Электронные схемы элементов: Электронные формулы атомов химических элементов (109)

Содержание

Электронные формулы атомов химических элементов (109)

№ эл-та	Химический знак	Название элемента	Электронная формула
1	H	водород	1s ¹
2	He	гелий	1s ²
II период
3	Li	литий	1s ²2s ¹
4	Be	бериллий	1s ²2s ²
5	B	бор	1s ²2s ²2p ¹
6	C	углерод	1s ²2s ²2p ²
7	N	азот	1s ²2s ²2p ³
8	O	кислород	1s ²2s ²2p ⁴
9	F	фтор	1s ²2s ²2p ⁵
10	Ne	неон	1s ²2s ²2p ⁶
III период
11	Na	натрий	1s ²2s ²2p ⁶3s ¹
12	Mg	магний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²
13	Al	алюминий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p¹
14	Si	кремний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p²
15	P	фосфор	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p³
16	S	сера	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁴
17	Cl	хлор	1s ²2s ² 2p ⁶3s ²3p⁵
18	Ar	аргон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶
IV период
19	K	калий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹
20	Ca	кальций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²
21	Sc	скандий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹
22	Ti	титан	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d²
23	V	ванадий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d³
24	Cr	хром	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹3d⁵
25	Mn	марганец	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁵
26	Fe	железо	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁶
27	Co	кобальт	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁷
28	Ni	никель	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁸
29	Cu	медь	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹3d¹⁰
30	Zn	цинк	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰
31	Ga	галлий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p¹
32	Ge	германий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p²
33	As	мышьяк	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p³
34	Se	селен	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁴
35	Br	бром	1s ²2s ²2p ⁶ 3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁵
36	Kr	криптон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶
V период
37	Rb	рубидий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹
38	Sr	стронций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²
39	Y	иттрий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹
40	Zr	цирконий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d²
41	Nb	ниобий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁴
42	Mo	молибден	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁵
43	Tc	технеций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d⁵
44	Ru	рутений	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁷
45	Rh	родий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁸
46	Pd	палладий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s⁰4d¹⁰
47	Ag	серебро	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰
48	Cd	кадмий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰
49	In	индий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p¹
50	Sn	олово	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰ 4p⁶5s²4d¹⁰5p²
51	Sb	сурьма	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²²4d¹⁰5p³
52	Te	теллур	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁴
53	I	йод	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁵
54	Xe	ксенон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶
VI период
55	Cs	цезий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹
56	Ba	барий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²
57	La	лантан	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²5d¹
58	Ce	церий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f²
59	Pr	празеодим	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f³
60	Nd	неодим	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁴
61	Pm	прометий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁵
62	Sm	самарий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁶
63	Eu	европий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁷
64	Gd	гадолиний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁷5d¹
65	Tb	тербий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f⁹
66	Dy	диспрозий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁰
67	Ho	гольмий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹¹
68	Er	эрбий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹²
68	Tm	тулий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹³
70	Yb	иттербий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴
71	Lu	лютеций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹
72	Hf	гафний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d²
73	Ta	тантал	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d³
74	W	вольфрам	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁴
75	Re	рений	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁵
76	Os	осмий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁶
77	Ir	иридий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁷
78	Pt	платина	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹4f¹⁴5d⁹
79	Au	золото	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹4f¹⁴5d¹⁰
80	Hg	ртуть	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰
81	Tl	таллий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p¹
82	Pb	свинец	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p²
83	Bi	висмут	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p³
84	Po	полоний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁴
85	At	астат	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁵
86	Rn	радон	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶
VII период
87	Fr	франций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s¹
88	Ra	радий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²
89	Ac	актиний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d¹
90	Th	торий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d²5f⁰
91	Pa	протактиний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f²6d¹
92	U	уран	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f³6d¹
93	Np	нептуний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁴6d¹
94	Pu	плутоний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁵6d¹
95	Am	америций	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁷
96	Cm	кюрий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁷6d¹
97	Bk	берклий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁸6d¹
98	Cf	калифорний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁰
99	Es	эйнштейний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹¹
100	Fm	фермий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹²
101	Md	менделеевий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹³
102	No	нобелий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴
103	Lr	лоуренсий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹
104	Rf	резерфордий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d²
105	Db	дубний	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d³
106	Sg	сиборгий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁴
107	Bh	борий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁵
108	Hs	хассий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁶
109	Mt	мейтнерий	1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d⁷
Обозначения элементов:
s-элементы	p-элементы	d-элементы	f-элементы

Элементы электронных схем – Пособие по электротехнике

Современные электронные схемы содержат в качестве нелинейных элементов большое количество функциональных компонентов, основанных на использовании свойств полупроводниковых материалов.

Полупроводниковые материалы (германий, кремний) по своему удельному электрическому сопротивлению ρ занимают место между проводниками и диэлектриками (ρ=10^-3…10⁸Ом-см). Разная величина проводимости у металлов, полупроводников и диэлектриков обусловлена разной величиной энергии, которую надо затратить на то, чтобы освободить валентный электрон от связей с атомами, расположенными в узлах кристаллической решетки. Причем проводимость полупроводников в значительной степени зависит от наличия примесей и температуры.

В полупроводниках присутствуют подвижные носители зарядов двух типов: отрицательные электроны и положительные дырки.

Чистые (собственные) полупроводники в полупроводниковых приборах практически не применяются, так как обладают малой проводимостью и не обеспечивают односторонней проводимости. Подвижные носители заряда в собственных полупроводниках возникают обычно в результате термогенерации. Техническое применение получили так называемые примесные полупроводники, в которых в зависимости от рода введенной примеси преобладает либо электронная, либо дырочная проводимость. В зависимости от типа проводимости (основных носителей заряда) полупроводники подразделяются на полупроводники р-типа (дырочного типа) и n-типа (электронного типа). Концентрация основных носителей определяется концентрацией примеси и практически не зависит от температуры, так как уже при комнатной температуры все атомы примеси ионизированы, а число основных носителей, возникающих за счет генерации пар электрон-дырка, пренебрежительно мало по сравнению с общим числом основных носителей. В то же время концентрация неосновных носителей мала и сильно зависит от температуры, увеличиваясь в 2-3 раза при увеличении температуры на каждые 10°С.

Рассматриваемые электронные приборы представлены
на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Классификация электронных полупроводниковых приборов

Основные элементы электроники

В подавляющем большинстве случаев электронные устройства, которые выполняют те или иные функции, являются не монолитными, а составленными из целого ряда отдельных деталей, которые соединены между собой по определенной, разработанной конструкторами, принципиальной схеме. То, какие именно электронные компоненты в том или ином устройстве применяются, зависит от целого ряда факторов, среди которых ведущую роль играет его функциональное назначение, сложность конструкции и та среда, в которой оно будет использоваться.

Те, кто изучал основы электроники, отлично знают, что под радиоэлектронной аппаратурой понимаются такие устройства или же их совокупности, для изготовления которых применяются разнообразные электронные компоненты. При этом среди них центральное место занимают функциональные элементы электроники, которые есть в абсолютно любой конструкции такого рода.

Все электронные компоненты, которые применяются в каких-либо устройствах, чаще всего изготавливаются в заводских условиях на основе определенных стандартов и технических условий, а также обладают законченной формой и определенным видом.

Конструктивные элементы

Те элементы, которые присутствуют в конструкции различного рода специализированных электронных устройств и применяются для того, чтобы механически соединять их отдельные элементы, а также направлять и передавать движение (например, планки, скобы, оси, шестерни, валы, колеса, подшипники и т.п.) принято именовать конструктивными элементами (или же конструктивными деталями).

Вспомогательные элементы

Существуют также и так называемые вспомогательные элементы электроники. Их главной отличительной особенностью является то, что они сочетают выполнение электрических операций с механическими. Основы электроники гласят о том, что к таковым относятся реле, переключатели, штепсельные разъемы, электродвигатели. Строго говоря, вспомогательные элементы являются изделиями, относящимися к сфере точной механики.

Элементы электрических схем

Очень многие электронные компоненты относятся к третьей категории компонентов, которые являются составными частями различных электрических схем. Специалисты нередко именуют их элементами схемы, а относятся к ним разнообразные электронные и полупроводниковые приборы, трансформаторы, катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы. Следует заметить, что они могут иметь довольно сложную конструкцию, однако при этом разделение на отдельные части, которые имеют самостоятельное функциональное назначение, не допускается.

Компоненты общего применения

Основы электроники гласят также о том, что в этой сфере широко распространены и так называемые компоненты общего применения, к которым относят конденсаторы, резисторы, а также отдельные виды моточных изделий.

Типовые элементы электроники

Поскольку элементы общего применения в силу своей высокой востребованности производятся в массовом порядке, они тщательно стандартизованы и нормализованы. Разработанная для их конструирования и изготовления нормативная документация содержит в себе размеры, качественные и технико-экономические показатели, которым эти изделия в обязательном порядке должны соответствовать. Эти электронные компоненты конструкторы подбирают по характеристикам и параметрам, описывающим их свойства при различных условиях эксплуатации, в том числе и при неблагоприятных механических, климатических и температурных воздействиях.

Специальные элементы

Электронные компоненты, проектирование которых производится со строгим учетом особенностей тех электрических схем, в которых им придется функционировать, называются специальными. Они не подвергаются стандартизации и широкой нормализации.

Все элементы электроники характеризуются целым набором различных электрических параметров. Среди них основными специалисты считают следующие: те, которые характеризуют стабильность, надежность и потери; те, которые позволяют оценить способность переносить длительные воздействия электрических нагрузок; те, которые определяют пределы допускаемых отклонений и номинальные значения их величин.

1.1.1. Строение электронных оболочек атомов химических элементов.

Химия — наука о веществах, их свойствах и превращениях.

Химическими веществами называют то, из чего состоит окружающий нас мир.

Свойства каждого химического вещества делятся на два типа: это химические, которые характеризуют его способность образовывать другие вещества, и физические, которые объективно наблюдаются и могут быть рассмотрены в отрыве от химических превращений. Так, например, физическими свойствами вещества являются его агрегатное состояние (твердое, жидкое или газообразное), теплопроводность, теплоемкость, растворимость в различных средах (вода, спирт и др.), плотность, цвет, вкус и т.д.

Превращения одних химических веществ в другие вещества называют химическими явлениями или химическими реакциями. Следует отметить, что существуют также и физические явления, которые, очевидно, сопровождаются изменением каких-либо физических свойств вещества без его превращения в другие вещества. К физическим явлениям, например, относятся плавление льда, замерзание или испарение воды и др.

О том, что в ходе какого-либо процесса имеет место химическое явление, можно сделать вывод, наблюдая характерные признаки химических реакций, такие как изменение цвета, образование осадка, выделение газа, выделение теплоты и (или) света.

Так, например, вывод о протекании химических реакций можно сделать, наблюдая:

— образование осадка при кипячении воды, называемого в быту накипью;

— выделение тепла и света при горении костра;

— изменение цвета среза свежего яблока на воздухе;

— образование газовых пузырьков при брожении теста и т.д.

Мельчайшие частицы вещества, которые в процессе химических реакций практически не претерпевают изменений, а лишь по-новому соединяются между собой, называются атомами.

Сама идея о существовании таких единиц материи возникла еще в древней Греции в умах античных философов, что собственно и объясняет происхождение термина «атом», поскольку «атомос» в буквальном переводе с греческого означает «неделимый».

Тем не менее, вопреки идее древнегреческих философов, атомы не являются абсолютным минимумом материи, т.е. сами имеют сложное строение.

Каждый атом состоит из так называемых субатомных частиц – протонов, нейтронов и электронов, обозначаемых соответственно символами p⁺, n^o и e⁻. Надстрочный индекс в используемых обозначениях указывает на то, что протон имеет единичный положительный заряд, электрон – единичный отрицательный заряд, а нейтрон заряда не имеет.

Что касается качественного устройства атома, то у каждого атома все протоны и нейтроны сосредоточены в так называемом ядре, вокруг которого электроны образуют электронную оболочку.

Протон и нейтрон обладают практически одинаковыми массами, т.е. m_p ≈ m_n , а масса электрона почти в 2000 раз меньше массы каждого из них, т.е. m_p/m_e ≈ m_n/m_e ≈ 2000.

Поскольку фундаментальным свойством атома является его электронейтральность, а заряд одного электрона равен заряду одного протона, из этого можно сделать вывод о том, что количество электронов в любом атоме равно количеству протонов.

Так, например, в таблице ниже представлен возможный состав атомов:

	атом₁	атом₂	атом₃	атом₄
ядро	1p⁺	1p⁺, 1n⁰	4p⁺, 3n⁰	4p⁺, 4n⁰
оболочка	1e⁻	1e⁻	4e⁻	4e⁻

Вид атомов с одинаковым зарядом ядер, т.е. с одинаковым числом протонов в их ядрах, называют химическим элементом. Таким образом, из таблицы выше можно сделать вывод о том, что атом1 и атом2 относятся в одному химическому элементу, а атом3 и атом4 — к другому химическому элементу.

Каждый химический элемент имеет свое название и индивидуальный символ, который читается определенным образом. Так, например, самый простой химический элемент, атомы которого содержат в ядре только один протон, имеет название «водород» и обозначается символом «Н», что читается как «аш», а химический элемент с зарядом ядра +7 (т.е. содержащий 7 протонов) — «азот», имеет символ «N» , который читается как «эн».

Как можно заметить из представленной выше таблицы, атомы одного химического элемента могут отличаться количеством нейтронов в ядрах.

Атомы, относящиеся к одному химическому элементу, но имеющие разное количество нейтронов и, как следствие массу, называют изотопами.

Так, например, химический элемент водород имеет три изотопа – ¹Н, ²Н и ³Н. Индексы 1, 2 и 3 сверху от символа Н означают суммарное количество нейтронов и протонов. Т.е. зная, что водород – это химический элемент, который характеризуется тем, что в ядрах его атомов находится по одному протону, можно сделать вывод о том, что в изотопе ¹Н вообще нет нейтронов (1-1=0), в изотопе ²Н – 1 нейтрон (2-1=1) и в изотопе ³Н – два нейтрона (3-1=2). Поскольку, как уже было сказано, нейтрон и протон имеют одинаковые массы, а масса электрона по сравнению с ними пренебрежимо мала, это значит, что изотоп ²Н практически в два раза тяжелее изотопа ¹Н, а изотоп ³Н — и вовсе в три раза. В связи с таким большим разбросом масс изотопов водорода изотопам ²Н и ³Н даже были присвоены отдельные индивидуальные названия и символы, что не характерно больше ни для одного другого химического элемента. Изотопу ²Н дали название дейтерий и присвоили символ D, а изотопу ³Н дали название тритий и присвоили символ Т.

Если принять массу протона и нейтрона за единицу, а массой электрона пренебречь, фактически верхний левый индекс помимо суммарного количества протонов и нейтронов в атоме можно считать его массой, в связи с чем этот индекс называют массовым числом и обозначают символом А. Поскольку за заряд ядра любого атома отвечают протоны, а заряд каждого протона условно считается равным +1, количество протонов в ядре называют зарядовым числом (Z). Обозначив количество нейтронов в атоме буквой N, математически взаимосвязь между массовым числом, зарядовым числом и количеством нейтронов можно выразить как:

Согласно современным представлениям, электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Он обладает свойствами как частицы, так и волны. Подобно частице, электрон имеет массу и заряд, но в то же время поток электронов, подобно волне, характеризуется способностью к дифракции.

Для описания состояния электрона в атоме используют представления квантовой механики, согласно которым электрон не имеет определенной траектории движения и может находиться в любой точке пространства, но с разной вероятностью.

Область пространства вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение электрона, называется атомной орбиталью.

Атомная орбиталь может обладать различной формой, размером и ориентацией. Также атомную орбиталь называют электронным облаком.

Графически одну атомную орбиталь принято обозначать в виде квадратной ячейки:

Квантовая механика имеет крайне сложный математический аппарат, поэтому в рамках школьного курса химии рассматриваются только лишь следствия квантово-механической теории.

Согласно этим следствиям, любую атомную орбиталь и находящийся на ней электрон полностью характеризуют 4 квантовых числа.

Главное квантовое число – n — определяет общую энергию электрона на данной орбитали. Диапазон значений главного квантового числа – все натуральные числа, т.е. n = 1,2,3,4, 5 и т.д.
Орбитальное квантовое число — l – характеризует форму атомной орбитали и может принимать любые целочисленные значения от 0 до n-1, где n, напомним, — это главное квантовое число.

Орбитали с l = 0 называют s-орбиталями. s-Орбитали имеют сферическую форму и не обладают направленностью в пространстве:

Орбитали с l = 1 называются p-орбиталями. Данные орбитали обладают формой трехмерной восьмерки, т.е. формой, полученной вращением восьмерки вокруг оси симметрии, и внешне напоминают гантель:

Орбитали с l = 2 называются d-орбиталями, а с l = 3 – f-орбиталями. Их строение намного более сложное.

3) Магнитное квантовое число – m_l – определяет пространственную ориентацию конкретной атомной орбитали и выражает проекцию орбитального момента импульса на направление магнитного поля. Магнитное квантовое число m_l соответствует ориентации орбитали относительно направления вектора напряженности внешнего магнитного поля и может принимать любые целочисленные значения от –l до +l, включая 0, т.е. общее количество возможных значений равно (2l+1). Так, например, при l = 0 m_l = 0 (одно значение), при l = 1 m_l = -1, 0, +1 (три значения), при l = 2 m_l = -2, -1, 0, +1, +2 (пять значений магнитного квантового числа) и т.д.

Так, например, p-орбитали, т.е. орбитали с орбитальным квантовым числом l = 1, имеющие форму «трехмерной восьмерки», соответствуют трем значениям магнитного квантового числа (-1, 0, +1), что, в свою очередь, соответствует трем перпендикулярным друг другу направлениям в пространстве.

4) Спиновое квантовое число (или просто спин) — m_s — условно можно считать отвечающим за направление вращения электрона в атоме, оно может принимать значения . Электроны с разными спинами обозначают вертикальными стрелками, направленными в разные стороны: ↓ и ↑.

Совокупность всех орбиталей в атоме, имеющих одно и то же значение главного квантового числа, называют энергетическим уровнем или электронной оболочкой. Любой произвольный энергетический уровень с некоторым номером n состоит из n² орбиталей.

Множество орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа и орбитального квантового числа представляет собой энергетический подуровень.

Каждый энергетический уровень, которому соответствует главное квантовое число n, содержит n подуровней. В свою очередь, каждый энергетический подуровень с орбитальным квантовым числом l, состоит из (2l+1) орбиталей. Таким образом, s-подуровень состоит из одной s-орбитали, p-подуровень – трех p-орбиталей, d-подуровень – пяти d-орбиталей, а f-подуровень — из семи f-орбиталей. Поскольку, как уже было сказано, одна атомная орбиталь часто обозначается одной квадратной ячейкой, то s-, p-, d- и f-подуровни можно графически изобразить следующим образом:

Каждой орбитали соответствует индивидуальный строго определенный набор трех квантовых чисел n, l и m_l.

Распределение электронов по орбиталям называют электронной конфигурацией.

Заполнение атомных орбиталей электронами происходит в соответствии с тремя условиями:

Принцип минимума энергии: электроны заполняют орбитали, начиная с подуровня с наименьшей энергией. Последовательность подуровней в порядке увеличения их энергий выглядит следующим образом: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Для того чтобы проще запомнить данную последовательность заполнения электронных подуровней, весьма удобна следующая графическая иллюстрация:

Принцип Паули: на каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

Если на орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, а если два, то их называют электронной парой.

Правило Хунда: наиболее устойчивое состояние атома является такое, при котором в пределах одного подуровня атом обладает максимально возможным числом неспаренных электронов. Такое наиболее устойчивое состояние атома называется основным состоянием.

Фактически вышесказанное означает то, что, например, размещение 1-го, 2-х, 3-х и 4-х электронов на трех орбиталях p-подуровня будет осуществляться следующим образом:

Заполнение атомных орбиталей от водорода, имеющего зарядовое число равное 1, до криптона (Kr) с зарядовым числом 36 будет осуществляться следующим образом:

Подобное изображение порядка заполнения атомных орбиталей называется энергетической диаграммой. Исходя из электронных диаграмм отдельных элементов, можно записать их так называемые электронные формулы (конфигурации). Так, например, элемент с 15ю протонами и, как следствие, 15ю электронами, т.е. фосфор (P), будет иметь следующий вид энергетической диаграммы:

При переводе в электронную формулу атома фосфора примет вид:

₁₅P = 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Цифрами нормального размера слева от символа подуровня показан номер энергетического уровня, а верхними индексами справа от символа подуровня показано количество электронов на соответствующем подуровне.

Ниже приведены электронные формул первых 36 элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

период	№ элемента	символ	название	электронная формула
I	1	H	водород	1s¹
I	2	He	гелий	1s²
II	3	Li	литий	1s²2s¹
	4	Be	бериллий	1s²2s²
	5	B	бор	1s²2s²2p¹
	6	C	углерод	1s²2s²2p²
	7	N	азот	1s²2s²2p³
	8	O	кислород	1s²2s²2p⁴
	9	F	фтор	1s²2s²2p⁵
	10	Ne	неон	1s²2s²2p⁶
III	11	Na	натрий	1s²2s²2p⁶3s¹
	12	Mg	магний	1s²2s²2p⁶3s²
	13	Al	алюминий	1s²2s²2p⁶3s²3p¹
	14	Si	кремний	1s²2s²2p⁶3s²3p²
	15	P	фосфор	1s²2s²2p⁶3s²3p³
	16	S	сера	1s²2s²2p⁶3s²3p⁴
	17	Cl	хлор	1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
	18	Ar	аргон	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶
IV	19	K	калий	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹
	20	Ca	кальций	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²
	21	Sc	скандий	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹
	22	Ti	титан	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d²
	23	V	ванадий	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³
	24	Cr	хром	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵ здесь наблюдается проскок одного электрона с s на d подуровень
	25	Mn	марганец	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵
	26	Fe	железо	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶
	27	Co	кобальт	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁷
	28	Ni	никель	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁸
	29	Cu	медь	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰ здесь наблюдается проскок одного электрона с s на d подуровень
	30	Zn	цинк	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰
	31	Ga	галлий	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p¹
	32	Ge	германий	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p²
	33	As	мышьяк	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³
	34	Se	селен	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴
	35	Br	бром	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵
	36	Kr	криптон	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶

Как уже было сказано, в основном своем состоянии электроны в атомных орбиталях расположены согласно принципу наименьшей энергии. Тем не менее, при наличии пустых p-орбиталей в основном состоянии атома, нередко, при сообщении ему избыточной энергии атом можно перевести в так называемое возбужденное состояние. Так, например, атом бора в основном своем состоянии имеет электронную конфигурацию и энергетическую диаграмму следующего вида:

₅B = 1s²2s²2p¹

А в возбужденном состоянии (*), т.е. при сообщении некоторой энергии атому бора, его электронная конфигурация и энергетическая диаграмма будут выглядеть так:

₅B* = 1s²2s¹2p²

В зависимости от того, какой подуровень в атоме заполняется последним, химические элементы делят на s, p, d или f.

Нахождение s, p, d и f-элементов в таблице Д.И. Менделеева:

У s-элементов последний заполняемый s-подуровень. К данным элементам относятся элементы главных (слева в ячейке таблицы) подгрупп I и II групп.
У p-элементов заполняется p-подуровень. К p-элементам относят последние шесть элементов каждого периода, кроме первого и седьмого, а также элементы главных подгрупп III-VIII групп.
d-Элементы расположены между s – и p-элементами в больших периодах.
f-Элементы называют лантаноидами и актиноидами. Они вынесены вниз таблицы Д.И. Менделеева.

Электронные конфигурации простых ионов

Ионами называют частицы, имеющие либо положительный, либо отрицательный заряд. Ионы бывают простые и сложные. Простые ионы образованы одним химическим элементом, сложные – двумя или более элементами.

Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные ионы – анионами. Заряд иона обозначают надстрочным индексом, сначала указывая величину заряда, затем его знак. При этом в случае, если заряд иона по модулю равен единице, пишут только знак (+ или -).

Примеры простых ионов: Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, S^2-, I^— и т.д.
Примеры сложных ионов: SO₄^2-, NO₃^—, [AlF₆]^3- и т. д.

Рассмотрим детальнее простые ионы. Откуда у них может возникнуть заряд? Вспомним тот факт, что любой атом является электронейтральной частицей вследствие того, что количество отрицательно заряженных электронов в его оболочках равно количеству положительно заряженных протонов в его ядре.

Если мы «удалим» у атома часть электронов, то получим часть некомпенсированных положительных зарядов. При удалении части электронов у атома получим катион, при присоединении одного или нескольких электронов к атому получим анион.

Например, катион натрия Na⁺, от атома натрия Na⁰ отличает то, что частица Na⁺ содержит в себе на один электрон меньше чем, атом натрия. Для того чтобы записать электронную конфигурацию катиона натрия Na⁺, сначала вспомним, сколько электронов имеет атом натрия. Сделать мы это можем, взглянув на порядковый номер химического элемента в таблице Д.И. Менделеева. Натрий имеет порядковый номер 11, следовательно, его атом содержит 11 электронов, тогда катион натрия будет иметь на один электрон меньше, то есть 10 электронов.
Далее распределим 10 электронов по энергетическим подуровням, исходя из всех тех же принципов, что использовались для записи электронных конфигураций атомов:

Аналогично попробуем записать электронно-графическую формулу сульфид-иона S^2-. В таблице Д.И. Менделеева сера имеет порядковый номер, равный 16. Это значит, что атом серы S⁰ содержит 16 электронов. Отрицательный заряд иона серы равный 2- указывает на то, что у этого иона на два электрона больше, чем у атома серы, то есть 18 электронов. Тогда электронно-графическая формула и обычная электронная формула сульфид-иона S^2- будут иметь вид:

Мы поняли, как записать электронно-графическую (или обычную электронную) формулу иона, зная точное его обозначение. Однако, для того чтобы успешно сдать ЕГЭ, нам нужно уметь самим определять заряды ионов, которые склонны образовывать те или иные химические элементы. Причем уметь определять заряд наиболее устойчивых ионов мы обязаны только для элементов главных подгрупп.

Все очень просто, если учитывать, что атомы элементов главных подгрупп «хотят» получить электронную конфигурацию, как у ближайшего к ним по номеру в таблице атома благородного газа.

Например, определим, какой наиболее устойчивый ион образует магний. Смотрим в таблицу Д.И. Менделеева и видим, что ближайший по значению порядкового номера к нему благородный газ – неон. Атом неона содержит 10 электронов, значит и катион магния будет содержать 10 электронов, в то время как у обычного атома магния 12 электронов. Значит наиболее устойчивый катион магния будет иметь заряд 2+ (от 12 отнимаем 10), то есть мы можем обозначить его как Mg²⁺.

Установим формулу наиболее устойчивого иона хлора. Для этого снова смотрим в таблицу Д.И. Менделеева и видим, что ближайший по порядковому номеру благородный химический элемент — аргон. Атом аргона имеет 18 электронов, а атом хлора – 17 электронов. То есть наиболее устойчивый ион хлора содержит один «избыточный» электрон по сравнению с нейтральным атомом хлора. Таким образом, формулу наиболее устойчивого иона хлора можно записать как Cl^—.

Также есть еще один простой способ установления формул наиболее устойчивых ионов химических элементов, который заключается в том, чтобы попытаться найти их в ряду катионов и анионов таблицы растворимости. Если мы не находим анион соответствующего элемента, можно посмотреть на заряд его «родственника» по подгруппе. Например, в таблице растворимости мы не найдем ион кислорода, однако, в той же подгруппе, что и кислород, расположена сера, обозначение аниона которой мы легко находим в таблице растворимости – S^2-. Следовательно, и наиболее устойчивый ион кислорода мы можем записать как O^2-.

Как читать электронные схемы?

Учимся читать принципиальные электрические схемы

О том, как читать принципиальные схемы я уже рассказывал в первой части. Теперь хотелось бы раскрыть данную тему более полно, чтобы даже у новичка в электронике не возникало вопросов. Итак, поехали. Начнём с электрических соединений.

Не секрет, что в схеме какая-либо радиодеталь, например микросхема может соединяться огромным количеством проводников с другими элементами схемы. Для того чтобы высвободить место на принципиальной схеме и убрать “повторяющиеся соединительные линии” их объединяют в своеобразный “виртуальный” жгут – обозначают групповую линию связи. На схемах групповая линия связи обозначается следующим образом.

Вот взгляните на пример.

Как видим, такая групповая линия имеет большую толщину, чем другие проводники в схеме.

Чтобы не запутаться, куда какие проводники идут, их нумеруют.

На рисунке я отметил соединительный провод под номером 8. Он соединяет 30 вывод микросхемы DD2 и 8 контакт разъёма XP5. Кроме этого, обратите внимание, куда идёт 4 провод. У разъёма XP5 он соединяется не со 2 контактом разъёма, а с 1, поэтому и указан с правой стороны соединительного проводника. Ко 2-му же контакту разъёма XP5 подключается 5 проводник, который идёт от 33 вывода микросхемы DD2. Отмечу, что соединительные проводники под разными номерами электрически между собой не связаны, и на реальной печатной плате могут быть разнесены по разным частям платы.

Электронная начинка многих приборов состоит из блоков. А, следовательно, для их соединения применяются разъёмные соединения. Вот так на схемах обозначаются разъёмные соединения.

XP1 – это вилка (он же “Папа”), XS1 – это розетка (она же “Мама”). Всё вместе это “Папа-Мама” или разъём X1 (X2).

Также в электронных устройствах могут быть механически связанные элементы. Поясню, о чём идёт речь.

Например, есть переменные резисторы, в которые встроен выключатель. Об одном из таких я рассказывал в статье про переменные резисторы. Вот так они обозначаются на принципиальной схеме. Где SA1 – выключатель, а R1 – переменный резистор. Пунктирная линия указывает на механическую связь этих элементов.

Ранее такие переменные резисторы очень часто применялись в портативных радиоприёмниках. При повороте ручки регулятора громкости (нашего переменного резистора) сначала замыкались контакты встроенного выключателя. Таким образом, мы включали приёмник и сразу той же ручкой регулировали громкость. Отмечу, что электрического контакта переменный резистор и выключатель не имеют. Они лишь связаны механически.

Такая же ситуация обстоит и с электромагнитными реле. Сама обмотка реле и его контакты не имеют электрического соединения, но механически они связаны. Подаём ток на обмотку реле – контакты замыкаются или размыкаются.

Так как управляющая часть (обмотка реле) и исполнительная (контакты реле) могут быть разнесены на принципиальной схеме, то их связь обозначают пунктирной линией. Иногда пунктирную линию вообще не рисуют, а у контактов просто указывают принадлежность к реле (K1.1) и номер контактной группы (К1.1) и (К1.2).

Ещё довольно наглядный пример – это регулятор громкости стереоусилителя. Для регулировки громкости требуется два переменных резистора. Но регулировать громкость в каждом канале по отдельности нецелесообразно. Поэтому применяются сдвоенные переменные резисторы, где два переменных резистора имеют один регулирующий вал. Вот пример из реальной схемы.

На рисунке я выделил красным две параллельные линии – именно они указывают на механическую связь этих резисторов, а именно на то, что у них один общий регулирующий вал. Возможно, вы уже заметили, что эти резисторы имеют особое позиционное обозначение R4.1 и R4.2. Где R4 – это резистор и его порядковый номер в схеме, а 1 и 2 указывают на секции этого сдвоенного резистора.

Также механическая связь двух и более переменных резисторов может указываться пунктирной линией, а не двумя сплошными.

Отмечу, что электрически эти переменные резисторы не имеют контакта между собой. Их выводы могут быть соединены только в схеме.

Не секрет, что многие узлы радиоаппаратуры чувствительны к воздействию внешних или “соседствующих” электромагнитных полей. Особенно это актуально в приёмопередающей аппаратуре. Чтобы защитить такие узлы от воздействия нежелательных электромагнитных воздействий их помещают в экран, экранируют. Как правило, экран соединяют с общим проводом схемы. На схемах это отображается вот таким образом.

Здесь экранируется контур 1T1, а сам экран изображается штрих-пунктирной линией, который соединён с общим проводом. Экранирующим материалом может быть алюминий, металлический корпус, фольга, медная пластина и т.д.

А вот таким образом обозначают экранированные линии связи. На рисунке в правом нижнем углу показана группа из трёх экранированных проводников.

Похожим образом обозначается и коаксиальный кабель. Вот взгляните на его обозначение.

В реальности экранированый провод (коаксиальный) представляет собой проводник в изоляции, который снаружи покрыт или обмотан экраном из проводящего материала. Это может быть медная оплётка или покрытие из фольги. Экран, как правило, соединяют с общим проводом и тем самым отводят электромагнитные помехи и наводки.

Повторяющиеся элементы.

Бывают нередкие случаи, когда в электронном устройстве применяются абсолютно одинаковые элементы и загромождать ими принципиальную схему нецелесообразно. Вот, взгляните на такой пример.

Здесь мы видим, что в схеме присутствуют одинаковые по номиналу и мощности резисторы R8 – R15. Всего 8 штук. Каждый из них соединяет соответствующий вывод микросхемы и четырёхразрядный семисегментный индикатор. Чтобы не указывать эти повторяющиеся резисторы на схеме их просто заменили жирными точками.

Ещё один пример. Схема кроссовера (фильтра) для акустической колонки. Обратите внимание на то, как вместо трёх одинаковых конденсаторов C1 – C3 на схеме указан лишь один конденсатор, а рядом отмечено количество этих конденсаторов. Как видно из схемы, данные конденсаторы необходимо соединить параллельно, чтобы получить общую ёмкость 3 мкФ.

Аналогично и с конденсаторами C6 – C15 (10 мкФ) и C16 – C18 (11,7 мкФ). Их необходимо соединить параллельно и установить на место обозначенных конденсаторов.

Следует отметить, что правила обозначения радиодеталей и элементов на схемах в зарубежной документации несколько иные. Но, человеку, получившему хотя бы базовые знания по данной теме разобраться в них будет гораздо проще.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Урок 30. от электронной структуры атома к прогнозированию свойств веществ – Естествознание – 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 30. От электронной структуры атома к прогнозированию свойств веществ

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Как отличаются классическая атомно-молекулярная теория от атомной теории Дальтона.
Каково электронное строение атома и принципы заполнения электронной оболочки
Как утверждение атомно-молекулярной теории повлияло на понимание свойств веществ.

Глоссарий по теме:

Побочное квантовое число (l) – уточняет запас энергии электрона, что ведет к делению энергетического уровня на подуровни, а также определяет форму электронного облака.

Магнитное квантовое число (ml) – определяет положение электронного облака в пространстве.

Спиновое квантовое число (ms) – определяет спин электрона, то есть направление его движения вокруг своей оси.

Атомная орбиталь – это состояние электрона в атоме, характеризующееся определенным набором значений главного, побочного и магнитного квантовых чисел (то есть определенным размером, формой и пространственным расположением электронного облака).

Принцип наименьшей энергии: в первую очередь электрон поступает на атомную орбиталь с наименьшей энергией.

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел (см. спиновое квантовое число).

Правило Хунда: при наличии на подуровне нескольких атомных орбиталей электроны сначала располагаются по одному на каждой из свободных орбиталей. После заполнения одним электроном всех орбиталей подуровня они пополняются электронами с противоположными спинами.

Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10^-9 метра).

Обязательная литература:

1. Книга для чтения по неорганической химии: Книга для учащихся: В 2-х частях. / Сост. В. А. Крицман. – 3-е изд., перераб. Ч. I. М.: Просвещение, 1993. С. 55 – 68.

2. Энциклопедический словарь юного химика / Сост. В. А. Крицман,

В. В. Станцо. – 2-е изд., испр. М.: Педагогика, 1990. С. 32 – 36. (1-е изд. – 1982).

Дополнительная литература:

3. Становление химии как науки (Всеобщая история химии). / Под ред.

Ю. И. Соловьева. М.: Наука, 1983. С. 298 – 309.

4. «Нанотехнологии. Азбука для всех». Сборник статей под редакцией Ю. Третьякова, М., Физматлит, 2007.

5. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. «Наноструктурные материалы», М., Академия, 2005.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Идея структурной организации вещества волновала умы мыслителей и ученых с древних времен.

Разгадав структуру или строение вещества, найдя зависимость между строением и свойствами, можно прогнозировать и создавать вещества с заданными свойствами. Как же это осуществляется?

Родоначальником классического атомно-молекулярного учения является великий русский ученый М.В.Ломоносов. Сущность этого учения изучалась Вами на уроках физики и химии основной школы. Спустя 67 лет после Ломоносова атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. Его учение в своей основе похоже на учение Ломоносова. Однако Дальтон отрицает существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества — из “сложных атомов” (в современном понимании — молекул). Окончательное утверждение атомно-молекулярного учения в химии произошло лишь в середине XIX в. На международном съезде химиков г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты основные положения, определения понятий молекулы и атома.

Еще долгие годы атом считали непросто наименьшей, а элементарной, то есть более неделимой частицей вещества. Последующие открытия XX века показали неправомерность этих представлений и привели к созданию современной орбитальной или квантово-механической теории строения атома.

С точки зрения современных представлений для понимания зависимости (взаимосвязи) между строением атома и свойствами химического элемента надо знать структуру электронной оболочки атома. При ее рассмотрении важную роль играет представление о двойственной природе электрона: он одновременно обладает свойствами частицы (масса, заряд) и волны (длина, амплитуда, частота).

Двойственная природа электрона позволяет характеризовать его как электронное облако, не имеющее четких границ. Это значит, что нахождение электрона в околоядерном пространстве неодинаково: в нем есть области наиболее и наименее вероятного нахождения электрона. Область, где возможность обнаружить электрон особенно велика, обозначают термином атомная орбиталь.

Для описания внутренней структуры электронной оболочки атома применяют основные характеристики орбитали – квантовые числа. Рассмотрите определения и данные в таблице:

Главное квантовое число (n) – характеризует общий запас энергии электрона, размер его электронного облака и нахождение электрона на определенном энергетическом уровне. Значение главного квантового числа определяется номером периода. Чем дальше от ядра формируется энергетический уровень, тем больше запас энергии электрона и размер его электронного облака.

Побочное квантовое число (l) – определяет форму электронного облака, а также конкретизирует запас энергии электрона, что ведет к делению энергетического уровня на подуровни.

В пределах одного энергетического уровня электроны могут незначительно различаться запасом своей энергии. Поэтому, энергетические уровни (кроме первого) расщепляются на подуровни. В атомах известных элементов реализованы четыре вида подуровней: s-, p-, d- и f-подуровни, на которых соответственно располагаются s-, p-, d- и f-электроны.

Магнитное квантовое число (ml) – определяет положение электронного облака в пространстве.

Число таких положений (значений ml) равно количеству атомных орбиталей на подуровне. Поэтому, на s-подуровне всегда располагается одна атомная орбиталь, на p-подуровне – три, на d-подуровне – пять и на f-подуровне – семь.

Итак, каждая атомная орбиталь определяется тремя квантовыми числами – главным, побочным и магнитным. Дадим определение.

Атомная орбиталь – это состояние электрона в атоме, которое характеризуется определенным набором значений главного, побочного и магнитного квантовых чисел (то есть определенным размером, формой и пространственным расположением электронного облака).

На одной атомной орбитале может находиться не более двух электронов. Возможность такого расположения зависит от еще одного квантового числа.

Спин – важное свойство электрона. Оно служит его собственной, индивидуальной характеристикой в атоме. Это значит, что у двух электронов могут совпадать значения главного, побочного и магнитного квантовых чисел. Но при этом они будут различаться значением спинового числа. Такие электроны, располагаясь на одной атомной орбитале, будут обладать антипараллельными спинами (вращаться в разные стороны вокруг своей оси).

Общее представление об устройстве электронной оболочки атома дает следующая таблица. Познакомьтесь с ее содержанием.

Энергетический		Обозначение подуровня (nl)	Число АО		Число электронов
Уровень (n)	подуро-вень (l)	Обозначение подуровня (nl)	*на подуровне (m_l)*	на уровне	на подуровне	на уровне
1	s	1s	1	1	2	2
2	s p	2s 2p	1 3	4	2 6	8
3	s p d	3s 3p 3d	1 3 5	9	2 6 10	18
4	s p d f	4s 4p 4d 4f	1 3 5 7	16	2 6 10 14	32

Не менее важным для понимания структуры электронной оболочки атома является знание правил (принципов) ее заполнения электронами. Назовем их.

Принцип наименьшей энергии задает следующую последовательность заполнения подуровней в атоме:

1s > 2s > 2p > 3s > 3p > 4s ≈ 3d > 4p > 5s ≈ 4d > 5p > 6s …

В зависимости от того, какой подуровень в атоме заполняется электронами последним, различают четыре семейства химических элементов: s-, p-, d- и f-элементы.

Распределение электронов по уровням и подуровням представляют с помощью электронных формул, а для графического описания электронной оболочки атома используют электронные схемы.

Общая идея структурной организации вещества заключается в потенциальной возможности построения вещества с заданной надатомной (надмолекулярной) архитектурой (структурой). Основой структурной организации молекул и веществ является изначальная активность атомов и их способность образовывать химические связи.

Архитектура и топология атомно-молекулярных систем всецело определяется совокупностью связей. Современная теория атомно-молекулярной сборки является основой обеспечения и сопровождения высоких технологий. Эта теория выводит исследования в области высоких технологий на качественно новый уровень, соответствующий интенсивному этапу их становления и развития. Основным звеном теории является атом, в электронной структуре которого заложена генетическая информация о структурообразовании вещества.

В современном мире важным звеном развития становится освоение нанотехнологий, в частности, систем очень малого размера, способных осуществлять команды людей. Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10^-9 метра). В переводе с греческого слово «нано» означает карлик. Один нанометр (нм) – это одна миллиардная часть метра (10^-9 м). Нанометр очень и очень мал.

С одной стороны, нанотехнологии уже нашли сферы применения, с другой – они остаются для большинства населения еще областью научной фантастики. В будущем значение нанотехнологий будет только возрастать.

Выводы:

Отличия в электронном строении атомов приводят к различию в способности атомов образовывать атомные структуры в виде молекул и химических соединений и объясняют тем самым наблюдаемое в природе многообразие атомно-молекулярных структур. В результате создаваемая теория вещества принимает статус прогностической теории, т.е. теории, которая может способствовать предсказанию свойств создаваемой атомно-молекулярной системы на основании данных о строении атомов и молекул. Это означает, что, располагая знаниями о строении атомов и механизмов образования атомно-молекулярных систем, появляется принципиальная возможность предсказывать физико-химические свойства вещества и функции создаваемых атомных конструкций.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1/ Электронную конфигурацию атома фосфора отражает схема…

а) 1s² 2s² 2р⁶ 3s² Зр⁶ 3d¹⁰4s²4р³;

б) 1s² 2s² 2р⁶ 3s² Зр⁶ 3d³4s²;

в) 1s² 2s²2p⁶ 3s² 3p³;
г) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²^4p³

Ответ: в.

Решение. Фосфор имеет порядковый номер 15 (см. периодическую систему химических элементов), относится к р-элементам. Атом фосфора имеет следующую электронную конфигурацию: 1s² 2s² 2р^в 3s² Зр³.

В варианте а) приведена неправильная электронная конфигурация атома фосфора, т.к. это конфигурация р-элемента IV периода.

В варианте б) электронная конфигурация соответствует атому ванадия, в варианте г — такого атома нет.

Задание 2. Запишите символы элементов, в атомах которых электроны распределены по энергетическим уровням так:

а) 2е, 8е, 2е

б) 2е, 8е, 3е

Ответы:

а) Mg;

б) Al.

Решение.

1 вариант решения: У каждого из указанных атомов по 3 энергетических уровня (перечислены количества электронов на каждом уровне через запятую в задании), следовательно, это элементы третьего периода (малого). На первом энергетическом уровне не может быть больше двух электронов; на втором – больше 8 электронов. Количество электронов на последнем энергетическом уровне соответствует номеру группы (для элементов главных подгрупп). Эти элементы принадлежат к элементам главных подгрупп (элементы малого периода). Поэтому первый элемент – элемент второй группы, третьего периода периодической системы – это Mg. А второй элемент – элемент третьей группы, третьего периода периодической системы – это Al.

2 вариант решения: Можно сложить все перечисленные на каждом энергетическом уровне электроны каждого из атомов и получить общее количество электронов в атоме. Что соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе. В пункте а) 2+8+2=12. Этот элемент Mg. В пункте б) 2+8+3=13. Этот элемент Al.

Электроника и схемотехника

Курс «Электроника и схемотехника» направлен на изучение основ получения и использования электроэнергии. Программа рассчитана на обучение учеников по возрастным категориям младше 10 лет, от 10 до 13 лет и старше 14 лет, от простейших схем электроники и до передачи шифрованной информации до построения систем автоматики и робототехники на примере платформы Arduino, а также Интернет вещей и Smart grid.

Краткое описание направлений курса

Направление для детей младше 10 лет

Вводный модуль посвящен знакомству с основными электронными элементами и областями их применения и включен в программу каждого направления..

Тема	Время на рассмотрение темы	Ключевые слова в теме
Введение в основы энергетики	2 ч.	Энергетика родного города, России, мира
Знакомство с электричеством	2 ч.	Заряд. Электрический ток. Электрическая цепь.
Способы хранения электроэнергии	2 ч.	Конденсатор, аккумуляторная батарея
Способы получения электроэнергии	2 ч.	Химические источники тока, солнечная панель

Модуль: простейшие схемы электроники

В данном модуле на достаточно простом уровне рассматриваются некоторые наиболее распространенные электронные схемы. Под простым уровнем понимается максимальная визуализация происходящих процессов. Например, создание аналоговых схем логических элементов на основе кнопок и лампочек.

Направление курса для детей от 10 до 13 лет

Вводный модуль, о котором уже шла речь выше является в определенной степени универсальным

Тут лишь примеры остальных модулей и проектов, через которые могут проходить обучающиеся в процессе своего участия в работе кружка.

Модуль: основные схемы электроники

В данном модуле рассматриваются наиболее распространенные и показательные электронные схемы, активно используемые в современных устройствах. Рассматриваются правила построения и основные особенности работы с усилителями, мультивибраторами, таймерами, генераторами сигналов, осцилляторами, аудиосхемами и применения разнообразных реле.

Модуль: цифровая логика.

В данном модуле рассматриваются основы обработки цифровой информации с помощью логических элементов. Именно на такого рода элементах построены микросхемы и как следствие работают цифровые устройства. Этим обстоятельством определяется актуальность данного модуля. В рамках занятий обучающиеся смогут собрать модели основных микросхем для выполнения простых логических операций. Пример проекта: создание цифровых часов.

Направление курса для детей старше 14 лет

Модуль: углубление школьных знаний в области физики

Модуль «углубление школьных знаний в области физики» призван визуализировать часть физический явлений и закономерностей школьного курса физики, которые во время занятий, к сожалению, обсуждаются лишь чисто теоретически. В рамках данного модуля учащиеся выполнят расширенный набор лабораторных работ и кейсов по физике, что позволит им повторить, дополнить, расширить и углубить понимание явлений и закономерностей, обсуждаемых в школе на уроках физики.

Модуль: DIY (do it yourself) MHz

Данный модуль посвящен созданию своих элементов, работающих в мегагерцовом диапазоне. В ходе его прохождения учащиеся знакомятся с такими радиоэлектронными устройствами, как фильтр, разветвитель, адаптер, смеситель, аттенюатор, и другими. Учащиеся узнают принцип работы, конструкцию и основные применения описанных выше устройств. В конце модуля учащиеся готовят проект в области радиоэлектроники.

Основные электрические схемы-компоненты, типы

Что такое электрическая цепь?

Электрическая цепь – это замкнутый путь для передачи электрического тока через среду электрических и магнитных полей. Поток электронов через петлю составляет электрический ток. Электроны входят в цепь через «Источник», которым может быть батарея или генератор. Источник обеспечивает электроны энергией, создавая электрическое поле, которое обеспечивает электродвижущую силу.

Электроны покидают цепь через нагрузку на землю, замыкая тем самым замкнутый путь. Нагрузкой или выходом может быть любое простое бытовое устройство, такое как телевизор, лампа, холодильник, или сложная нагрузка, например, на гидроэлектростанции.

Простая электрическая цепь состоит из источника (например, батареи), проводов в качестве проводящей среды и нагрузки (например, лампочки). Батарея обеспечивает необходимую энергию для потока электронов к лампочке.

Основные элементы схемы

Как упоминалось выше во введении, схема представляет собой соединение элементов. Эти элементы подразделяются на активные и пассивные в зависимости от их способности генерировать энергию.

Активные элементы схемы

Активные элементы – это элементы, которые могут генерировать энергию. Примеры включают батареи, генераторы, операционные усилители и диоды. Обратите внимание, что в электрической цепи элементы источника являются наиболее важными активными элементами.

Источники энергии, будь то источники напряжения или тока, бывают двух типов – независимые и зависимые источники. Примером независимого источника является батарея, которая обеспечивает постоянное напряжение в цепи независимо от тока, протекающего через клеммы.

Примером зависимого источника является транзистор, который обеспечивает ток в цепи в зависимости от приложенного к нему напряжения. Другой пример – операционный усилитель, который выдает напряжение в зависимости от дифференциального входного напряжения, приложенного к его клеммам.

Элементы пассивной схемы

Пассивные элементы

можно определить как элементы, которые могут управлять потоком электронов через них. Они либо увеличивают, либо уменьшают напряжение. Вот несколько примеров пассивных элементов.

Резистор : резистор препятствует прохождению через него тока. Для линейной цепи применим закон Ома, который гласит, что напряжение на резисторе прямо пропорционально току, протекающему через него, а пропорциональная константа – это сопротивление.

Индуктор : Индуктор накапливает энергию в форме электромагнитного поля. Напряжение на катушке индуктивности пропорционально скорости изменения тока, протекающего через нее.

Конденсатор : Конденсатор накапливает энергию в виде электростатического поля. Напряжение на конденсаторе пропорционально заряду.

Типы электрических цепей

Цепи постоянного тока

В цепях постоянного тока применяется возбуждение от постоянного источника.В зависимости от типа соединения активных и пассивных компонентов с источником цепь можно разделить на последовательные и параллельные цепи.

Цепи серии

Когда несколько пассивных элементов соединены последовательно с источником энергии, такая схема называется последовательной схемой. В последовательной цепи через каждый элемент протекает одинаковое количество тока, и напряжение делится. В последовательной цепи, поскольку элементы соединены в линию, если среди них есть неисправный элемент, полная цепь действует как разомкнутая цепь.

Для резистора, подключенного в цепи постоянного тока, напряжение на его выводах прямо пропорционально току, проходящему через него, таким образом, сохраняется линейная зависимость между напряжением и током. Для резисторов, соединенных последовательно, общее сопротивление равно сумме всех значений сопротивлений.
Для конденсаторов, соединенных последовательно, общая емкость равна сумме обратных величин всех значений емкости.
Для катушек, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех значений индуктивности.

Параллельные схемы

В параллельной схеме один вывод всех элементов подключен к одному выводу источника, а другой вывод всех элементов подключен к другому выводу источника.

В параллельных цепях напряжение в параллельных элементах остается неизменным, а ток изменяется. Если среди параллельных элементов есть неисправный элемент, это не повлияет на схему.

Для резисторов, соединенных параллельно, полное сопротивление равно сумме обратных величин всех значений сопротивлений.
Для конденсаторов, соединенных последовательно, общая емкость равна сумме всех значений емкости.
Для катушек, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех обратных значений индуктивности.

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока – это те цепи, чьим элементом возбуждения является источник переменного тока. В отличие от источника постоянного тока, который является постоянным источником переменного тока, он имеет переменные ток и напряжение через равные промежутки времени. Обычно для приложений с большой мощностью используются цепи переменного тока.

Простая цепь переменного тока с использованием сопротивления

Для переменного тока, протекающего через резистор, соотношение тока и напряжения зависит от фазы и частоты источника питания. Приложенное напряжение будет постоянно меняться со временем, и закон Ома можно использовать для расчета тока, проходящего через резистор в любой момент времени.

Другими словами, если в момент времени t секунд значение напряжения равно v вольт, ток будет:

i = v / R

, где значение R всегда постоянно.

Приведенное выше уравнение показывает, что полярность тока зависит от полярности напряжения. Кроме того, как ток, так и напряжение достигают своей максимальной и нулевой точек одновременно. Таким образом, для резистора напряжение совпадает по фазе с приложенным током.

Рассмотрим схему ниже

Когда переключатель замкнут, ток проходит через резистор и определяется уравнением ниже

i = Im cos (ωt + Φ)

Напряжение, В = IR = RIm cos (ωt + Φ)

Для резистора значения напряжения и тока будут расти и падать одновременно.Следовательно, разность фаз между напряжением и током равна нулю.

Цепь переменного тока с использованием чистой индуктивности

Катушка из тонкой проволоки, намотанная на цилиндрический сердечник, известна как индуктор. Сердечник может быть воздушным сердечником (многослойным полым) или железным сердечником. Когда через индуктор протекает переменный ток, магнитное поле также изменяется. Это изменение магнитного поля приводит к индуцированному напряжению на катушке индуктивности. Согласно закону Ленца, индуцированное напряжение таково, что оно противодействует протеканию через него тока.

Во время первого полупериода напряжения источника индуктор накапливает энергию в виде магнитного поля, а в следующей половине он выделяет энергию.
Индуцированная ЭДС определяется следующим образом:

e = Ldi / dt

Здесь L – самоиндукция.

Теперь приложенное входное напряжение переменного тока определяется как v (t) = Vm Sinωt

Ток через катушку индуктивности: I (t) = Im Sinωt

Итак, напряжение на катушке индуктивности будет

e = L di / dt = wLI_m cos⁡wt = wLI_m sin⁡ (wt + 90)

Таким образом, для катушки индуктивности напряжение опережает ток на 90 градусов.

Теперь сопротивление катушки индуктивности называется реактивным сопротивлением и выражается как

Таким образом, полное сопротивление или сопротивление пропорционально скорости изменения тока катушки индуктивности.

Цепь переменного тока с конденсатором

При постоянном питании постоянного тока пластины конденсатора заряжаются до приложенного напряжения, временно накапливают этот заряд и затем начинают разряжаться. Когда конденсатор полностью заряжен, он блокирует ток, поскольку пластины насыщаются.

Когда на конденсатор подается напряжение переменного тока, скорость заряда и разряда зависит от частоты источника питания.Напряжение на конденсаторе отстает от протекающего через него тока на 90 градусов.

Ток через конденсатор определяется как

e = Ldi / dt

Емкостное реактивное сопротивление определяется как:

e = Ld / idt

Таким образом, полное сопротивление или реактивное сопротивление источника переменного тока обратно пропорционально частоте источника питания.

Что такое короткое замыкание и обрыв?

Короткое замыкание

Соединение с низким или незначительным сопротивлением между двумя проводниками в электрической цепи называется коротким замыканием.Короткое замыкание приведет к выделению большего количества тепла и, в конечном итоге, к искрам, пламени или дыму.

Короткое замыкание может быть вызвано неплотными контактами, неисправной изоляцией, резким пережевыванием проводов вредителями или старыми приборами. Один из лучших и часто используемых методов предотвращения повреждений в результате короткого замыкания – это использование предохранителя или автоматического выключателя.

Обрыв цепи

Обрыв цепи вызван обрывом в электрической цепи. Когда какой-либо элемент в цепи остается неподключенным, создается разомкнутая цепь.В то время как напряжение на разомкнутой цепи имеет некоторое конечное значение, ток равен нулю.

Защита цепи

Преднамеренная установка слабого звена в электрической цепи называется защитой цепи. Целью этой установки является предотвращение повреждений из-за короткого замыкания, превышения температуры и других повреждений.
Устройство защиты цепи может быть предохранителем, автоматическим выключателем, тиристором или переключателем.

Circuit Element – обзор

6.2.1.1 Толстопленочные процессы

Между первоначальным чертежом заказчика и окончательной схемой существует много этапов.

Элементы схемы размечаются с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР), из которой с помощью фотоплоттера создаются фотопозитивы для каждой отдельной краски, предназначенной для печати на подложке. САПР также подготовит все необходимые чертежи и инструкции для производственного персонала. Типичная ширина токопроводящей линии составляет 0,25-0,75 мм (0,010-0,030 дюйма), а резисторы обычно не менее 1.25 мм (0,050 дюйма) квадрат.

Фотопозитив экспонируется и проявляется на экране, покрытом УФ-фильтром. чувствительная эмульсия. Сито из нержавеющей стали или синтетической ткани с размером ячеек от 2,4 до 16 ячеек / мм (60-400 ячеек / дюйм). Толстопленочная паста, нанесенная на трафарет, печатается на подложке с помощью подвижного гибкого ракеля.

Печатные машины можно загружать вручную или оснащать механическими системами подачи, которые забирают носители из магазинов и переносят печатные носители на ленточные сушилки.Высушенные пасты обжигаются в многозонных ленточных печах с контролируемым температурно-временным профилем. Типичный профиль для проводников / резисторов составляет 60 минут, из них 10 минут при максимальной температуре 850 ° C.

Резисторы настраиваются с помощью энергии лазера, что обеспечивает такие преимущества, как скорость, точность и чистота. На подложках, напечатанных с использованием нескольких схем, разметка выполняется с помощью более мощного лазера, поэтому отдельные схемы можно вырезать.

Компоненты, соединенные паяными соединениями, помещаются на контактные площадки с нанесенным припоем.Для достижения необходимого объема работы это обычно делается с помощью машин для захвата и размещения с компьютерным управлением, которые берут каждый компонент с отдельной катушки и размещают их в правильном положении. Есть несколько методов, используемых для оплавления паяльной пасты, например, с использованием нагретых лент, туннельных печей в атмосфере азота и инфракрасных ламп.

После процессов пайки с использованием флюсов блоки можно очистить, но многие системы пайки теперь являются «нечистыми», поскольку флюс не представляет опасности для работы схемы.

Планируется прекратить использование припоев, содержащих свинец, в электронике по экологическим причинам. Есть несколько систем, которые можно использовать в качестве альтернативы, используя олово, легированное множеством других металлов. Наибольшее изменение, влияющее на их использование в гибридах, заключается в том, что температура плавления обычно на 30-40 ° C выше, чем у эвтектики олово / свинец, и компоненты должны выдерживать нагрев до более высокой температуры во время сборки.

Полупроводниковые чипы обычно приклеиваются эпоксидной смолой.Его можно сделать проводящим с помощью серебряного или золотого порошка. Проводящая эпоксидная смола также используется для крепления конденсаторов к золотым проводникам, потому что припой очень быстро растворяет золото. Чистые чипы скреплены алюминиевыми или золотыми проволоками диаметром около 0,025 мм (0,001 дюйма). Алюминиевая проволока не используется с проводниками из чистого золота, потому что прочность связи быстро ухудшается.

Гибриды могут быть установлены на собственных выводах или внутри металлического или керамического корпуса, который имеет собственные выводы. Терминалы поставляются в барабанах, по 50 000 штук на непрерывной полосе.Машины для вставки обрезают ненужные клеммы и вставляют подложки в полосу, после чего наматывают полосу. Затем полоса пропускается через машину для непрерывной пайки волной припоя, затем припаянная полоса может быть обработана на финишной машине, которая вырезает каждую единицу полосы, проверяет ее и упаковывает.

Металлические упаковки закрываются путем пайки или приваривания крышки или крышки к коллектору, на котором установлена подложка. Внутри корпуса поддерживается атмосфера сухого азота, чтобы предохранить контур от коррозии.Сами пакеты защищены пленками из олова, припоя, никеля или золота.

Активный и пассивный компоненты – в чем разница между ними? – Компоненты ES

Два типа электронных устройств

Электронные элементы, составляющие цепь, соединяются вместе проводниками, образуя законченную цепь.

Активные компоненты
Пассивные компоненты

Активные компоненты

Активный компонент – это электронный компонент, который подает энергию в цепь.

Общие примеры активных компонентов включают:

Источники напряжения
Источники тока
Генераторы (например, генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока)
Все типы транзисторов (например, транзисторы с биполярным переходом, МОП-транзисторы, полевые транзисторы и полевые транзисторы)
Диоды (например, стабилитроны, фотодиоды, диоды Шоттки и светодиоды)

Источники напряжения

Источник напряжения является примером активного компонента в цепи.Когда ток уходит от положительной клеммы источника напряжения, в цепь подается энергия. Согласно определению активного элемента, аккумулятор также можно рассматривать как активный элемент, поскольку он непрерывно подает энергию в схему во время разряда.

Источники тока

Источник тока также считается активным компонентом. Ток, подаваемый в цепь от идеального источника тока, не зависит от напряжения в цепи. Поскольку источник тока управляет потоком заряда в цепи, он классифицируется как активный элемент.

Транзисторы

Транзисторы, хотя и не так очевидны, как источник тока или напряжения, также являются активным компонентом схемы. Это связано с тем, что транзисторы могут усиливать мощность сигнала (см. Нашу статью о транзисторах в качестве усилителя, если вы хотите точно знать, как).

Пассивные компоненты

Пассивный компонент – это электронный компонент, который может только получать энергию, которую он может рассеивать, поглощать или накапливать в электрическом поле или магнитном поле.Пассивным элементам для работы не требуется электричество.

Как следует из названия «пассивные», пассивные устройства не обеспечивают усиления или усиления. Пассивные компоненты не могут усиливать, генерировать колебания или генерировать электрический сигнал.

Типичные примеры пассивных компонентов включают:

Резисторы
Катушки индуктивности
Конденсаторы
Трансформаторы

Резисторы

Резистор не считается пассивным элементом, поскольку он не может быть использован в качестве пассивного элемента. энергия в цепь.Вместо этого резисторы могут получать только энергию, которую они могут рассеивать в виде тепла, пока через них протекает ток.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности также считается пассивным элементом схемы, поскольку она может накапливать в ней энергию в виде магнитного поля и передавать эту энергию в цепь, но не непрерывно. Способность индуктора к поглощению и передаче энергии ограничена и носит временный характер. Поэтому индуктор взят как пассивный элемент цепи .

Конденсаторы

Конденсатор считается пассивным элементом, поскольку он может накапливать в нем энергию в виде электрического поля. Энергетическая способность конденсатора ограничена и нестационарна – он фактически не подает энергию, а накапливает ее для дальнейшего использования.

Таким образом, он не считается активным компонентом, так как энергия не подается и не усиливается.

Трансформаторы

Трансформатор также является пассивным электронным компонентом. Хотя это может показаться удивительным, поскольку для повышения уровня напряжения часто используются трансформаторы – помните, что мощность остается постоянной.

Когда трансформаторы повышают (или понижают) напряжение, мощность и энергия на первичной и вторичной стороне остаются неизменными. Поскольку энергия фактически не усиливается, трансформатор классифицируется как пассивный элемент.

Источник: El; ectrical 4U.com

Элементы схем и типы схем

Элемент схемы – это идеализированная математическая модель двухконтактного электрического устройства, которая полностью характеризуется соотношением напряжения и тока.Хотя идеальные элементы схемы не являются стандартными схемными компонентами, их важность заключается в том, что они могут быть соединены между собой (на бумаге или на компьютере) для приближения реальных схем, которые состоят из неидеальных элементов и различных электрических компонентов – что позволяет анализировать такие схемы.

Элементы схемы можно разделить на активных или пассивных .

Активные элементы схемы

Активные элементы схемы могут обеспечивать ненулевую среднюю мощность неограниченно долго.Существует четыре типа активных элементов схемы, и все они называются идеальным источником . Их:

Независимый источник напряжения
Независимый источник тока
Зависимый источник напряжения
Зависимый источник тока

Элементы пассивной цепи

Пассивные элементы схемы не могут обеспечивать ненулевую среднюю мощность бесконечно. Некоторые пассивные элементы способны накапливать энергию и, следовательно, передавать ее обратно в цепь через некоторое время, но они не могут делать это бесконечно.

Существует три типа пассивных схемных элементов. Их:

Резистор
Индуктор
Конденсатор

Типы цепей

Соединение двух или более элементов схемы образует электрическую сеть . Если сеть содержит хотя бы один замкнутый путь, это также электрическая цепь . Сеть, которая содержит по крайней мере один активный элемент, то есть независимый или зависимый источник, представляет собой активную сеть .Сеть, не содержащая активных элементов, называется пассивной сетью .

Независимые источники

Независимые источники – это идеальных элементов цепи , которые обладают значением напряжения или тока, которое не зависит от поведения цепей, к которым они принадлежат.

Независимый источник напряжения

Независимый источник напряжения характеризуется напряжением на клеммах, которое полностью не зависит от протекающего через него тока.Изображение независимого источника напряжения показано ниже:

Если значение источника напряжения постоянно, то есть не меняется со временем, то мы также можем представить его как идеальную батарею :

Хотя «настоящая» батарея не идеальна, есть много обстоятельств, при которых идеальная батарея является очень хорошим приближением.

В целом, однако, напряжение, создаваемое идеальным источником напряжения, будет функцией времени.В этом случае мы представляем напряжение символически как v ( t ).

Несколько типичных форм напряжения показаны ниже. Формы сигналов на (a) и (b) представляют собой типичные сигналы амплитудной модуляции (AM) и частотной модуляции (FM) соответственно. Оба типа сигналов используются в потребительской радиосвязи. Синусоида, показанная на (c), имеет множество применений; например, это форма обычного бытового напряжения. «Последовательность импульсов», такая как в (d), может использоваться для управления двигателями постоянного тока с переменной скоростью.

Поскольку напряжение, создаваемое источником, как правило, является функцией времени, наиболее общее представление идеального источника напряжения показано ниже:

Независимый источник тока

Независимый источник тока создает ток, который не зависит от напряжения на нем. Изображение независимого источника тока показано ниже:

Другими словами, идеальный источник тока – это устройство, которое, при подключении к чему-либо , всегда будет выталкивать ток ( есть) с клеммы 1 и подтягивать i к клемме 2

Поскольку ток, производимый источником, обычно является функцией времени, наиболее общее представление идеального источника тока показано ниже:

пассивных элементов | Renesas

Введение в электронные схемы: 1 из 3

Электронные устройства, с которыми мы сталкиваемся повсюду вокруг нас, приводятся в действие и управляются потоком электрического тока через электронные схемы.Каждая цепь представляет собой набор электрических элементов, предназначенных для выполнения определенных функций. Цепи могут быть спроектированы для выполнения широкого спектра операций, от простых действий до сложных задач, в соответствии с работой (ями), которую должна выполнять система.

Давайте начнем с рассмотрения того, как работают ключевые пассивные элементы большинства электронных схем.

Пассивный элемент – это электрический компонент, который не генерирует мощность, а вместо этого рассеивает, накапливает и / или высвобождает ее.К пассивным элементам относятся сопротивления, конденсаторы и катушки (также называемые индукторами). Эти компоненты обозначены на принципиальных схемах как Rs, Cs и Ls соответственно. В большинстве схем они подключены к активным элементам, обычно полупроводниковым устройствам, таким как усилители и микросхемы цифровой логики.

Резисторы

Резистор – это основной тип физического компонента, который используется в электронных схемах. Имеет два (сменных) вывода. Материал, помещенный внутри между двумя выводами резистора, препятствует (ограничивает) прохождение тока.Величина этого сопротивления называется его сопротивлением, которое измеряется в омах (Ом). Резисторы используются для управления различными токами в областях цепи и для управления уровнями напряжения в различных точках в ней путем создания падений напряжения. Когда на резистор подается напряжение, через него течет ток. Закон Ома для резисторов: E = IR, где E – напряжение на резисторе, R – сопротивление резистора, а I – ток, протекающий через резистор. Этот ток пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.Таким образом, по мере увеличения сопротивления ток через элемент падает, так что при высоких сопротивлениях ток очень мал.

Закон

Ома позволяет вычислить любое из трех значений цепи (ток, напряжение или сопротивление) из двух других.

Конденсаторы

Конденсатор – это еще один основной тип физических компонентов, используемых в электронных схемах. Он имеет два вывода и используется для хранения и высвобождения электрического заряда. Способность конденсатора накапливать заряд называется его емкостью, измеряемой в фарадах (Ф).

Типичный конденсатор представляет собой две проводящие пластины, разделенные изолятором (диэлектриком). Этот тип элемента схемы не может пропускать постоянный ток (DC), потому что электроны не могут проходить через диэлектрик. Однако конденсатор пропускает переменный ток (AC), потому что переменное напряжение заставляет конденсатор многократно заряжаться и разряжаться, накапливая и высвобождая энергию. Действительно, одним из основных применений конденсаторов является пропускание переменного тока при блокировании постоянного тока, функция, называемая «связь по переменному току».

Когда в конденсатор протекает постоянный ток, положительный заряд быстро накапливается на положительной пластине, а соответствующий отрицательный заряд заполняет отрицательную пластину (см. Рисунок 1). Накопление продолжается до тех пор, пока конденсатор не будет полностью заряжен, то есть когда пластины накопят столько заряда (Q), сколько они могут удерживать. Эта величина определяется значением емкости (C) и напряжением, приложенным к компоненту: (Q = CV). В этот момент ток перестает течь (см. Рисунок 2).

Рисунок 1: Конденсатор заряжается / Рисунок 2: Конденсатор заряжен (и стабильно)

Однако, когда в цепи протекает переменный ток, результат совсем другой.

Поскольку переменный ток постоянно меняется, конденсатор постоянно заряжается и разряжается (см. Рисунок 3). Несмотря на то, что диэлектрик в конденсаторе не пропускает электроны, ток, который в данном случае называется током смещения, эффективно проходит через конденсатор. Сопротивление конденсатора переменному току называется его емкостным реактивным сопротивлением, которое, как и сопротивление, измеряется в омах (Ом).

Рисунок 3: Многократная зарядка и разрядка

Катушки

Катушка, также называемая индуктором, является еще одним основным типом физического компонента, который используется в электронных схемах.Он имеет два вывода и обычно представляет собой одну или несколько витков (петель) проводящего провода. Этот провод часто, но не обязательно, формируется вокруг сердечника из железа, стали или другого магнитного материала. Ток через катушку индуцирует магнитное поле, которое служит накопителем энергии. Индуктивность измеряется в генри (H).

Более конкретно, ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле, направление которого направлено вправо относительно потока тока, как описано «правилом правой руки» (см. Рисунок 4).Если проволока свернута, потоки совпадают. Согласно закону Ленца, изменения магнитного поля катушки создают противоэлектродвижущую силу (и индуцированный ток), которая противодействует этим изменениям. Таким образом, катушки могут использоваться в электронных схемах для ограничения потока переменного тока, позволяя при этом проходить постоянному току.

Рисунок 4: Ток и магнитное поле

Правило правой руки:

Ток (I), протекающий по проводнику, создает магнитное поле (B), которое вращается вправо вокруг проводника.

Рис. 5: Закон Ленца: Индуцированный ток в катушке протекает таким образом, чтобы противодействовать изменениям в количестве силовых линий магнитного поля, проходящих через катушку.

Схемы фильтров (HPF и LPF)

Схема фильтра – это электрическая функция, состоящая из соединенных элементов, которая используется для устранения нежелательных электрических сигналов, позволяя проходить полезным сигналам определенных частот. Например, распространенным типом схемы фильтра является цепь RC-цепочки, в которой сопротивление и емкость соединены последовательно.

В фильтрах

RC можно использовать либо фильтр высоких частот (HPF), либо фильтр низких частот (LPF). RC-фильтр, в котором падение напряжения на резисторе (Vr) принимается за выход, будет пропускать высокочастотные сигналы напряжения со входа, при этом отфильтровывая (ослабляя) низкие частоты на входе (см. Рисунок 6). RC-фильтр, в котором падение напряжения на конденсаторе (Vc) принимается в качестве выходного сигнала, позволяет проходить низкочастотным компонентам входного сигнала, но снижает или устраняет высокие частоты (см. рисунок 7).

Рисунок 6: Фильтр высоких частот (HPF) / Рисунок 7: Фильтр низких частот (LPF)

Список модулей

Пассивные элементы
Диоды, транзисторы и полевые транзисторы
Операционные усилители, схема компаратора

Элементы электронных схем – Обзор MCAT

Элементы схемы

Ток (I = ΔQ / Δt, условные обозначения, единицы)
- Ток – это скорость прохождения заряда через поперечное сечение проводника (провода).
- Традиционно направление тока принимается за поток положительных зарядов.
- Единица измерения тока – кулоны в секунду, Кл / с.
Аккумулятор, электродвижущая сила, напряжение
- Электродвижущая сила (ЭДС) на самом деле не сила, а разность потенциалов с единичным напряжением.
- Аккумулятор является источником ЭДС.
- Если аккумулятор не имеет внутреннего сопротивления, то разность потенциалов на аккумуляторе = ЭДС.
- Если батарея имеет внутреннее сопротивление, то разность потенциалов на батарее = ЭДС – падение напряжения из-за внутреннего сопротивления.
Клеммный потенциал, внутреннее сопротивление аккумулятора
- Потенциал клемм – это напряжение на клеммах аккумулятора.
- Внутреннее сопротивление батареи похоже на резистор рядом с батареей, подключенной последовательно.
- Клеммный потенциал = ЭДС – IR _{внутренний}
Сопротивление
- Закон Ома (I = V / R)
- резисторов последовательно
  - I серия = I ₁ = I ₂ = I ₃
  - Все последовательно подключенные резисторы имеют одинаковый ток.
  - V Серия = V ₁ + V ₂ + V ₃
  - Падение напряжения между последовательными резисторами разделено в зависимости от сопротивления – большее сопротивление, большее падение напряжения (V = IR).
- резисторов параллельно
  - В _{параллельно} = В ₁ = В ₂ = В ₃
  - Все резисторы, включенные параллельно, имеют одинаковое напряжение.
  - I _{параллельно} = I ₁ + I ₂ + I ₃
  - Ток между резисторами, включенными параллельно, делится в соответствии с сопротивлением – большее сопротивление, меньший ток (I = V / R).
- удельное сопротивление (ρ = RA / L)
  - Удельное сопротивление является обратной величиной проводимости.
  - Большее удельное сопротивление, большее сопротивление материала.
  - Преобразуя приведенное выше уравнение, чтобы получить R = ρL / A. Чтобы сделать провод с низким сопротивлением, выберите материал с низким удельным сопротивлением, пусть провод должен быть коротким и диаметр провода должен быть большим.
  - Удлинители сделаны очень толстыми, чтобы снизить сопротивление, поэтому они не нагреваются и не вызывают возгорания.
Емкость
- концепция конденсатора с параллельными пластинами
  - C = Q / V = εA / d
  - Большая емкость создается за счет большего заряда пластин (Q) для данного напряжения (В), большей площади пластины (A) или меньшего расстояния между пластинами (d).
  - V = Ed, где V – напряжение на конденсаторе, E – электрическое поле между конденсаторами, а d – расстояние между пластинами конденсатора.
- энергия заряженного конденсатора
  - U = ^{Q ²}/_2C = ½QΔV = ½C (ΔV) ²
  - U – потенциальная энергия заряженного конденсатора, Q – накопленный заряд (величина + Q или -Q на одна из пластин), C – емкость.
- конденсаторы последовательно
  - ¹/_{C _экв.} = ¹/_{C ₁} + ¹/_{C ₂} + ¹/_{C ₃}
  - конденсаторы параллельно
    - C _экв. = C ₁ + C ₂ + C ₃
  - диэлектрик
    - Диэлектрик = непроводящий материал.
    - Вставка диэлектрика между пластинами конденсатора увеличивает емкость, увеличивая Q (если V постоянный) или уменьшая V (если Q постоянный).
    - В = В ₀ / κ
    - C = κC ₀
- Разряд конденсатора через резистор
  - Заряд
  - Разряд
  - Во время разряда конденсатора конденсатор действует как батарея и управляет током, который со временем уменьшается по мере разряда конденсатора.
- Теория проводимости
  - На проводимость влияет концентрация электролита:
    - Без электролита, без ионизации, без проводимости.
    - Оптимальная концентрация электролита, наибольшая проводимость за счет наибольшей подвижности ионов.
    - Слишком много электролита, слишком много ионов, меньшая подвижность ионов, меньшая проводимость.
  - На проводимость влияет температура:
    - В металлах проводимость уменьшается с повышением температуры.
    - В полупроводниках проводимость увеличивается с увеличением температуры.
    - При чрезвычайно низких температурах (ниже определенной критической температуры, как правило, на несколько градусов выше абсолютного нуля) некоторые материалы обладают сверхпроводимостью – практически нет сопротивления протеканию тока, в таких условиях ток будет замкнутым почти вечно.
  - Электропроводность (σ) обратно пропорциональна удельному сопротивлению (ρ).
  - Поместите конденсатор в раствор, раствор будет проводить ток между пластинами конденсатора, поэтому вы можете измерить проводимость раствора с помощью конденсатора.
Цепи
- Мощность в цепях (P = VI, P = I ² R)
  - P = IV = I ² R
  - P – мощность, I – ток, V – напряжение, R – сопротивление.
  - Энергетические компании стараются сэкономить количество меди, необходимой для линий электропередач, за счет использования более тонких проводов, что делает R довольно высоким.
  - Чтобы минимизировать P, рассеиваемый проводами, они минимизируют I, увеличивая до максимума V. Вот почему линии электропередач передают электричество под высоким напряжением.
Переменные токи и реактивные цепи
- Среднеквадратичный ток
  - I _rms = ^{I _max}/_√2 = 0,7 I _max
- Среднеквадратичное напряжение
  - В _СКЗ = ^{В _макс}/_√2 = 0,7 В _макс
- В _СКЗ = I _СКЗ R
- P _{среднекв.} = I _{среднекв.} В _{среднекв.} = I ² _{среднекв.} R

Электронные компоненты, используемые в электрических и электронных схемах

Существует множество основных электронных компонентов, которые используются для построения электронных схем.Без этих компонентов схемы никогда не будут законченными или плохо работают. Эти компоненты включают резисторы, диоды, конденсаторы, интегральные схемы и так далее. Некоторые из этих компонентов состоят из двух или более выводов, припаянных к печатным платам. Некоторые из них могут быть упакованными, например, интегральными схемами, в которые интегрированы различные полупроводниковые устройства. Вот краткий обзор каждого из этих основных электронных компонентов, и вы можете получить подробную информацию, щелкнув ссылки, прикрепленные к каждому компоненту.

Базовые компоненты электроники

Электронные компоненты – это основные дискретные устройства в любой электронной системе, которые используются в электронике в других связанных областях. Эти компоненты являются основными элементами, которые используются для проектирования электрических и электронных схем. Эти компоненты имеют как минимум две клеммы, которые используются для подключения к цепи. Классификация электронных компонентов может быть сделана на основе таких приложений, как активные, пассивные и электромеханические.

Основные электронные компоненты

При проектировании электронной схемы учитываются:

Основные электронные компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды, транзисторы и т. Д.
Источники питания: генераторы сигналов и источники питания постоянного тока.
Инструменты для измерения и анализа: электронно-лучевой осциллограф (CRO), мультиметры и т. Д.

Активные компоненты

Эти компоненты используются для усиления электрических сигналов для выработки электроэнергии. Эти компоненты могут функционировать как цепь переменного тока в электронных устройствах для защиты от напряжения и повышенной мощности. Активный компонент выполняет свои функции, поскольку приводится в действие источником электричества.Все эти компоненты требуют некоторого источника энергии, который обычно отключается от цепи постоянного тока. Любой качественный активный компонент будет включать в себя генератор, ИС (интегральную схему) и транзистор.

Пассивные компоненты

Эти типы компонентов не могут использовать энергию сетки в электронной схеме, потому что они не зависят от источника питания, за исключением того, что доступно из цепи переменного тока, с которой они связаны. В результате они не могут усиливаться, хотя могут увеличивать ток, в противном случае – напряжение или ток.Эти компоненты в основном включают в себя двухполюсники, такие как резисторы, катушки индуктивности, трансформаторы и конденсаторы.

Электромеханические компоненты

Эти компоненты используют электрический сигнал для внесения некоторых механических изменений, таких как вращение двигателя. Как правило, эти компоненты используют электрический ток для формирования магнитного поля, вызывающего физическое движение. В этих типах компонентов применимы различные типы переключателей и реле. Устройства, имеющие как электрический, так и механический процесс, являются электромеханическими устройствами.Электромеханический компонент приводится в действие вручную, чтобы генерировать электрическую мощность посредством механического движения.

Пассивные электронные компоненты

Эти компоненты могут накапливать или поддерживать энергию в виде тока или напряжения. Некоторые из этих компонентов обсуждаются ниже.

Резисторы

Резистор – это двухконтактный компонент пассивной электроники, используемый для противодействия или ограничения тока. Резистор работает по принципу закона Ома, который гласит, что «напряжение, приложенное к выводам резистора, прямо пропорционально току, протекающему через него»

V = IR

Единицы измерения сопротивления – Ом
Где R – константа, называемая сопротивлением.

. Компоненты резистора.

. Резисторы классифицируются на основе следующих характеристик, таких как номинальная мощность, тип используемого материала и значение сопротивления.Эти типы резисторов используются для разных приложений.

Постоянные резисторы

Этот тип резистора используется для установки правильных условий в электронной схеме. Значения сопротивления в постоянных резисторах определяются на этапе проектирования схемы, исходя из этого нет необходимости настраивать схему.

Переменные резисторы

Устройство, которое используется для изменения сопротивления в электронной схеме в соответствии с нашими требованиями, известно как переменный резистор.Эти резисторы состоят из фиксированного резистивного элемента и ползунка, который присоединяется к резистивному элементу. Переменные резисторы обычно используются в качестве трехполюсного устройства для калибровки устройства. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше. Узнать больше о резисторах

Конденсаторы

Конденсатор, состоящий из двух проводящих пластин с изолятором между ними, накапливает электрическую энергию в виде электрического поля. Конденсатор блокирует сигналы постоянного тока и разрешает сигналы переменного тока, а также используется с резистором в схеме синхронизации.

Накопленный заряд составляет Q = CV

, где

C – емкость конденсатора, а

В – приложенное напряжение.

Компоненты конденсатора

Эти конденсаторы бывают разных типов, например пленочные, керамические, электролитические и переменные. Для нахождения его значения используются методы числового и цветового кодирования, а также можно найти значение емкости с помощью измерителей LCR. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о конденсаторах

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности также называется резистором переменного тока, который накапливает электрическую энергию в виде магнитной энергии.Он сопротивляется изменениям тока, и стандартной единицей индуктивности является Генри. Возможность создания магнитных линий называется индуктивностью.

Индуктивность катушки индуктивности определяется как L = (µ.K.N2.S) / I.

Где,

‘L’ – индуктивность,

‘µ’ – магнитная проницаемость,

‘K’ – магнитный коэффициент,

‘S’ – площадь поперечного сечения катушки,

‘N ‘- количество витков катушек,

И’ I ‘- длина катушки в осевом направлении.

Компоненты индуктора

К другим пассивным электронным компонентам относятся различные типы датчиков, двигателей, антенн, мемристоров и т. Д. Чтобы упростить эту статью, некоторые из пассивных компонентов обсуждались выше. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о катушках индуктивности

Активные электронные компоненты

Эти компоненты используют источник энергии и могут управлять потоком электронов через них. Некоторые из этих компонентов представляют собой полупроводники, такие как диоды, транзисторы, интегральные схемы, различные дисплеи, такие как ЖК-дисплеи, светодиоды, ЭЛТ, и источники питания, такие как батареи, фотоэлектрические элементы и другие источники питания переменного и постоянного тока.

Диоды

Диод – это устройство, которое позволяет току течь в одном направлении и обычно изготавливается из полупроводникового материала. Он имеет два вывода: анодный и катодный. Они в основном используются при преобразовании цепей, таких как цепи переменного тока в цепи постоянного тока. Это разные типы, такие как PN-диоды, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды и т. Д. Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке, чтобы узнать больше о диодах

Диоды

Транзисторы

Транзистор – это трехконтактный полупроводниковый прибор.В основном он используется как коммутирующее устройство, а также как усилитель. Это коммутационное устройство может управляться напряжением или током. Контролируя напряжение, подаваемое на одну клемму, можно контролировать ток, протекающий через две другие клеммы. Транзисторы бывают двух типов, а именно биполярный переходной транзистор (BJT) и полевые транзисторы (FET). И далее, это могут быть транзисторы PNP и NPN. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о транзисторах

Транзисторы

Интегральные схемы

Интегральная схема – это специальный компонент, который состоит из тысяч транзисторов, резисторов, диодов и других электронных компонентов на крошечном кремниевом кристалле.Это строительные блоки современных электронных устройств, таких как сотовые телефоны, компьютеры и т. Д. Это могут быть аналоговые или цифровые интегральные схемы. Чаще всего используемые ИС в электронных схемах – это операционные усилители, таймеры, компараторы, переключатели ИС и т. Д. Их можно разделить на линейные и нелинейные ИС в зависимости от области применения. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об интегральных схемах

Интегральные схемы

Устройства отображения

ЖК-дисплей: Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) – это технология плоского дисплея, которая в основном используется в таких приложениях, как компьютерные мониторы, сотовые телефоны дисплеи, калькуляторы и т. д.В этой технологии используются два поляризованных фильтра и электроды, чтобы выборочно отключить или позволить свету проходить от отражающей подложки к глазам зрителя. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о LCD

LCD

Дисплей, такой как 16X2 LCD, является наиболее часто используемым модулем как в электрических, так и в электронных схемах. Этот вид дисплея включает в себя 2 строки и 16 столбцов, поэтому он известен как буквенно-цифровой дисплей. Этот вид дисплея используется для отображения самых высоких из 32 символов. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о ЖК-дисплее 16 X 2

CRT

Технология отображения на электронно-лучевой трубке в основном используется в телевизорах и экранах компьютеров, которые работают с движением электронного луча назад и вперед на задней стороне экран.Эта трубка представляет собой удлиненную вакуумную трубку, в которой на плоской поверхности есть внешние компоненты, такие как электронная пушка, электронный луч и фосфоресцентный экран. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о электронно-лучевой трубке

Электронно-лучевая трубка

Источники питания

В схемах используются различные источники питания: источник постоянного тока и батареи.

Источник питания постоянного тока

В электронных схемах очень важен источник постоянного тока, который используется как один из видов источника питания.Основные электронные компоненты работают с источником постоянного тока, потому что это постоянный источник питания. В схеме используются различные источники питания: переменный ток – постоянный, SMPS, линейные регуляторы и т. Д. Настенный адаптер используется в качестве альтернативы источнику питания постоянного тока в некоторых проектах, где требуется 5 В, иначе – 12 В.

Батареи

Батареи являются одним из видов накопителей электроэнергии. Это устройство используется для преобразования энергии с химической на электрическую для подачи питания на различные электронные устройства, такие как мобильные телефоны, фонарики, ноутбуки и т. Д.

Они состоят из одной или нескольких ячеек, каждая из которых содержит анод, катод и электролит. Батареи доступны в различных размерах, которые также делятся на первичные и вторичные. Первичные типы используются до тех пор, пока они не разрядят питание и не выбросят их позже, тогда как вторичные батареи также могут использоваться даже после их разряда. Батареи, используемые в схемах, относятся к типу AA 1,5 В, в противном случае – типу PP3 9 В. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о батареях

Аккумуляторы

Реле

Электромагнитный переключатель, такой как реле, используется для электронного управления цепями, в противном случае – электромеханического.Реле использует меньшее количество токов для работы, поэтому обычно они используются для изменения малых токов в цепи управления. Но реле также можно использовать для управления большими электрическими токами. Релейным переключателем можно управлять через меньший ток для включения другой цепи. Это либо твердотельные, либо электромеханические реле.

ЭМИ или электромеханическое реле включает катушку, корпус, контакты и якорь, пружину. В реле эта рама поддерживает различные части, а якорь является подвижной частью.Медный провод или катушка наматываются на металлический стержень для создания магнитного поля, которое перемещает якорь. Проводящие части, такие как контакты, используются для замыкания и размыкания цепи.

SSR или твердотельное реле могут быть построены с тремя цепями, такими как вход, выход и цепь управления. Входная цепь такая же, как катушка, цепь управления работает как устройство связи между цепями, такими как вход и выход, и, наконец, выходная цепь действует как контакты внутри электромеханического реле.Эти реле очень популярны, потому что они недорогие, надежные и очень быстрые по сравнению с электромеханическими реле. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о реле

LED

Термин LED означает светоизлучающий диод. Это полупроводниковое устройство, используемое для излучения света всякий раз, когда через него протекает ток. В полупроводниковом материале носители заряда, такие как электроны и дырки, объединяются, и тогда может генерироваться свет. Когда свет генерируется в твердом полупроводниковом материале, эти светодиоды могут быть известны как твердотельные устройства.

Для изготовления светодиодов используются материалы InGaN (нитрид индия-галлия), это светодиоды высокой яркости, доступные в зеленом, синем и ультрафиолетовом цветах. AlGaInP (фосфат алюминия, галлия, индия) – это светодиоды высокой яркости, доступные в оранжевом, желтом и красном цветах. GaP (фосфид галлия) доступен в зеленом и желтом цветах.

Области применения светодиодов включают в себя от сотовых телефонов до больших дисплеев, которые используются в рекламных целях, а также используются в волшебных лампочках. В настоящее время использование этих устройств быстро растет из-за их исключительных свойств.Эти устройства очень маленькие по размеру и потребляют меньше энергии. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о светодиодах

Микроконтроллер

Микроконтроллер – это один из видов ИС, предназначенный для выполнения определенной задачи во встроенной системе. Он состоит из памяти, процессора и периферийных устройств ввода-вывода на кристалле. Иногда их называют MCU (микроконтроллерный блок) или встроенным контроллером.

Они в основном используются в роботах, транспортных средствах, медицинских устройствах, офисной технике, бытовой технике, торговых автоматах, мобильных радиопередатчиках и т. Д.
Элементами, используемыми в микроконтроллере, являются ЦП, память, память программ, память данных, периферийные устройства ввода-вывода и т. Д. Он поддерживает другие элементы, такие как АЦП, ЦАП, последовательный порт и системную шину. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о микроконтроллере

Switches

Переключатель – это один из видов электрических компонентов, используемых для подключения или отключения проводящей дорожки в цепи, чтобы электрический ток мог подаваться или прерываться от одного проводника к другому. Электромеханическое устройство – это наиболее распространенный вид переключателя, который содержит один или несколько электрических контактов, которые подвижны и подключены к другим цепям.

После того, как набор контактов в цепи подключен, протекает ток. Точно так же, когда контакты отключены, ток не течет. Конструкция переключателей может быть выполнена в различных конфигурациях, и их работа может выполняться вручную, как кнопка на клавиатуре, переключатель света и т. Д. Переключатель также может работать как чувствительный элемент, а именно термостат для определения местоположения части машины, уровня жидкости, температуры, давления и т. д.

На рынке доступны различные типы переключателей: поворотные, тумблерные, кнопочные, ртутное реле, автоматический выключатель и т. д.Переключатели должны иметь особую конструкцию при использовании мощных цепей, чтобы останавливать критическую дугу после их разблокировки. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о переключателях

Семисегментный дисплей

Семисегментный дисплей – это очень часто используемый дисплейный модуль. Основная функция этого устройства – отображение десятичных чисел в нескольких электронных устройствах, таких как счетчики, часы, информационные системы в общественных местах, калькуляторы и т. Д. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о 7-сегментном дисплее

Test & Measurement Устройства

При подключении или проектировании электрических или электронных цепей очень важны испытания различных параметров, а также измерения, такие как напряжение, частота, ток, сопротивление, емкость и т. Д.. Поэтому испытание, а также измерительные устройства используются, такие как мультиметры, осциллографы, генераторы сигналов или функций, логические анализаторы.

Осциллограф

Испытательное оборудование, такое как осциллограф, является наиболее надежным и используется для контроля сигналов, которые постоянно меняются. Используя это оборудование, мы можем заметить изменения в электрическом сигнале, таком как ток, с течением времени и напряжение. Осциллографы применяются в электронике, медицине, автомобилестроении, телекоммуникациях и т. Д.

Они разработаны с ЭЛТ-дисплеями (электронно-лучевой трубкой), однако в настоящее время почти все эти устройства являются цифровыми, включая некоторые превосходные функции, такие как память и хранение. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об осциллографе

Мультиметр

Мультиметр – это электронный прибор, представляющий собой комбинацию амперметра, омметра и вольтметра. Эти устройства в основном используются для расчета различных параметров в цепях переменного и постоянного тока, таких как напряжение, ток и т. Д.

Предыдущие измерители относятся к аналоговому типу с указательной стрелкой, тогда как нынешние измерители являются цифровыми, поэтому они известны как DM или цифровые мультиметры. Эти инструменты доступны как портативные и настольные устройства. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о мультиметре

Сигнальный или функциональный генератор

Как следует из названия, генератор сигналов используется для генерации различных типов сигналов, поиска неисправностей и тестирования различных цепей. Генератор сигналов чаще всего генерирует синусоидальные, треугольные, квадратные и пилообразные сигналы.Функциональный генератор является важным устройством при проектировании электронных схем наряду с осциллографом и настольным источником питания. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о генераторе функций

Приложения электронных компонентов

Электронная схема, которая направляет и контролирует поток тока для выполнения нескольких функций, таких как усиление сигнала, передача данных и вычисления. Он может быть построен с различными электронными компонентами, такими как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и транзисторы.Применение этих компонентов обсуждается ниже.

Бытовые электронные устройства

Эти компоненты используются в бытовой электронике, такой как калькуляторы, персональные компьютеры, принтеры, сканеры, факсы и т. Д. Бытовая техника, такая как кондиционер, холодильник, стиральная машина, пылесос, микроволновая печь и т. Д.

Системы для аудио- и видеосистем, таких как телевизоры, DVD-плееры, наушники, видеомагнитофоны, громкоговорители и микрофоны и т. д. Передовые электронные устройства, такие как банкоматы, установочные коробки, смартфоны, сканеры штрих-кодов, DVD, MP3-плееры, музыкальные автоматы с жесткими дисками и т. д.

Промышленные электронные устройства

Эти компоненты используются в управлении движением, промышленной автоматизации, управлении приводом двигателей, машинном обучении, робототехнике, мехатронике, технологиях преобразования энергии, биомеханических фотоэлектрических системах, силовой электронике, применениях возобновляемых источников энергии и т. Д. Грид-система используется для сбора данных с использованием коммуникационных технологий для последующего реагирования в зависимости от энергопотребления.

Это функция вычислительных, интеллектуальных и организованных систем электроснабжения.Эти электронные компоненты применяются для автоматизации в промышленности, управления движением и т. Д. В настоящее время машины заменяют людей, увеличивая время, стоимость и производительность. Кроме того, безопасность также измеряется для неконтролируемых работ.

Медицинские устройства

Внедряются современные устройства для записи данных и физиологических исследований. Проверено, что они более полезны для выявления болезней, а также для исцеления. Эти компоненты применимы в медицинском оборудовании, таком как мониторы дыхания, используемые для распознавания состояния пациента из-за изменений пульса, температуры тела, кровотока и дыхания.

Дефибриллятор используется для поражения сердечных мышц электрическим током, чтобы вернуть сердце в нормальное рабочее состояние. Глюкометр используется для проверки уровня сахара в крови. Электрокардиостимулятор используется для увеличения или уменьшения числа ударов сердца.

Аэрокосмическая промышленность и оборона

Применение в аэрокосмической и оборонной сферах включает авиационные системы, радары для военных, системы запуска ракет, контроллеры кабины пилотов, ракетные пусковые установки для космоса, заграждение стрелы для военных целей.

Автомобильная промышленность

Эти компоненты используются в автомобильной сфере, например, блок защиты от столкновений, круиз-контроль, информационно-развлекательная консоль, антиблокировочная тормозная система, контроль подушек безопасности, электронный блок управления, стеклоподъемники и антипробуксовочная система.

Это несколько основных электронных компонентов с краткими пояснениями по прилагаемым ссылкам. Помимо символов электронных компонентов, читатель мог иметь общее представление об этих компонентах.

Электронные схемы элементов: Электронные формулы атомов химических элементов (109)

Электронные формулы атомов химических элементов (109)

Элементы электронных схем – Пособие по электротехнике

Основные элементы электроники

Конструктивные элементы

Вспомогательные элементы

Элементы электрических схем

Компоненты общего применения

Типовые элементы электроники

Специальные элементы

1.1.1. Строение электронных оболочек атомов химических элементов.

Химия — наука о веществах, их свойствах и превращениях.

Так, например, в таблице ниже представлен возможный состав атомов:

Графически одну атомную орбиталь принято обозначать в виде квадратной ячейки:

Ниже приведены электронные формул первых 36 элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

Электронные конфигурации простых ионов

Как читать электронные схемы?

Учимся читать принципиальные электрические схемы

Урок 30. от электронной структуры атома к прогнозированию свойств веществ – Естествознание – 10 класс

Электроника и схемотехника

Направление курса для детей от 10 до 13 лет

Направление курса для детей старше 14 лет

Основные электрические схемы-компоненты, типы

Что такое электрическая цепь?

Основные элементы схемы

Активные элементы схемы

Элементы пассивной схемы

Типы электрических цепей

Цепи постоянного тока

Параллельные схемы

Цепи переменного тока

Простая цепь переменного тока с использованием сопротивления

Цепь переменного тока с использованием чистой индуктивности

Цепь переменного тока с конденсатором

Что такое короткое замыкание и обрыв?

Короткое замыкание

Обрыв цепи

Защита цепи

Circuit Element – обзор

6.2.1.1 Толстопленочные процессы

Активный и пассивный компоненты – в чем разница между ними? – Компоненты ES

Активные компоненты

Источники напряжения

Источники тока

Транзисторы

Пассивные компоненты

Резисторы

Катушки индуктивности

Конденсаторы

Трансформаторы

Элементы схем и типы схем

пассивных элементов | Renesas

Резисторы

Конденсаторы

Катушки

Схемы фильтров (HPF и LPF)

Список модулей

Элементы электронных схем – Обзор MCAT

Элементы схемы

Цепи

Переменные токи и реактивные цепи

Электронные компоненты, используемые в электрических и электронных схемах

Базовые компоненты электроники

Активные компоненты

Пассивные компоненты

Электромеханические компоненты

Пассивные электронные компоненты

Резисторы

Постоянные резисторы

Переменные резисторы

Конденсаторы

Катушки индуктивности

Активные электронные компоненты

Диоды

Транзисторы

Интегральные схемы

Устройства отображения

Источники питания

Источник питания постоянного тока

Батареи