Mikor és hol kell ellenállást alkalmazni?

8. Fizika , itt fogjátok tanulni

[link]

Nekem az volna a kérdésem, hogy kell egyáltalán ellenállás egy áramkörbe? A kollegák most biztosan felkiáltanak, de: "nem kell" (várjatok, még ne kövezzetek meg!). Nincs olyan áramkör amiben szükség lenne áramerősséget szabályozó dolgokra meg fogyasztókra a szó szoros értelmében - mert ugye tudjuk, hogy az elektronok nem túl lelkesek környezetük iránt: abszolút hidegen hagyja őket, hogy én most a zuhanyzás utáni párás, nedves testemmel a fürdőszoba vizes padlóján nyalogatom a konnektort, vagy egy vezéteken végigszaladnak a számítógép alaplapján - fizikai értelemben mindkét rendszert vehetjük áramkörnek...

Na de azok a válaszadók akik olvassák ezt a monológot, valószínűleg észrevettek egy fontos különbséget a 2 rendszer között: az egyiken sokáig lehet egyéb beavatkozás nélkül CS:GOzni anélkül, hogy megsérülnék, a másikon nem - nem csak a horrorfilmbe illő groteszk és megrázó látvány miatt ha fogyaszókat (cpu, kijelző, ram, stb.) aggatnék magamra zuhany után, hanem mert az emberi test nem olyan jó vezető mint mondjuk egy réz vezeték, nem olyan tartós, és nem is olyan jól szabályozható (de egyébként vannak már olyan protézisek amik elektromos kapcsolatban vannak az emberi testtel, szóval az ötlet nem távoli).

Hát ha ilyen hatalmas elvárásaink vannak, hogy az áramkörünk sokáig csináljon hatékonyan valamit, akkor lehet, hogy mégsem árt 1-2 extra a tápon meg a vezetéken kívül, de most már eljutottunk a kérdésekhez: "miért pont annyira kell? Az adott beépített egységnek meg van határozva mekkora áramerősség mehet bele és azalapján korlátozza le az ellenállás? És amint elhagyta az egységet ugyan úgy korlátozott lesz vagy az tovább módosítja?"

Az a válasz, hogy anyagtudomány, belső ellenállás, periódusos rendszer, stb. Valahogy úgy érzem, hogy ebből még nem fogsz összerakni sem egy működő lámpát, sem egy drónt... De az idők kezdete óta kíváncsi emberek csoportja vizsgálja, hogy melyik anyag milyen tulajdonságokkal rendelkezik. Homok,fém, por, bármi - mit csinál ha hevítem, mi lesz vele ha ledobom meg egyebek: ahogy a tudomány fejlődött mértékegységeket találtunk ki, amikkel pontos perspektívába helyeztük ezeket az adottságokat. De kapaszkodj meg: egy Démokritosz nevű csávó már az ókorban sejtette, hogy minden valami elemi "oszthatatlanból" épül fel - és csak a 19. századra lettek olyan eszközeink amikkel bizonyítottuk vegyi úton való bontathatatlanságát, majd a 20. századra jöttünk rá, hogy ez szubatomi részecskékből áll (hadd' ne kelljen leírnom ennek a fizikatörteneti részét, mert egy csomó tudós benne volt, de fogjatok venni a Rutherford-átalakító csőnél meg Einsteinnél). De a lényeg az, hogy atomok elektronburka X számú elektront tud felvenni, tehát különbség van az elemek elektromos vezetőképessege között: pl. ha azt akarom, hogy az áramkör bizonyos részén X feszültség legyen Y áramerősséggel (és ugye tudjuk hogy ezek arányosak egymással, tudjuk melyik miert van mert te már áramkört akarsz építeni és az ellenállásnál tartasz) akkor valahol manipulálnom kell a vezetőmet, pl. a réz (Cu,29) helyett szenet (C,6) használok ha az áramfolyamot jelentős mértekben akarom lassítani - avagy növelni akarom az áramköröm ellenállását (mértekegység: Ohm) illetve csökkenteni a vezetőképessegét (reciproka az ohmnak:Siemens). És mikor kell ezt tenni? Hát amikor az adott kifejlesztett fogyasztó egység elemi összetételénél, méreténél, és funkciójánál fogva megköveteli - úgy, hogy ne változtassa meg az anyagot olyan formában amilyenben nem szeretnénk - és most ezt az elvet ráhúzhatjuk mindennek a minden tulajdonságára, ne csak az áramerősségre (pl. processzorban a hő nem jó dolog ezért rakunk rá hűtőbordát, a vízforralóban viszont igen, ilyesmik). Az áram tulajdonságai addig maradnak így, amíg az adott elem elektronhéjának az összetétele befolyásolja (addig lassú az áram amíg réz helyett szenen fut), de rengeteg fizikai tényezőt figyelembe kell venni egy áramkör tervezésénél ( a környezet, az áramkör topológiai kialakítása, egyebek).

" Mire valók egyes komponensek, mikor kell őket alkalmazni?"

Ó jajj... Arra valók, hogy (fogyaszanak), generáljanak (áramot - dinamó) illetve átalakítsanak (mondjuk kémiai energiából - elem) , tároljanak (kondenzátor) irányítsanak (dióda, tranzisztor), megszakítsanak (biztosíték), kapcsoljanak (relék, kapcsolók), vagy transzformálják az áramerősséget, növeljék az ellenállást, vagy átalakitsák az energiatípust (az áramellátásnál volt említve a jelenség de pl. a motor az áramot mechanikai energiává alakítja a peltier modul hőenergiát), stb...

Akkor most az összes létező természettudományos könyv lapozása mellett el lehet kezdeni nézni a youtubeot ahol kémiáról, fizikáról és matekról van szó - természetesen az angol tanulása mellett, mert angol nyelven több és jobb minőségű anyagok érhetőek el.

A gimnázium 2. felében (amikor tanultátok a szűrőáramköröket - ha nem jut rájuk idő akkor a váltakozó áramkörök után magadtól kell megtanulnod) leszel olyan szinten, hogy szimulálni tudj valami egyszerű dolgot QUCS-ben illetve circuitlaben: [link]

(Vagy az óra anyaga mentén folyamatosan haladhatsz az egyszerű áramköröktől a komplexekig).

Ha tanulsz az órákra + nézel 40 tutorialvideót egy rakás magyarázással különféle természeti törvényszerűségekről és számtalan áramkört sikeresen összetettél saját számítások alapján A SZIMULÁCIÓBAN, akkor már érdemes lesz próbapanelen játszadoznod valódi alkatrészekkel, kicsiben - mivel amíg nem értesz dolgokat addig veszélyes vagy magadra, a környezetedre, és az elektronikai egységekre. Érdemes lesz végigszaladnod a fizika emelt érettségin is.