تعليم كهربائي. تعلم التركيبات الكهربائية

الهندسة الكهربائية مثل لغة اجنبية. لقد أتقن البعض ذلك بشكل مثالي لفترة طويلة، والبعض الآخر بدأ للتو في التعرف عليه، وبالنسبة للآخرين لا يزال هدفا بعيد المنال، ولكنه مغري. لماذا يرغب الكثير من الناس في استكشاف عالم الكهرباء الغامض هذا؟ لقد عرفها الناس منذ حوالي 250 عامًا فقط، ولكن من الصعب اليوم تخيل الحياة بدون كهرباء. للتعرف على هذا العالم، هناك أسس نظرية للهندسة الكهربائية (TOE) للدمى.

التعارف الأول مع الكهرباء

في نهاية القرن الثامن عشر، بدأ العالم الفرنسي تشارلز كولومب في دراسة الظواهر الكهربائية والمغناطيسية للمواد بنشاط. وهو الذي اكتشف قانون الشحنة الكهربائية الذي سمي باسمه - الكولوم.

ومن المعروف اليوم أن أي مادة تتكون من ذرات وإلكترونات تدور حولها في مدار. ومع ذلك، في بعض المواد، يتم احتجاز الإلكترونات بإحكام شديد بواسطة الذرات، بينما في مواد أخرى تكون هذه الرابطة ضعيفة، مما يسمح للإلكترونات بالانفصال بحرية عن بعض الذرات والارتباط بأخرى.

لفهم ما هو هذا، يمكنك أن تتخيل مدينة كبيرة بها عدد كبير من السيارات التي تتحرك دون أي قواعد. تتحرك هذه الآلات بشكل فوضوي ولا يمكنها القيام بعمل مفيد. ولحسن الحظ، فإن الإلكترونات لا تتفكك، بل ترتد عن بعضها البعض مثل الكرات. للاستفادة من هؤلاء العمال الصغار ، يجب توافر ثلاثة شروط:

1. يجب أن تتخلى ذرات المادة بحرية عن إلكتروناتها.
2. ويجب تطبيق قوة على هذه المادة، مما سيجبر الإلكترونات على التحرك في اتجاه واحد.
3. يجب إغلاق الدائرة التي تتحرك عبرها الجسيمات المشحونة.

إن مراعاة هذه الشروط الثلاثة هو الذي يكمن وراء الهندسة الكهربائية للمبتدئين.

جميع العناصر تتكون من ذرات. يمكن مقارنة الذرات ب النظام الشمسيكل نظام فقط له عدد خاص به من المدارات، وكل مدار يمكن أن يحتوي على عدة كواكب (إلكترونات). كلما زاد المدار عن النواة، قلت جاذبية الإلكترونات في هذا المدار.

الجذب لا يعتمد على كتلة النواة، بل من أقطاب مختلفة للنواة والإلكترونات. إذا كانت شحنة النواة +10 وحدات، فيجب أن تحتوي الإلكترونات أيضًا على إجمالي 10 وحدات، ولكن بشحنة سالبة. إذا طار الإلكترون بعيدا عن المدار الخارجي، فإن الطاقة الإجمالية للإلكترونات ستكون بالفعل -9 وحدات. مثال بسيط للجمع +10 + (-9) = +1. وتبين أن الذرة لديها شحنة موجبة.

ويحدث العكس أيضًا: تتمتع النواة بجاذبية قوية وتلتقط إلكترونًا "أجنبيًا". ثم يظهر الإلكترون الحادي عشر "الإضافي" في مداره الخارجي. نفس المثال +10 + (-11) = -1. في هذه الحالة، ستكون الذرة مشحونة سلبا.

إذا تم وضع مادتين لهما شحنات متعاكسة في محلول كهربائي وتم توصيلهما بهما من خلال موصل، على سبيل المثال، مصباح كهربائي، فإن التيار سوف يتدفق في دائرة مغلقة وسوف يضيء المصباح الكهربائي. إذا تم كسر الدائرة، على سبيل المثال من خلال مفتاح، فسوف ينطفئ المصباح الكهربائي.

يتم الحصول على التيار الكهربائي على النحو التالي. عند تعريض إحدى المواد (القطب) لمحلول كهربائي، تظهر فيها فائض من الإلكترونات، وتصبح مشحونة بشحنة سالبة. أما القطب الثاني، على العكس من ذلك، فإنه يتخلى عن الإلكترونات عند تعرضه للإلكتروليت ويصبح مشحونًا بشحنة موجبة. يُشار إلى كل قطب كهربائي على التوالي بـ "+" (الإلكترونات الزائدة) و"-" (نقص الإلكترونات).

على الرغم من أن الإلكترونات لها شحنة سالبة، إلا أن القطب يحمل علامة "+". وقد حدث هذا الارتباك في فجر الهندسة الكهربائية، وكان يُعتقد في ذلك الوقت أن نقل الشحنة يحدث عن طريق الجسيمات الموجبة، ومنذ ذلك الحين تم رسم العديد من الدوائر. ولكي لا يعيدوها تركوا كل شيء كما هو.

في الخلايا الجلفانية التيار الكهربائيتشكلت نتيجة لتفاعل كيميائي. يُطلق على الجمع بين عدة عناصر اسم البطارية؛ ويمكن العثور على هذه القاعدة في الهندسة الكهربائية للدمى. إذا كانت العملية العكسية ممكنة، عندما تتراكم الطاقة الكيميائية في العنصر تحت تأثير التيار الكهربائي، فإن هذا العنصر يسمى بطارية.

اخترع أليساندرو فولتا الخلية الجلفانية في عام 1800. واستخدم ألواح النحاس والزنك المغموسة في محلول ملحي. أصبح هذا نموذجًا أوليًا البطاريات الحديثةوالبطاريات.

أنواع وخصائص التيار

بعد تلقي الكهرباء الأولى، جاءت فكرة نقل هذه الطاقة لمسافة معينة، وهنا ظهرت الصعوبات. اتضح أن الإلكترونات التي تمر عبر الموصل تفقد جزءًا من طاقتها، وكلما زاد طول الموصل، زادت هذه الخسائر. في عام 1826، وضع جورج أوم قانونًا يتتبع العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة. يقرأ كما يلي: U = RI. وبالكلمات يتبين: الجهد يساوي التيار مضروبا في مقاومة الموصل.

من المعادلة يمكن ملاحظة أنه كلما زاد طول الموصل، مما يزيد من المقاومة، قل التيار والجهد، وبالتالي ستنخفض الطاقة. من المستحيل القضاء على المقاومة؛ للقيام بذلك، تحتاج إلى خفض درجة حرارة الموصل إلى الصفر المطلق، وهو أمر ممكن فقط في ظروف المختبر. التيار ضروري للطاقة، لذلك لا يمكنك لمسه أيضًا، كل ما تبقى هو زيادة الجهد.

وفي نهاية القرن التاسع عشر، كانت هذه مشكلة لا يمكن التغلب عليها. بعد كل شيء، في ذلك الوقت لم تكن هناك محطات توليد الكهرباء التي تولد التيار المتردد، ولا المحولات. ولذلك، وجه المهندسون والعلماء اهتمامهم إلى الراديو، على الرغم من أنه كان مختلفًا تمامًا عن اللاسلكي الحديث. حكومة بلدان مختلفةولم ير فوائد هذه التطورات ولم يرعى مثل هذه المشاريع.

لتتمكن من تحويل الجهد أو زيادته أو تقليله، يلزم وجود تيار متناوب. يمكنك أن ترى كيف يعمل هذا في المثال التالي. إذا تم لف السلك في ملف وتم تحريك المغناطيس داخله بسرعة، فسوف ينشأ تيار متردد في الملف. ويمكن التحقق من ذلك عن طريق توصيل الفولتميتر بعلامة صفر في المنتصف إلى طرفي الملف. سوف ينحرف سهم الجهاز إلى اليسار وإلى اليمين، وهذا سيشير إلى أن الإلكترونات تتحرك في اتجاه واحد، ثم في الاتجاه الآخر.

تسمى هذه الطريقة لتوليد الكهرباء بالحث المغناطيسي. يتم استخدامه، على سبيل المثال، في المولدات والمحولات، واستقبال وتغيير التيار. حسب شكله التيار المتردد يمكن أن يكون:

• الجيوب الأنفية.
• مندفع.
• تقويمها.

أنواع الموصلات

أول ما يؤثر على التيار الكهربائي هو موصلية المادة. هذه الموصلية مواد مختلفةمختلف. تقليديا، يمكن تقسيم جميع المواد إلى ثلاثة أنواع:

• موصل؛
• أشباه الموصلات.
• عازل.

يمكن أن يكون الموصل أي مادة تمرر التيار الكهربائي عبر نفسها بحرية. وتشمل هذه المواد الصلبة مثل المعدن أو شبه المعدن (الجرافيت). السائل - الزئبق والمعادن المنصهرة والشوارد. وهذا يشمل أيضًا الغازات المتأينة.

وبناء على هذا، تنقسم الموصلات إلى نوعين من الموصلية:

• الإلكترونية؛
• أيوني.

تشمل الموصلية الإلكترونية جميع المواد والمواد التي تستخدم الإلكترونات لتوليد تيار كهربائي. وتشمل هذه العناصر المعادن وشبه المعادن. يقوم الكربون أيضًا بالتيار بشكل جيد.

في التوصيل الأيوني، يلعب هذا الدور جسيم ذو شحنة موجبة أو سالبة. الأيون هو جسيم به إلكترون مفقود أو إضافي. بعض الأيونات لا تنفر من التقاط إلكترون "إضافي"، في حين أن البعض الآخر لا يقدر الإلكترونات وبالتالي يتخلى عنها بحرية.

وبناء على ذلك، يمكن أن تكون هذه الجزيئات مشحونة سلبا أو إيجابا. مثال على ذلك المياه المالحة. المادة الرئيسية هي الماء المقطر، وهو عازل ولا يوصل التيار. عند إضافة الملح، يصبح إلكتروليتًا، أي موصلًا.

أشباه الموصلات في حالتها الطبيعية لا يوصلها التيار، بل متى التأثير الخارجي(درجة الحرارة والضغط والضوء وما شابه) يبدأون في تمرير التيار، على الرغم من أنه ليس بنفس جودة الموصلات.

يتم تصنيف جميع المواد الأخرى غير المدرجة في النوعين الأولين على أنها مواد عازلة أو عوازل. في ظل الظروف العادية، عمليا لا يقومون بتوصيل التيار الكهربائي. ويفسر ذلك حقيقة أن الإلكترونات في المدار الخارجي تظل ثابتة في أماكنها، ولا يوجد مكان لإلكترونات أخرى.

عند دراسة الكهرباء للدمى، عليك أن تتذكر أن كل شيء تم استخدامه مسبقًا الأنواع المدرجةمواد. تستخدم الموصلات في المقام الأول لتوصيل عناصر الدائرة (بما في ذلك الدوائر الدقيقة). يمكنهم توصيل مصدر الطاقة بالحمل (على سبيل المثال، سلك من الثلاجة، والأسلاك الكهربائية، وما إلى ذلك). يتم استخدامها في تصنيع الملفات، والتي، بدورها، يمكن استخدامها دون تغيير، على سبيل المثال، على لوحات الدوائر المطبوعةاه أو في المحولات والمولدات والمحركات الكهربائية وغيرها.

الموصلات هي الأكثر عددا وتنوعا. تقريبا جميع مكونات الراديو مصنوعة منها. للحصول على مكثف، على سبيل المثال، يمكن استخدام شبه موصل واحد (كربيد السيليكون أو أكسيد الزنك). هناك أجزاء تحتوي على الموصلات أنواع مختلفةالموصلية، على سبيل المثال، الثنائيات، الثنائيات زينر، الترانزستورات.

ثنائية المعدن تحتل مكانة خاصة. إنه مزيج من معدنين أو أكثروالتي لها درجات مختلفة من التوسع. عندما يسخن هذا الجزء، فإنه يتشوه بسبب اختلاف نسبة التمدد. تستخدم عادة في الحماية الحاليةعلى سبيل المثال، لحماية المحرك الكهربائي من الحرارة الزائدة أو إيقاف تشغيل الجهاز عندما يصل إلى درجة حرارة محددة، كما هو الحال في المكواة.

تؤدي المواد العازلة بشكل أساسي وظيفة وقائية (على سبيل المثال، مقابض عزل الأدوات الكهربائية). كما أنها تسمح لك بعزل عناصر الدائرة الكهربائية. إن لوحة الدائرة المطبوعة التي تم تركيب مكونات الراديو عليها مصنوعة من مادة عازلة. يتم طلاء أسلاك الملف بورنيش عازل لمنع حدوث دوائر قصيرة بين المنعطفات.

ومع ذلك، عند إضافة موصل، يصبح العازل الكهربائي شبه موصل ويمكنه توصيل التيار. يصبح الهواء نفسه موصلًا أثناء العاصفة الرعدية. يعتبر الخشب الجاف موصلًا سيئًا، ولكن إذا تعرض للبلل، فلن يكون آمنًا بعد الآن.

يلعب التيار الكهربائي دور ضخمفي الحياة الرجل الحديث، ولكن من ناحية أخرى، يمكن أن يشكل خطرا مميتا. من الصعب جدًا اكتشافه، على سبيل المثال، في سلك ملقى على الأرض، وهذا يتطلب معدات ومعرفة خاصة. ولذلك، عند استخدام الأجهزة الكهربائيةويجب توخي الحذر الشديد.

يتكون جسم الإنسان بشكل أساسي من الماء، ولكنه ليس ماء مقطر، وهو عازل. ولذلك يصبح الجسم تقريباً موصلاً للكهرباء. بعد تلقي صدمة كهربائية، تنقبض العضلات، مما قد يؤدي إلى توقف القلب والجهاز التنفسي. مع مزيد من العمل الحالي، يبدأ الدم في الغليان، ثم يجف الجسم، وأخيرا، تصبح الأنسجة متفحمة. أول شيء يجب فعله هو إيقاف التيار، إذا لزم الأمر، تقديم الإسعافات الأولية واستدعاء الأطباء.

يحدث الجهد الساكن في الطبيعة، لكنه في أغلب الأحيان لا يشكل خطرا على البشر، باستثناء البرق. ولكن يمكن أن يكون خطرا على الدوائر الإلكترونيةأو التفاصيل. لذلك، عند العمل مع الدوائر الدقيقة و ترانزستورات التأثير الميدانياستخدم الأساور المؤرضة.

غالبًا ما يتصل بنا القراء الذين لم يسبق لهم أن واجهوا أعمالًا كهربائية من قبل، ولكنهم يريدون اكتشاف ذلك. تم إنشاء قسم "الكهرباء للمبتدئين" لهذه الفئة.

الشكل 1. حركة الإلكترونات في الموصل.

قبل أن تبدأ العمل المتعلق بالكهرباء، تحتاج إلى الحصول على القليل من المعرفة النظرية حول هذه المسألة.

يشير مصطلح "الكهرباء" إلى حركة الإلكترونات تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي.

الشيء الرئيسي هو أن نفهم أن الكهرباء هي طاقة أصغر الجزيئات المشحونة التي تتحرك داخل الموصلات في اتجاه معين (الشكل 1).

التيار المباشر عمليا لا يغير اتجاهه وحجمه بمرور الوقت.لنفترض أن البطارية العادية لديها تيار مستمر. ثم تتدفق الشحنة من ناقص إلى زائد، دون تغيير، حتى تنفد.

التيار المتردد هو تيار يتغير اتجاهه وحجمه مع دورية معينة. فكر في التيار باعتباره تيارًا من الماء يتدفق عبر الأنبوب. بعد فترة زمنية معينة (على سبيل المثال، 5 ثوان)، سوف يندفع الماء في اتجاه واحد، ثم في الآخر.

الشكل 2. مخطط تصميم المحولات.

مع التيار يحدث هذا بشكل أسرع بكثير، 50 مرة في الثانية (تردد 50 هرتز). خلال فترة واحدة من التذبذب، يرتفع التيار إلى الحد الأقصى، ثم يمر عبر الصفر، ومن ثم تحدث العملية العكسية، ولكن بإشارة مختلفة. بالنسبة للسؤال لماذا يحدث هذا ولماذا هناك حاجة إلى هذا التيار، يمكننا الإجابة على هذا الاستقبال والإرسال تكييفأسهل بكثير من الدائم. يرتبط استلام ونقل التيار المتردد ارتباطًا وثيقًا بجهاز مثل المحول (الشكل 2).

المولد الذي ينتج تيارًا مترددًا هو أبسط بكثير في التصميم من المولد العاصمة. وبالإضافة إلى ذلك، التيار المتردد هو الأنسب لنقل الطاقة لمسافات طويلة. بمساعدتها، يتم فقدان طاقة أقل.

باستخدام محول (جهاز خاص على شكل ملفات) يتم تحويل التيار المتردد منه الجهد المنخفضإلى الأعلى، والعكس، كما هو موضح في الرسم التوضيحي (الشكل 3).

ولهذا السبب تعمل معظم الأجهزة من شبكة يتناوب فيها التيار. ومع ذلك، يتم استخدام التيار المباشر أيضًا على نطاق واسع جدًا: في جميع أنواع البطاريات وفي الصناعة الكيميائية وبعض المجالات الأخرى.

الشكل 3. دائرة نقل التيار المتردد.

لقد سمع الكثير من الناس كلمات غامضة مثل مرحلة واحدة أو ثلاث مراحل أو صفر أو أرض أو أرض، ويعرفون أن هذه مفاهيم مهمة في عالم الكهرباء. ومع ذلك، لا يفهم الجميع ما يقصدونه وكيفية ارتباطهم بالواقع المحيط. ومع ذلك، فمن الضروري معرفة هذا.

دون الخوض في التفاصيل الفنية التي ليست ضرورية بارع في المنزل، يمكننا أن نقول ذلك شبكة ثلاثية الطور- هذه طريقة لنقل التيار الكهربائي عندما يتدفق التيار المتردد عبر ثلاثة أسلاك ويعود مرة أخرى عبر سلك واحد. ما سبق يحتاج إلى بعض التوضيح. تتكون أي دائرة كهربائية من سلكين. في إحدى الطرق يذهب التيار إلى المستهلك (على سبيل المثال، غلاية)، والآخر يعيده مرة أخرى. إذا قمت بفتح مثل هذه الدائرة، فلن يتدفق أي تيار. هذا هو كل وصف لدائرة أحادية الطور (الشكل 4 أ).

يسمى السلك الذي يتدفق من خلاله التيار بالطور، أو ببساطة الطور، والذي يعود من خلاله - صفر، أو صفر. يتكون من أسلاك ثلاثية الطور وعودة واحدة. وهذا ممكن لأن طور التيار المتردد في كل من الأسلاك الثلاثة يتم إزاحته بالنسبة إلى السلك المجاور بمقدار 120 درجة (الشكل 4 ب). سيساعد الكتاب المدرسي عن الميكانيكا الكهروميكانيكية في الإجابة على هذا السؤال بمزيد من التفصيل.

الشكل 4. مخطط الدائرة الكهربائية.

يتم نقل التيار المتردد على وجه التحديد باستخدام شبكات ثلاثية الطور. وهذا مفيد اقتصاديًا: ليست هناك حاجة إلى سلكين محايدين آخرين. عند الاقتراب من المستهلك، ينقسم التيار إلى ثلاث مراحل، ويعطى لكل منها صفر. هذه هي الطريقة التي تدخل إلى الشقق والمنازل. على الرغم من أنه في بعض الأحيان يتم توفير شبكة ثلاثية الطور مباشرة إلى المنزل. كقاعدة عامة، نحن نتحدث عن القطاع الخاص، وهذا الوضع له إيجابياته وسلبياته.

الأرض، أو بشكل صحيح، التأريض هو السلك الثالث في شبكة أحادية الطور. في جوهرها، لا يحمل عبء العمل، ولكنه بمثابة نوع من الصمامات.

على سبيل المثال، في حالة خروج الكهرباء عن السيطرة (على سبيل المثال. ماس كهربائى)، هناك خطر نشوب حريق أو حدوث صدمة كهربائية. لمنع حدوث ذلك (أي، يجب ألا تتجاوز القيمة الحالية المستوى الآمن للبشر والأجهزة)، يتم تقديم التأريض. من خلال هذا السلك، تذهب الكهرباء الزائدة حرفيا إلى الأرض (الشكل 5).

الشكل 5. أبسط مخطط التأريض.

مثال آخر. لنفترض أنه حدث عطل بسيط في تشغيل المحرك الكهربائي للغسالة وجزء من التيار الكهربائي يصل إلى الغلاف المعدني الخارجي للجهاز.

إذا لم يكن هناك أسس، فسوف تستمر هذه الشحنة في التجول. غسالة. عندما يلمسه الشخص، سيصبح على الفور المنفذ الأكثر ملاءمة لهذه الطاقة، أي أنه سيتلقى صدمة كهربائية.

إذا كان هناك سلك أرضي في هذه الحالة، فإن الشحنات الزائدة سوف تتدفق عبره دون الإضرار بأي شخص. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا القول أن الموصل المحايد يمكن أيضًا أن يكون مؤرضًا، وهو كذلك من حيث المبدأ، ولكن فقط في محطة توليد الكهرباء.

الوضع عندما لا يكون هناك تأريض في المنزل غير آمن. كيفية التعامل معها دون تغيير جميع الأسلاك في المنزل سيتم مناقشتها لاحقًا.

انتباه!

يقوم بعض الحرفيين، الذين يعتمدون على المعرفة الأساسية بالهندسة الكهربائية، بتثبيت السلك المحايد كسلك أرضي. لا تفعل هذا أبدا.

في حالة انقطاع السلك المحايد، ستكون مبيتات الأجهزة المؤرضة تحت جهد 220 فولت.

مرحبًا بكم في دورة الفيديو التدريبية الكهربائية. سيساعد هذا الفيديو التعليمي كل من يتعامل مع الكهرباء في المنزل، وكذلك العديد من الكهربائيين المبتدئين، على فهم المصطلحات والمهارات الأساسية. دورة فيديو تدريبية يقدمها كهربائي شاب ستساعدك في الحياة وتنقذ حياتك من الصدمة الكهربائية.

دورة كهربائي شاب

سيساعدك مؤلف الدورة، فلاديمير كوزين، على التعرف من خلال أمثلة الفيديو على ماهية الدائرة الكهربائية وكيف تتكون وتعمل. تعلم كيفية عمل الدائرة الكهربائية مع المفتاح، وكذلك مع مفتاح ذو زرين.

محتوى الدورة مختصر:تتكون دورة الفيديو من 5 أجزاء، يحتوي كل منها على درسين. دورة دورة الكهربائي الشاب بمدة إجمالية تبلغ حوالي 3 ساعات.

• في الجزء الأول، سيتم تعريفك بأساسيات الهندسة الكهربائية، والنظر في أبسط المخططات لتوصيل المصابيح الكهربائية والمفاتيح والمقابس والتعرف على أنواع أدوات الكهربائي؛
• في الجزء الثاني سيتم إخبارك عن أنواع وأغراض المواد المستخدمة في عمل الكهربائي: الكابلات والأسلاك والأسلاك وسوف تقوم بتجميع دائرة كهربائية بسيطة؛
• في الجزء الثالث سوف تتعلم كيفية توصيل التبديل و اتصال متوازيفي الدوائر الكهربائية.
• في الجزء الرابع ستشاهد تجميع دائرة كهربائية بمفتاح ذو مفتاحين ونموذج لمصدر الطاقة للغرفة؛

الهدف التعليمي النهائي:في الجزء الخامس سوف تنظر نموذج كاملقم بتوصيل الطاقة إلى الغرفة باستخدام مفتاح واحصل على نصائح حول السلامة عند العمل مع المعدات الكهربائية.

الدرس 1. دورة كهربائي شاب.

الدرس 2. أداة كهربائي.

الدرس 3. مواد تركيب الكابلات الكهربائية AVVG وVVG.

الدرس 4. دائرة كهربائية بسيطة.

الدرس 5. الدائرة الكهربائية مع المفتاح.

الدرس 6. الاتصال الموازي.

الدرس 7. دائرة كهربائية بمفتاح ثنائي العصا

الدرس 8. نموذج إمدادات الطاقة في المبنى

الدرس 9. نموذج مصدر الطاقة لغرفة ذات إغلاق تلقائي

الدرس 10. السلامة.

في الحياة اليوميةنحن نتعامل مع الكهرباء في كل وقت. وبدون تحريك الجسيمات المشحونة، فإن عمل الأدوات والأجهزة التي نستخدمها أمر مستحيل. ومن أجل التمتع الكامل بهذه الإنجازات الحضارية وضمان خدمتها على المدى الطويل، تحتاج إلى معرفة وفهم مبدأ التشغيل.

الهندسة الكهربائية علم مهم

تجيب الهندسة الكهربائية على الأسئلة المتعلقة بإنتاج واستخدام الطاقة الحالية لأغراض عملية. ومع ذلك، ليس من السهل على الإطلاق وصف العالم غير المرئي لنا بلغة يسهل الوصول إليها، حيث يسود التيار والجهد. لهذا السبب الفوائد في الطلب المستمر"الكهرباء للأغبياء" أو "الهندسة الكهربائية للمبتدئين".

ماذا يدرس هذا العلم الغامض، وما هي المعرفة والمهارات التي يمكن الحصول عليها نتيجة إتقانه؟

وصف تخصص "الأسس النظرية للهندسة الكهربائية"

في سجلات الطلاب المستلمين التخصصات التقنيةيمكنك رؤية الاختصار الغامض "TOE". هذا هو بالضبط العلم الذي نحتاجه.

يمكن اعتبار تاريخ ميلاد الهندسة الكهربائية الفترة أوائل التاسع عشرقرون عندما تم اختراع أول مصدر للتيار المباشر. أصبحت الفيزياء أم فرع المعرفة "الوليد". وقد أثرت الاكتشافات اللاحقة في مجال الكهرباء والمغناطيسية هذا العلم بحقائق ومفاهيم جديدة كانت لها أهمية عملية كبيرة.

واتخذت شكلها الحديث كصناعة مستقلة في نهاية القرن التاسع عشر، ومنذ ذلك الحين المدرجة في مقررالجامعات التقنيةويتفاعل بنشاط مع التخصصات الأخرى. وبالتالي، لدراسة الهندسة الكهربائية بنجاح، يجب أن يكون لديك المعرفة النظرية من دورة مدرسية في الفيزياء والكيمياء والرياضيات. وفي المقابل، هناك تخصصات مهمة مثل:

• الإلكترونيات والإلكترونيات الراديوية؛
• الكهروميكانيكية.
• الطاقة، هندسة الإضاءة، الخ.

التركيز الرئيسي للهندسة الكهربائية هو، بطبيعة الحال، التيار وخصائصه. التالي، تتحدث النظرية عن المجالات الكهرومغناطيسيةوخصائصها وتطبيقها العملي. يسلط الجزء الأخير من التخصص الضوء على الأجهزة التي تعمل فيها الإلكترونيات النشطة. أي شخص يتقن هذا العلم سوف يفهم الكثير عن العالم من حوله.

ما هي أهمية الهندسة الكهربائية اليوم؟ لا يمكن لعمال الكهرباء الاستغناء عن المعرفة بهذا الانضباط:

• كهربائي؛
• إلى المجرب؛
• طاقة.

إن انتشار الكهرباء في كل مكان يجعل دراستها ضرورية للإنسان العادي حتى يكون شخصًا متعلمًا ويكون قادرًا على تطبيق معرفته في الحياة اليومية.

من الصعب فهم ما لا يمكنك رؤيته و"لمسه". معظم الكتب المدرسية الكهربائية مليئة بالمصطلحات الغامضة والرسوم البيانية المرهقة. ولذلك فإن النوايا الحسنة للمبتدئين في دراسة هذا العلم غالبا ما تظل مجرد خطط.

في الواقع، تعد الهندسة الكهربائية علمًا مثيرًا للاهتمام للغاية، ويمكن تقديم المبادئ الأساسية للكهرباء بلغة يسهل على الدمى الوصول إليها. إذا اقتربت من العملية التعليمية بطريقة إبداعية ومع العناية الواجبة، سيصبح الكثير مفهومًا ومثيرًا. فيما يلي بعض النصائح المفيدة لتعلم الكهرباء للدمى.

رحلة إلى عالم الإلكترونات عليك أن تبدأ بالدراسة الأسس النظرية - المفاهيم والقوانين. قم بشراء دليل تدريبي، على سبيل المثال، "الهندسة الكهربائية للدمى"، والذي سيتم كتابته بلغة يمكنك فهمها، أو العديد من هذه الكتب المدرسية. التوفر أمثلة توضيحيةو حقائق تاريخيةتنويع عملية التعلم والمساعدة على استيعاب المعرفة بشكل أفضل. يمكنك التحقق من تقدمك باستخدام الاختبارات والواجبات وأسئلة الامتحانات المختلفة. ارجع مرة أخرى إلى تلك الفقرات التي ارتكبت فيها أخطاء عند التدقيق.

إذا كنت متأكدا من أنك قد درست القسم المادي من الانضباط بشكل كامل، فيمكنك الانتقال إلى مواد أكثر تعقيدا - الوصف المخططات الكهربائيةوالأجهزة.

هل تشعر "بالذكاء" الكافي من الناحية النظرية؟ لقد حان الوقت لتطوير المهارات العملية. يمكن العثور بسهولة على المواد اللازمة لإنشاء دوائر وآليات بسيطة في متاجر الأدوات الكهربائية والمنزلية. لكن، لا تتعجل لبدء النمذجة على الفور- تعرف أولاً على قسم "السلامة الكهربائية" حتى لا تسبب ضرراً لصحتك.

للحصول على فائدة عملية من معرفتك الجديدة، حاول إصلاح الكسر الأجهزة المنزلية. تأكد من دراسة متطلبات التشغيل أو اتباع التعليمات أو دعوة كهربائي ذي خبرة للعمل معك. لم يحن وقت التجريب بعد، ولا ينبغي العبث بالكهرباء.

حاول، لا تتعجل، كن فضوليًا ومجتهدًا، ادرس جميع المواد المتاحة ثم من "الحصان الأسود" سوف يتحول التيار الكهربائي إلى صديق جيد ومخلصلك. وربما تكون قادرًا على تحقيق اكتشاف كهربائي كبير وتصبح ثريًا ومشهورًا بين عشية وضحاها.

يمكنك أن تتعلم فقط ما تحب.
جوته آي.

"كيف تتعلم الإلكترونيات بشكل مستقل من الصفر؟" - أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا في منتديات هواة الراديو. وفي الوقت نفسه، فإن الإجابات التي وجدتها عندما سألتها بنفسي لم تساعدني كثيرًا. لذلك قررت أن أعطي خاصتي.

يصف هذا المقال منهجًا عامًا للدراسة الذاتية، وبما أنه بدأ يتلقى الكثير من الآراء كل يوم، فقد قررت تطويره وإنشاء دليل صغير للدراسة الذاتية للإلكترونيات وأخبر كيف أفعل ذلك. اشترك في النشرة الإخبارية - سيكون الأمر ممتعًا!

الإبداع والنتيجة

لتتعلم شيئًا ما، عليك أن تحبه، وأن تكون شغوفًا به، وتمارسه بانتظام. يبدو أنني عبرت للتو عن الحقيقة البديهية... ومع ذلك. لكي تدرس الإلكترونيات بكل سهولة ومتعة، عليك أن تحبها وتتعامل معها بفضول وإعجاب. في الوقت الحاضر، أصبح من الشائع أن يتمكن الجميع من إرسال رسالة فيديو إلى الجانب الآخر من الأرض وتلقي الرد على الفور. وهذا من إنجازات الإلكترونيات. 100 عام من عمل آلاف العلماء والمهندسين.

كما تعلمنا عادة

يمكن تسمية النهج الكلاسيكي، الذي يتم التبشير به في المدارس والجامعات حول العالم، بالمنهج الكلاسيكي من الأسفل إلى الأعلى.في البداية يخبرونك ما هو الإلكترون، الذرة، الشحنة، التيار، المقاومة، المكثف، الحث، ويجبرونك على حل مئات المسائل للعثور على تيارات في دوائر المقاومة، ثم يصبح الأمر أكثر تعقيدًا، وما إلى ذلك. . هذا النهج يشبه تسلق الجبل. لكن صعود الجبل أصعب من النزول إليه. ويستسلم الكثيرون دون الوصول إلى القمة. وهذا صحيح في أي عمل.

ماذا لو نزلت إلى أسفل الجبل؟ الفكرة الرئيسية هي الحصول أولاً على النتيجة، ثم تحليل سبب حدوث ذلك بهذه الطريقة بالتفصيل. أولئك. هذا هو النهج الكلاسيكي لنوادي الراديو للأطفال. فهو يمنحك الفرصة للشعور بالنصر والنجاح، والذي بدوره يحفز الرغبة في دراسة الإلكترونيات بشكل أكبر. كما ترون، هناك فائدة مشكوك فيها للغاية في دراسة نظرية واحدة. من الضروري الممارسة، لأنه ليس كل شيء بدءًا من النظرية يُترجم بنسبة 100٪ إلى ممارسة.

هناك نكتة هندسية قديمة تقول: "إذا كنت جيدًا في الرياضيات، فعليك أن تتخصص في الإلكترونيات." هراء نموذجي. الإلكترونيات هي الإبداع وحداثة الأفكار والممارسة. وليس من الضروري الوقوع في غابة الحسابات النظرية من أجل إنشاء أجهزة إلكترونية. يمكنك بسهولة إتقان المعرفة اللازمة بنفسك. وسوف تقوم بتحسين الرياضيات الخاصة بك في عملية الإبداع.

الشيء الرئيسي هو فهم المبدأ الأساسي، وعندها فقط التفاصيل الدقيقة. يُحدث هذا النهج ثورة في عالم التعلم الذاتي. انها ليست جديدة. هذه هي الطريقة التي يرسم بها الفنانون: أولًا رسم تخطيطي، ثم التفاصيل. هذه هي الطريقة التي يتم بها تصميم الأنظمة الكبيرة المختلفة، وما إلى ذلك. يشبه هذا الأسلوب "طريقة الوخز"، ولكن فقط إذا كنت لا تبحث عن إجابة، ولكنك تكرر نفس الإجراء بغباء.

هل أعجبك الجهاز؟ قم بالتجميع واكتشف سبب صنعها بهذه الطريقة وما هي الأفكار المضمنة في تصميمها: لماذا يتم استخدام هذه الأجزاء بالضبط، ولماذا ترتبط بهذه الطريقة، وما هي المبادئ المستخدمة؟ هل من الممكن تحسين أي شيء أو مجرد استبدال جزء ما؟

التصميم هو الإبداع، ولكن يمكن تعلمه. للقيام بذلك ما عليك سوى القيام به خطوات بسيطة: اقرأ، كرر أجهزة الآخرين، فكر في النتيجة، استمتع بالعملية، كن شجاعا وواثقا.

الرياضيات في الالكترونيات

في تصميم راديو الهواة، من غير المرجح أن تضطر إلى حساب التكاملات غير الصحيحة، ولكن معرفة قانون أوم، وقواعد كيرشوف، وصيغ مقسم التيار/الجهد، ومعرفة العمليات الحسابية المعقدة وعلم المثلثات يمكن أن تكون مفيدة. هذه هي الأساسيات. إذا كنت تريد معرفة المزيد، فأحب الرياضيات والفيزياء. إنها ليست مفيدة فحسب، بل إنها مسلية للغاية أيضًا. بالطبع، هذا ليس ضروريا. يمكنك صنع بعض الأجهزة الرائعة دون معرفة أي شيء عنها. هذه فقط هي الأجهزة التي اخترعها شخص آخر.

عندما أدركت، بعد استراحة طويلة جدًا، أن الإلكترونيات كانت تتصل بي مرة أخرى وتدعوني إلى صفوف هواة الراديو، أصبح من الواضح على الفور أن معرفتي قد اختفت منذ فترة طويلة، وأصبح توفر المكونات والتقنيات أوسع. ماذا فعلت؟ لم يكن هناك سوى طريقة واحدة - للاعتراف بأنني كنت صفرًا كاملاً وأبدأ من لا شيء: لا يوجد مهندسون إلكترونيون ذوو خبرة أعرفهم، ولا يوجد برنامج للدراسة الذاتية أيضًا، لقد تخلصت من المنتديات لأنها عبارة عن مكب للمعلومات وتأخذ الكثير من الوقت (يمكنك معرفة بعض الأسئلة هناك باختصار، ولكن من الصعب جدًا الحصول على المعرفة الكاملة - كل شيء هناك مهم جدًا لدرجة أنه يمكنك الانفجار!)

ثم اتبعت أقدم وأبسط طريق: من خلال الكتب. في كتب جيدةتتم مناقشة المواضيع بشكل كامل وليس هناك ثرثرة خاملة. وبطبيعة الحال، هناك أخطاء وربط اللسان في الكتب. كل ما عليك فعله هو معرفة الكتب التي يجب قراءتها وبأي ترتيب. بعد قراءة الكتب المكتوبة بشكل جيد، ستكون النتيجة ممتازة.

نصيحتي بسيطة ولكنها مفيدة - اقرأ الكتب والمجلات. على سبيل المثال، لا أريد فقط تكرار تصميمات الآخرين، بل أريد أن أكون قادرًا على تصميم تصميمي الخاص. الإبداع مثير للاهتمام وممتع. هذا هو بالضبط ما ينبغي أن تكون هوايتي: مثيرة للاهتمام ومسلية. ولك أيضا.

ما هي الكتب التي ستساعدك على إتقان الإلكترونيات؟

قضيت الكثير من الوقت في البحث عن الكتب المناسبة. وأدركت أنه كان علي أن أقول شكرا لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. لقد ترك مثل هذه المجموعة من الكتب المفيدة! من الممكن توبيخ الاتحاد السوفييتي، ولكن من الممكن الثناء عليه. ذلك يعتمد على ماذا. لذلك يجب أن نكون ممتنين للكتب والمجلات لهواة الراديو وأطفال المدارس. التداول مجنون، يتم اختيار المؤلفين. لا يزال بإمكانك العثور على كتب للمبتدئين من شأنها أن تعطي السبق لجميع الكتب الحديثة. لذلك، من المنطقي الذهاب إلى المكتبات المستعملة والسؤال (ويمكنك تنزيل كل شيء).

1. Klimchevsky Ch. - ABC لهواة الراديو.
2. ايميشن. الالكترونيات؟ لا شيء يمكن أن يكون أكثر بساطة.
3. بي إس إيفانوف. راسم الذبذبات هو مساعدك (كيفية العمل مع راسم الذبذبات)
4. هوبلوسكي. I. الالكترونيات في الأسئلة والأجوبة
5. نيكولين، بوفني. موسوعة بداية هواة الراديو
6. ريفيتش. إلكترونيات ترفيهية
7. شيشكوف. الخطوات الأولى في إلكترونيات الراديو
8. السحرة. الأبجدية راديو الهواة
9. بيسونوف ف. الالكترونيات للمبتدئين وأكثر من ذلك
10. V. Novopolsky - العمل باستخدام راسم الذبذبات

هذه قائمة كتبي للصغار. يجب عليك بالتأكيد تصفح مجلات الراديو من السبعينيات إلى التسعينيات. بعد هذا يمكنك أن تقرأ بالفعل:

1. جيندين. نصائح التصميم
2. كوفمان، سيدمان. دليل عمليلحسابات الدوائر في الالكترونيات
3. Volovich G. دوائر الأجهزة الإلكترونية التناظرية والتناظرية إلى الرقمية
4. تيتز، شينك. دوائر أشباه الموصلات. الطبعة الثانية عشرة.
5. Shustov M. A. الدوائر العملية.
6. Gavrilov S.A.-دوائر أشباه الموصلات. أسرار المطورين
7. بارنز. التصميم الالكتروني
8. ميلوفزوروف. عناصر نظم المعلومات
9. ريفيتش. البرمجة العملية لـ AVR MK
10. بيلوف. دليل التعليمات الذاتية لتقنية المعالجات الدقيقة
11. سويماتسو. أنظمة التحكم في الحواسيب الصغيرة. التعارف الأول
12. يو ساتو. معالجة الإشارات
13. د. هاريس، س. هاريس. الدوائر الرقمية وهندسة الكمبيوتر
14. يانسن. دورة الإلكترونيات الرقمية

أعتقد أن هذه الكتب سوف تجيب على العديد من الأسئلة. يمكن استخلاص المزيد من المعرفة المتخصصة من الكتب الأكثر تخصصًا: حول مكبرات الصوت، وأجهزة التحكم الدقيقة، وما إلى ذلك.

وبالطبع تحتاج إلى الممارسة. بدون مكواة لحام، النظرية بأكملها في الحفرة. إنه مثل قيادة السيارة في رأسك.
بالمناسبة، يمكنك الحصول على مراجعات أكثر تفصيلاً لبعض الكتب من القائمة أعلاه.

ماذا يجب عليك أن تفعل؟

تعلم قراءة المخططات الجهاز! تعلم كيفية تحليل الدائرة ومحاولة فهم كيفية عمل الجهاز. هذه المهارة لا تأتي إلا مع الممارسة. يجب أن نبدأ من جدا دوائر بسيطة، وزيادة التعقيد تدريجيا. بفضل هذا، لن تدرس تسميات العناصر الراديوية في المخططات فحسب، بل ستتعلم أيضًا تحليلها وتذكر أيضًا التقنيات والحلول الشائعة.

هل صناعة الالكترونيات مكلفة؟

لسوء الحظ، سوف تحتاج إلى المال! راديو الهواة ليس أرخص هواية وسيتطلب حدًا أدنى معينًا من التمويل. الاستثمارات. ولكن يمكنك البدء بدون أي استثمار فعليًا: يمكن الحصول على الكتب من مواقع عبور الكتب أو استعارتها من المكتبات وقراءتها النموذج الإلكتروني، يمكنك شراء أبسط الأجهزة لتبدأ بها، وشراء الأجهزة الأكثر تقدمًا عندما لا تكون إمكانيات الأجهزة البسيطة كافية.

يمكنك الآن شراء كل شيء: راسم الذبذبات والمولد ومصدر الطاقة وغيرها. أدوات القياسلمختبر منزلي - يجب شراء كل هذا بمرور الوقت (أو افعل شيئًا يمكنك القيام به في المنزل بنفسك)

ولكن عندما تكون صغيرًا ومبتدئًا، يمكنك التعامل مع نصيحة وأجزاء من المعدات المكسورة التي يرميها شخص ما أو يكذب ببساطة في المنزل لفترة طويلة دون استخدام. الشيء الرئيسي هو أن يكون لديك الرغبة! وسوف يتبع الباقي.

ماذا تفعل إذا لم ينجح؟

يكمل! نادرًا ما ينجح أي شيء بشكل جيد في المرة الأولى. ويحدث أنه لا توجد نتائج ولا نتائج - وكأنك اصطدمت بحاجز غير مرئي. يتغلب بعض الأشخاص على هذا الحاجز في ستة أشهر أو سنة، بينما يتغلب البعض الآخر بعد بضع سنوات فقط.

إذا واجهت صعوبات، فلا داعي لتمزيق شعرك والتفكير في نفسك بأنك أغبى شخص في العالم، لأن فاسيا يفهم كيف يبدو الأمر التيار العكسيجامع، ولكنك مازلت لا تستطيع أن تفهم لماذا يلعب هذا الدور. ربما كان فاسيا ينفخ خديه فحسب، لكنه لا ينفخ =)

لا تعتمد جودة وسرعة التعلم الذاتي على القدرات الشخصية فحسب، بل على البيئة أيضًا. وهنا يجب أن نفرح بوجود المنتديات. هناك لا تزال (وفي كثير من الأحيان) تقابل محترفين مهذبين ومستعدين لتعليم المبتدئين بسعادة. (لا تزال هناك كل أنواع الكآبة، لكنني أعتبر هؤلاء الأشخاص فرعًا ضائعًا من التطور. أشعر بالأسف تجاههم. إن ثني أصابع المرء هو إظهار نفسه مستوى منخفض. من الأفضل أن تصمت)

برامج مفيدة

تأكد من التعرف على CAD: الرسم مخططات الدوائرولوحات الدوائر المطبوعة وأجهزة المحاكاة والمفيدة و برامج مريحة(Eagele، SprintLayout، وما إلى ذلك). لقد خصصت لهم قسما كاملا على الموقع. من وقت لآخر ستكون هناك مواد حول العمل مع البرامج التي أستخدمها بنفسي.

والأهم من ذلك، تجربة متعة الإبداع من راديو الهواة! في رأيي، ينبغي التعامل مع أي عمل على أنه لعبة. بعد ذلك سيكون الأمر ترفيهيًا وتعليميًا.

حول الممارسة

عادةً ما يعرف كل هواة راديو دائمًا الجهاز الذي يريد صنعه. ولكن إذا لم تقرر بعد، فإنني أنصحك بتجميع مصدر للطاقة، ومعرفة الغرض منه وكيفية عمل كل جزء منه. ثم يمكنك تحويل انتباهك إلى مكبرات الصوت. وقم بتجميع مضخم الصوت على سبيل المثال.

يمكنك تجربة الأبسط الدوائر الكهربائية: مقسم الجهد، مقوم الصمام الثنائي، مرشحات HF/MF/LF، مراحل الترانزستور والترانزستور الأحادي، الأبسط الدوائر الرقمية، المكثفات، المحاثات. كل هذا سيكون مفيدًا في المستقبل، ومعرفة هذه الدوائر والمكونات الأساسية ستمنحك الثقة في قدراتك.

عندما تنتقل خطوة بخطوة من الأبسط إلى الأكثر تعقيدًا، فإن المعرفة تتراكم فوق بعضها البعض ويصبح من الأسهل إتقان الموضوعات الأكثر تعقيدًا. ولكن في بعض الأحيان ليس من الواضح من أي الطوب وكيف ينبغي تجميع المبنى. لذلك، في بعض الأحيان عليك أن تفعل العكس: حدد هدفًا لتجميع بعض الأجهزة وإتقان العديد من المشكلات عند تجميعها.

نرجو أن يكون أوم وأمبير وفولت معك: