ΗΥ-121: Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Γιώργος Δημητρακόπουλος Βασικές Αρχές Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ηλεκτρικό ρεύμα Το ρεύμα είναι αποτέλεσμα της κίνησης των ηλεκτρονίων. Το στοιχειώδες φορτίο του ηλεκτρονίου q e είναι ίσο με -1.602x10 -19 C (C – Coulomb - μονάδα μέτρησης φορτίου). Αντίστοιχα τα πρωτόνια φέρουν θετικό φορτίο και ίσο με +1.602x10 -19 C. Η θετική φορά του ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό θεωρούμε ότι ορίζεται από την κατεύθυνση των θετικά φορτισμένων σωματιδίων. Είναι αντίθετή δηλαδή της πραγματικής κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων που είναι αρνητικά φορτισμένα. Ένταση ρεύματος Η ένταση του ρεύματος ορίζεται ως ο ρυθμός αλλαγής του φορτίου στη μονάδα του χρόνου. Η μονάδα μέτρησης της έντασης του ρεύματος είναι το Ampere (A). Για μια δεδομένη μεταβολή του φορτίου ΔQ στη μονάδα του χρόνου το ρεύμα Ι ισούται με Ι = ΔQ Dt Διαφορά δυναμικού Για να κινηθούν τα ηλεκτρόνια απαιτείται η παραγωγή κάποιου έργου. Ο λόγος της ενέργειας που δαπανάται για να μεταφερθεί μια στοιχειώδης μονάδα φορτίου μεταξύ δύο σημείων Α και Β ονομάζεται διαφορά δυναμικού (ή τάση) μεταξύ των Α και Β και συμβολίζεται ως V ΑΒ . V AB =V A −V B = Energy Q To πρόσημο της διαφοράς δυναμικού υποδηλώνει αν η ενέργεια δαπανάται ή προσφέρεται στα φορτισμένα σωματίδια. Η μονάδα μέτρησης της διαφοράς δυναμικού είναι το Volt (V). Ηλεκτρικές πηγές Για να προσφέρουμε την απαιτούμενη ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία ροής ρεύματος σε έναν αγωγό χρειαζόμαστε κάποιας μορφής ηλεκτρική πηγή. Οι πηγές μετατρέπουν μια άλλη μορφή ενέργεια σε ηλεκτρική. Οι ηλεκτρικές πηγές χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: Στις πηγές τάσης και στις πηγές ρεύματος. Αρχικά θα αναφερθούμε στις ιδανικές και ανεξάρτητες πηγές τάσης και ρεύματος. Η πηγή μεταφέρει ενέργεια προς το φορτίο (load) 1 . Ιδανική πηγή τάσης Η ιδανική πηγή τάσης παρέχει την καθορισμένη διαφορά δυναμικού u s μεταξύ των ακροδεκτών της ανεξάρτητα από το ρεύμα που τη διαρρέει. Το ποσό του ρεύματος καθορίζεται από τα στοιχεία που συνδέονται στα άκρα της. Σε αυτή τη φάση θεωρούμε πως η πηγή είναι χρονικά αμετάβλητη (η τάση στα άκρα της δε μεταβάλλεται συναρτήσει του χρόνου). Κάνουμε την απλή σύμβαση πως η φορά του ρεύματος που διαρρέει την πηγή δείχνει από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο της πηγής. 1 Με τον όρο φορτίο εννούμε ένα στοιχείο το οποίο καταναλώνει ενέργεια και δεν πρέπει να συγχέεται με το φορτίο των σωματιδίων. 1 Πανεπιστήμιο Κρήτης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Άνοιξη 2008