Elektronika na „chłopski rozum”?

Artykuł jest częścią Radiowej Oślej Łączki. Pokazuje dwa skrajne podejścia „elektronika – księgowego” oraz „elektronika zdroworozsądkowego”. Uzasadnia, dlaczego tak trudno jest zrozumieć „na chłopski rozum” elektronikę, a zwłaszcza technikę radiową. Wspomina o urzekającym pięknie matematyki.

W poprzednim artykule Cała prawda o elektronice, czy niedoskonałe modele? pokazałem, że na poszczególnych piętrach elektroniki wykorzystujemy różne modele i rozmaite wyobrażenia, po części wzajemnie sprzeczne. To jest jeden z powodów zamieszania, jakie wytworzyło się w głowach wielu elektroników. Ale są też inne powody. W poniższym artykule omawiam dwa główne podejścia do elektroniki. Jedno to „podejście księgowego”, drugie to podejście „zdroworozsądkowe”, od którego zaczniemy.

Podejście „na zdrowy rozum”

Mnóstwo dociekliwych elektroników praktyków chce nie tylko uzyskać efekt w postaci działającego układu, ale też szczegółowo rozumieć „na zdrowy rozum” (common sense), jak i dlaczego właśnie tak działa jego układ. Chce znać oraz rozumieć uzasadnienie i wzajemne zależności.

I ktoś taki ma problem! Bo najpierw jest uczony w przedszkolu czy w podstawówce, że prąd elektryczny jest jak kulki popychane w rurce. Potem kto inny „objawia” mu, że „tak naprawdę” to nie kulki, tylko elektrony i że prąd jest jak przepływ wody pod ciśnieniem w rurach. Albo przepływ wody wskutek różnicy wysokości, jak na rysunku 1 (MikeRunCC By–SA 4.0).

To wiele wyjaśnia, ale potem też budzi rozmaite wątpliwości takiego dociekliwego elektronika. Budzi wątpliwości, których na podstawie analogii hydraulicznej nie da się wyjaśnić „na zdrowy rozum”. I co?

Są dwie główne możliwości, obie równie złe. Taki elektronik albo „odpuszcza” i pozostaje z fatalnym przekonaniem, że jest „za cienki”, żeby to zrozumieć, albo bez powodzenia nieustannie „kombinuje jak koń pod górę”, żeby jednak na podstawie analogii hydraulicznej jakoś je zrozumieć i wyjaśnić.

A to jest niemożliwe, bo analogia hydrauliczna to nie jest „cała prawda o elektronice”, tylko bardzo prymitywny model, ułatwiający zrozumienie wyłącznie najprostszych aspektów elektroniki.

Problem w tym, że opierając się na pojęciach prądu, napięcia, prawa Ohma i analogii hydraulicznej nie da się „na zdrowy rozum” wytłumaczyć trudniejszych aspektów elektroniki. I powodem wcale nie są ograniczone zdolności umysłowe elektronika, tylko niedoskonałość modelu hydraulicznego.

Potrzebny jest lepszy model. Dlaczego tylko model, a nie „cała prawda o elektronice”?

Otóż dlatego tylko model, że „całej prawdy o elektronice i elektryczności” jeszcze nie znamy, a to co wiemy, jest nieprawdopodobnie skomplikowane.

Właśnie dlatego potrzebny jest model lepszy od analogii hydraulicznej. Lepszy, ale w przypadku techniki radiowej jest to model oparty na koncepcjach Faradaya i na teorii Maxwella. A to jest dość trudne do zrozumienia. Zwłaszcza wyobrażenia, czy raczej koncepcja pola elektrycznego i magnetycznego w próżni. I tu ma kłopot każdy, kto chce zrozumieć elektronikę „na zdrowy rozum”, a może nawet „na chłopski rozum”, czyli bez zagłębiania się w teorię, matematykę i wzory. Bowiem na 3. piętrze elektroniki niezbędny jest dość trudny dziś do zrozumienia „model oparty na Maxwellu”.

Podejście „elektronika – księgowego”

I tu dużo łatwiej mają elektronicy o „podejściu księgowego”. Księgowy, dawniej nazywany buchalterem, skoncentrowany jest na księgach rozrachunkowych. Dla niego najważniejsze jest, żeby na koniec miesiąca bilans się zgadzał. Dla księgowego nie ma specjalnej różnicy, czy pracuje w fabryce gwoździ, fabryce autobusów czy w firmie informatycznej. Najważniejsze, żeby bilans się zgadzał. Liczą się cyferki i właściwe przeprowadzenie operacji matematycznych.

W elektronice można mówić o bilansie energii, a raczej o zasadzie zachowania energii, a także o zasadzie zachowania ładunku, ale to odrębne (ważne) zagadnienia. Teraz mówimy o czymś innym.

Otóż podejście elektronika – księgowego polega na tym, że nie pyta on: a dlaczego?, z czego to wynika?, a co byłoby gdyby..? Księgowy nie interesuje się praktycznymi szczegółami dotyczącymi produkowanych w firmie czy to gwoździ, czy autobusów, czy programów komputerowych. Księgowy poznał pewne reguły i formuły matematyczne i wykorzystuje je do obliczeń. Ważne jest, żeby przychody i wydatki właściwie zaksięgować oraz żeby wyniki rachunków były prawidłowe.

Podobnie elektronik o podejściu księgowego nie pyta o szczegóły budowy i działania. Elektronik – księgowy być może nigdy w życiu nie miał i nie będzie miał w ręku lutownicy. Być może nigdy w życiu nie zbuduje jakiegokolwiek układu elektronicznego. A może mieć mnóstwo wiedzy o elektronice – o elementach, układach elektronicznych i prawach nimi rządzących. On wie, że rządzą nimi określone zasady fizyczne, opisane mniej i bardziej skomplikowanymi wzorami matematycznymi. I nie zagłębia się w zasady fizyki, tylko cieszy się, że potrafi to opisać wzorami matematycznymi. I nie przejmuje się, że inni pogardliwie nazywają go niepoprawnym teoretykiem.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze grudniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 12/2024). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz 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 12/2024 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 12/2024.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (weTransfer) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.