Co jest najważniejsze w elektronice?

Mnóstwo osób, w tym także elektryków i elektroników, uważa, że w elektronice najważniejsze są: napięcie, prąd oraz opór, czyli rezystancja. A to nasuwa wniosek, że fundamentem elektroniki jest prawo Ohma. Czy od tego należy zaczynać naukę elektroniki? A może to jest wprowadzająca w błąd pułapka?

Od czego należałoby zacząć naukę elektroniki? Czy od elektronu i protonu, od przyciągania i odpychania ładunków elektrycznych i prawa Coulomba? A może nie od ładunków, tylko od prądu (I), napięcia (U) i rezystancji (R), oraz od prawa Ohma? Ja zacząłem się interesować elektroniką w ósmej klasie podstawówki. Zaraz potem, trochę przez przypadek poszedłem do technikum elektronicznego. Ładunki, siły, pola – to do mnie długo nie trafiało i wydawało mi się, że to pusta teoria, nie mająca żadnego związku z elektroniczną praktyką. Natomiast zgodnie z przekonaniami ówczesnych hobbystów wydawało mi się, że najważniejsze są właśnie napięcie, prąd i opór. Dziś po ponad 40 latach wiem, że one NIE są najważniejsze! W elektronice najważniejsze są: energia, przepływ i przemiany energii, a także moc, sprawność, straty mocy w postaci ciepła i wzrost temperatury. Dziś jestem absolutnie przekonany, że naukę elektroniki warto rozpocząć właśnie od energii oraz mocy i sprawności, a nie od prądu i napięcia.

Czy prąd jest najważniejszy?

Mnóstwo osób uważa, że w elektronice prąd jest naj… najważniejszy. NIE! NIE! NIE!

Prąd jest co najwyżej naj… najłatwiejszy! Otóż najłatwiej zrozumieć właśnie pojęcie prądu elektrycznego (a przynajmniej tak się wydaje), bowiem według definicji, prąd elektryczny to uporządkowany ruch, przepływ ładunków elektrycznych lub nośników ładunku, czymkolwiek by one były. Prąd elektryczny porównywany jest często do przepływu wody. To proste i oczywiste: mamy jakiś przepływ, ruch. Coś się rusza, przepływa, działa, wywiera jakiś skutek… Nie widać problemu.

Nietrudno też przyswoić sobie pojęcie oporności (nieprecyzyjnie rozumianej rezystancji): jeżeli coś płynie (prąd, nośniki), to to coś może napotkać opór, zawadę, przeszkodę. Też wydaje się jasne i proste.

Gorzej z pojęciem napięcia. Intuicyjnie nie czujemy, czym jest napięcie elektryczne. Ale prawie każdy z nas dotknął językiem bieguny 9-woltowej baterii – bloczka (fotografia 1). Szczypie w język. Jeszcze bardziej szczypie w przypadku akumulatora 12-woltowego.

Podobny eksperyment z baterią 1,5-woltową (paluszkiem) albo z litową baterią 3-woltową udowodni, że przy niższym napięciu szczypania się nie czuje. UWAGA! Nie wolno przeprowadzać żadnych tego rodzaju eksperymentów z napięciem sieci energetycznej, bo tam napięcie wynosi 230 woltów i eksperyment skończyłoby się potwornym bólem, być może spaleniem fragmentu języka, a może nawet śmiercią!

W każdym razie wielu początkującym napięcie kojarzy sie ze szczypaniem języka. Ponieważ sens i definicja napięcia jako różnicy potencjałów są dość trudne, pojęcie napięcia jest w naszych umysłach spychane na dalszy plan i na placu boju pozostaje prąd. Tak jest na początku, ale u wielu osób takie wyobrażenie, że prąd jest najważniejszy, utrwala się na zawsze.

Ku ich szkodzie!

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze lutowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 2/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 2/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki