Podstawy elektroniki w pigułce?

W poniższym artykule zawarta jest dość obszerna odpowiedź na tytułowe pytanie: czy można przedstawić fundamenty elektroniki w pigułce. Opowiadam w nim, z jakich dwóch głównych powodów nie ma i niestety nie może być czegoś takiego jak „elektronika w pigułce”, bo będą to co najwyżej okruchy.

W poprzednim artykule tej serii oraz w filmie B005 pokazałem, że prędkość prądu elektrycznego jest ślimaczo niska, natomiast jednocześnie prędkość przekazywania energii jest pioruńsko szybka. Eksperyment z transformatorem, będący współczesną realizacją fundamentalnych odkryć Faradaya, oraz eksperyment z przepływem prądu przez kondensatory udowodniły, że przynajmniej na części drogi
między źródłem a obciążeniem energia elektryczna ewidentnie przekazywana jest bezprzewodowo.

Komentarze do filmu pokazały, że mnóstwo osób zupełnie nie rozumie tych zagadnień i nadal tkwi „po uszy” w starych wyobrażeniach z początków XIX wieku. Jak wytłumaczyć takim osobom, że jest zupełnie inaczej? jak pokazać im (kwint)esencję – to co najważniejsze, czyli „elektronikę w pigułce”?

Dlaczego nie ma „elektroniki w pigułce”?

Niestety, z dwóch głównych powodów absolutnie niemożliwa jest realizacja hasła „elektronika w pigułce”, czyli zebranie i przedstawienie zasad elektroniki w sposób prosty, zwięzły i szybki:

– elektronika to ogromnie szeroka dziedzina,
– elektronika to bardzo tajemnicza dziedzina, a wszystkich szczegółów jej dotyczących nie rozumie NIKT na świecie. Nawet najlepsi naukowcy!

Zrozumienie „całej elektroniki” jest niemożliwe, bo to temat zbyt obszerny, a zrozumienie trudniejszych szczegółów wymaga znajomości wyższej matematyki. Dlatego też elektroniki nie można się nauczyć szybko. Elektronikę można i naprawdę warto poznawać, ale tylko stopniowo. Ponadto jest też inny, w sumie dużo gorszy problem!

Naukowcy badają elektryczność już dobrze ponad 200 lat i… nadal nie wiadomo, czym ona naprawdę jest i jakie są fundamenty elektroniki!

Tak! W elektronice wykorzystywane są zasady i odkrycia fizyki. A im bardziej fizycy badają zagadnienia związane z elektrycznością i elektroniką, tym bardziej dziwne i trudne się to okazuje.

Tak dziwne, że trudno to wyjaśnić inaczej, niż za pomocą wzorów matematycznych, ponieważ w naszym codziennym życiu nie spotykamy się z czymś podobnym, do czego moglibyśmy porównać „zjawiska elektryczne”. Elektryczność od początku była tajemnicza, o czym pisałem w kilku artykułach i moich filmach „historycznych”. Co ciekawe, po 200 latach nadal pozostaje, a nawet okazała się jeszcze bardziej tajemnicza, niż można było przypuszczać.

A przecież elektryczność wykorzystujemy dziś powszechnie, nie rozumiejąc w pełni jej natury i istoty. Trzeba też o niej uczyć początkujących, w tym osoby bardzo młode. I właśnie po pierwsze nie znając „całej prawdy o elektryczności” i po drugie mając na uwadze ograniczenia początkujących, w procesie nauczania wykorzystujemy rozmaite uproszczone wyobrażenia i analogie. Niektóre są bardzo, a nawet za bardzo, uproszczone. Ale tak jest „od zawsze” i temu nie należy się dziwić.

Oto przykład: z informacji przekazywanych w szkole można wywnioskować, że podstawą elektroniki jest prąd elektryczny, rozumiany jako uporządkowany ruch elektronów. Łatwo zrozumieć pojęcie prądu elektrycznego jako uporządkowanego ruchu elektronów (rysunek 1), ale mało kto rozumie pojęcie napięcia elektrycznego. Do napięcia wrócę w następnym artykule i filmie tej serii, a na razie omówmy prąd.

Co to jest elektron i prąd elektryczny?

Ale i z prądem elektrycznym jest ogromny kłopot. Otóż najpierw mówi się, że prąd elektryczny płynie w przewodach tak, jak można popychać rząd kul, np. piłeczek w rurce lub jak płynie woda w ogrodowym wężu do podlewania. Inną, pod pewnymi względami znacznie lepszą, pod innymi dużo gorszą analogią jest połączenie kolejowe w formie pętli między kopalnią węgla i fabryką (rysunek 2 – fair use).

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze styczniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2025). 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 1/2025 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 – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/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 1/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) 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.