの場合、電源には短絡時の最大電流を制限するための何らかの安全機構が組み込まれていますが、常にそうであるとは限りません。これが、すべての家や建物がサーキットブレーカー、配線のどこかでショートが発生した場合に火災が発生するのを防ぎます。

密接に関係する問題は、回路の一部に誤って過剰な電流が流れ、その部分が焼損することです。これは完全な短絡ではありませんが、それに近いものです。これは、間違ったものを使用した場合に最もよく発生します。抵抗器この値により、LED などの別のコンポーネントに過大な電流が流れてしまいます。

結論:物が突然熱くなったり、部品が突然焼き切れたりした場合は、すぐに電源を切り、ショートの可能性がないか探してください。

開回路

短絡の反対は、開回路。これはループが完全に接続されていない回路です (したがって、これは実際には回路ではありません)。

上記の短絡とは異なり、この「回路」によって何も害を受けることはありませんが、回路も機能しません。サーキットに慣れていない場合、特にブレッドボードすべての導体が隠れている場所。

回路が機能しない場合、最も考えられる原因は断線です。これは通常、接続の破損またはワイヤの緩みが原因です。 (短絡は回路の残りの部分からすべての電力を奪う可能性があるため、必ずそれらも探してください。)

ヒント：回路が開いている場所を簡単に見つけることができない場合は、マルチメータ非常に便利なツールになる可能性があります。電圧を測定するように設定すると、受電回路内のさまざまなポイントの電圧をチェックするために使用でき、最終的には電圧が伝達されていないポイントを見つけることができます。

リソースとさらなる前進

回路とは何か、その最も基本的な形式を学びました。学習を続けると、複数のループやより多くの電子コンポーネントを備えたより複雑な回路に遭遇することになります。ただし、すべての回路は、どんなに複雑であっても、先ほど学んだ基本的な 1 ループ回路と同じルールに従います。

エレクトロニクスへの旅はまだ始まったばかりです。次に検討すべきトピックをいくつか紹介します。

• ブレッドボードは、ジャンパ線を使用して一時的な回路をすばやく構築できる便利なツールです。私たちはいつもそれらを使用しています。あなたもマスターしたいかもしれませんワイヤーを使った作業回路の構築に役立ちます。
• あマルチメータ電圧、電流、抵抗を測定でき、誤動作している回路のトラブルシューティングを行うときに非常に役立ちます。
• 回路にはさまざまなサイズ、形状、構成があります。をチェックしてください直列回路と並列回路チュートリアルを参照して、次のレベルの回路を確認してください。

ここでは、回路を構築するときに使用する最も一般的なコンポーネントに関するチュートリアルをいくつか紹介します。

• 回路について学ぶための優れた方法は、回路を作り始めることです。私たちのLED チュートリアル1 つまたは複数の LED を点灯する方法を示します。
• 抵抗器回路で最も広く使用されているコンポーネントの 1 つです。
• コンデンサほとんどの回路でも見られます。そのままダイオード。
• ——https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-a-circuit