تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

اگر یک مدار ماندگار داشته باشیم یعنی ولتاژ خروجی آن یکسان باشد (مانند آنچه در قسمت های قبل ساختیم) و  شما ولتاژ ورودی آن را تغییر دهید و ولتاژ خروجی آن تغییر کند و پس از آن در یک سطح باقی بماند, مانند آی سی 555 که طوری طراحی شده است که هنگامی که ورودی تغییر کند خروجی آن از 0 به Vcc تغییر می کند (Vcc ولتاژ منبع قدرت است) و خروجی شما تا مدت زمان معینی Vcc می باشد و سپس به 0 ولت باز می گردد.به شکل زیر توجه کنید:

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

با وسیع تر شدن طراحی مدار الکترونیکی ساخت کامل مدار هم مشکل می شود.به هم این علت مدار های از قبل ساخته شده ای وجود دارند که می توان از آن ها  استفاده کرد.یکی از این مدار ها را در شکل می بینید.این مدار از قبل ساخته شده آی سی (IC) نام دارد.

آی سی از تعداد زیادی ترانزیستور تشکیل شده است که برای ساخت مدار به یکدیگر متصل شده اند.پین های فلزی آی سی به مدار متصل هستند و مدار در قطعه ای از پلاستیک یا سرامیک نصب شده است.با استفاده از پین ها می توانید قطعات دیگری را به مدار داخلی آی سی (IC) متصل کنید.

شما می توانید یک آی سی (IC) ساده با چند اینورتر مانند آنچه در درس قبل ساختیم خریداری کنید و یا یک آی سی (IC) پیچیده تری مانند پردازشگز پنتیوم خریداری کنید.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

در دستگاه های دیجیتالی ما با دو مقدار سر و کار داریم که 0 و 1 می باشد.عدد یک عنی ولتاژ وجود دارد (معمولا 5 ولت) و عدد 0 یعنی ولتاژ صفر است.

اینورتر یکی از دستگاه های دجیتال اسای در الکترونیک مدرن است.اینورتر یا معکوس کننده همانطور که از نامش پیداست خروجی را بر عکس یا متضاد با ورودی کند.برای مثال اگر ورودی 0 باشد خروج 1 خواهد شد و اگر 1 باشد صفر خواهد شد.

مدار ترانزیستوری که قبلا ساختیم می تواند یک اینورتر باشد.برای واضح شدن طرز کار اینورتر ما مداری با دو ترانزیستور می سازیم.در شکل زیر می توانید اینورترها را مشاهده کنید:

برای ساخت مدار,از مدار ترانزیستوری که قبلا ساخته ایم به عنوان اینورتر اول استفاده کنید.ورودی اینورتر اول سر مقاومت 100 اهمی می باشد که به سیم پرشی زرد متصل شده است.اینورتر دوم را هم همانند اینتوتر اول بسازید.فقط سیم پرشی زرد را به مقاومت 100 اهمی (ورودی اینورتر) وصل نکنید.

حال خروجی اینورتر اول را به ورودی اینورتر دوم با قرار دادن یک سر سیم پرشی در سطری یکسان با مقاومت 2.2 کیلو اهمی و کلکتور ارنزیستور (خروجی اینورتر اول) و  سر دیگر سیم را در سطری یکسان با مقاومت 1200 اهمی اینورتر دوم (ورودی اینورتر دوم) قرار دهید.

حالا ورودی اینورتر اول را (سیم زرد پرشی)به منبع 12 ولت (سطر مثبت)متصل کنید.ال ای دی اینورتر اول باید روشن شود و ال ای دی اینورتر دوم خاموش باقی بماند.حالا ورودی اینورتر اول را به 0 ولت (سطر زمین) متصل کنید.ال ای دی اول باید خاموش و ال ای دی دوم روشن شود.اگر این اتفاق نیافتد بدون لمس کردن قسمت های فلزی و رسانا مدار را بررسی کنید.

ورودی اینورتر می تواند 12 ولت یا 0 ولت باشد.هنگامی که ورودی اینورت 12 ولت است,ترانزیستور اول روشن شده و ال ای دی اول نیز روشن می شود و ولتاژ خروجی اینورتر 0.2 ولت خواهد بود.خروجی اینورتر اول به ورودی اینورتر دوم متصل است پس 0.2 ولت ولتاژ ورودی اینورتر دوم است و این ولتاژ برای روشن نمودن ترانزیستور اینورتر دوم کافی نیست و ترانزیستور آن خاموش خواهد ماند.به مدار زیر توجه کنید:

هنگامی که ورودی اینورتر اول 0 ولت شود,ترانزیستور اول خاموش شده و ال ای دی نیز بسیار کم نور خواهد شد.در اینجا هنوز مقدار کمی جریان وجود دارد که از ال ای دی به اینورتر دوم جاری می شود.ولتاژ در خروجی اینورتر اول افزایش می یابد و تر انزیستور اینورتر دوم را روشن می کند و با روشن شدن ترانزیستور اینورتر دوم ال ای دی آن نیز روشن خواهد شد.برای پیدا کردن مقدار ولتاژ در خروجی اینورتر اول (که 10.4 ولت است) از قانون اهم استفاده کنید.در اینجا جریانی از ترانزیستور جاری نمی شود و جریان از مسیر ال ای دی و مقاومت 2.2 کیلو اهمی و 100 اهمی به ترانزیستور دوم و زمین می آید.ولتاژ در طرف منفی ال ای دی 10.6 ولت است و ولتاژ در بیس ترانزیستور دوم 0.6 ولت می باشد.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

ترانزیستورها یکی از قطعات اساسی در الکترونیک هستند.ترانزیستور ها سوئیچ هایی هستند که برای خاموش و روشن کردن بکار می روند.اگر چه ترانزیستور ها یک قطعه ی ساده هستند اما یکی از مهم ترین قطعات الکترونیکی هستند.مثلا ترانزیستور تنها قطعه ای است که در ساخت یک پردازشگر پنتیوم استفاده می شود.یک چیپ پنتیوم تقریبا 3.5 میلیون ترانزیستور دارد.ترانزیستور هایی که در پنتیوم وجود دارند کوچکتر از ترانزیستوری هستند که ما استفاده خواهیم کرد اما عملکرد آن ها یکسان است.شکا زیر ترانزیستوری که ما استفاده خواهیم کرد را نشان می دهد:

ترانزیستور دارای سه پایه به نام های کلکتور (Collector) و بیس (Base) و امیتر (Emitter) می باشد.معمولا کلکتور با حرف C و بیس با حرف B و امیتر با حرف E نمایش داده می شود.گاهی اوقات این پایه ها در طرف مسطح ترانزیستور مشخص شده اند.ترانزیستور دارای یک طرف صاف و یک طرف گرد می باشد.اگر طرف گرد آن رو به روی شما باشد پایه ی کلکتور سمت چپ,بیس در وسط و امیتر در سمت راست خواهد بود.

از نماد زیر برای رسم یا نمایش ترانزیستور در مدار استفاده می شود.

بیس,سوئیچ خاموش و روشن ترانزیستور می باشد.اگر جریان به سمت بیس جاری شود,جریان از کلکتور به سمت امیتر جاری خواهد شد (سوئیچ روشن است) و اگر جریانی به سمت بیس نداشته باشیم,جریان نمی تواند از کلکتور به سمت امیتر جاری شود (سوئیچ خاموش است).در شکل زیر مدار پایه ای را که ما برای ترانزیستور ها داریم مشاهده می کنید:

برای ساخت مدار ما باید ترانزیستور را همراه یک مقاومت دیگر به مداری که قبلا ساخته ایم اضافه کنیم.قبل از هرگونه تغییری در بردبورد (BreadBoard) منبع قدرت خاموش یا قطع کنید.برای قرار دادن ترانزیستور ابتدا پایه های آن را به آرامی جدا کنید و هر پایه را در سطری جداگانه در بردبورد قرار دهید.پایه ی کلکتور ترانزیستور باید با پایه ی مقاومتی که زمین شده است (با سیم مشکی) در یک سطر باشد.حالا یک سیم پرشی از مین به مقاومت 2.2 کیلواهمی و به امیتر ترانزیستور ببرید.سپس یکی از پایه های دیگر مقاومت را در یک سطر خارجی قرار دهید,حالا بردبورد شما باید شبیه شکل زیر باشد:

حال یک سر سیم پرشی زرد را در سطر مثبت (کنار خط قرمز) و سر دیگر آن را در همان سطر مقاومت 100 کیلو اهمی قرار دهید (به بیس متصل نشود).با روشن کردن منبع قدرت ال ای دی نیز رو شن خواهد شد.حال یک سر سیم پرشی زرد را از سطر مثبت به سطر زمین (کنار خط آبی) جابجا نمایید.با اینکار دیگر جریان به سمت پایه ی بیس ترانزیستور جاری نمی شود.

حال می خواهیم با استفاده از قانون اهم جریان وارد شده به ترانزیستور و جریانی که از ال ای دی عبور می کند را محاسبه کنیم.برای اینکار ما باید دو نکته را در مورد ترانزیستور ها در نظر داشته باشیم:

1)اگر ترانزیستور روشن باشد ولتاژ بیس آن 0.6 ولت بیشتر از ولتاژ امیتر خواهد بود.

2)اگر ترانزیستور روشن باشد ولتاژ کلکتور 0.2 ولت بیش تر از ولتاژ امیتر خواهد بود.

پس هنگامی که مقاومت 100 کیلو اهمی  به منبع جریان مستقیم 12 ولت (12VDC) متصل باشد,مدار مانند شکل زیر خواهد بود:

بنابراین جریان جاری شده در مقاومت 100 کیلو اهمی برابر است با :

(12 – 0.6) / 100000 =
0.000114 A = 0.114 mA.

جریان جاری شده در مقاومت 2.2 کیلو اهمی برابر است با:

(10.6 – 0.2) / 2200 = 0.0047
A = 4.7 mA

اگر بخواهیم جریان جاری شدخ در ال ای دی افزای ش یابد,می توانیم از مقاومت کوچکتری نسبت به جای مقاومت 2.2 کیلو
اهمی استفاده کنیم و از این طریق ما بدون اینکه جریان ورودی را تغییر دهیم افزایش جریان در ال ای دی را خواهیم داشت.این یعنی اینکه ما می توانیم وسایلی را که با
قدرت بالایی کار می کنند (مانند موتورهای الکتریکی) را توسط مدارهایی با قدرت پایین و سبک کنترل کنیم.اگر چه میکرو کنترلر در نمی تواند جریان کافی برای روشن و خاموش کردن لامپ و موتور را  تامین کند اما قادر است که ترانزیستور را خامنوش و روشن کند و ترانزیستور می تواند جریان زیاد لامپ ها و موتورها را کنترل کند.

همچنین بخاطر داشته باشید که وقتی که ترانزیستور خاموش است جریانی در آن جاری نمی شود.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

می توان با داشتن مقدار مقاومت از قانون اهم برای یافتن جریان استفاده نمود.در مدار قبل هنگامی که ای ای دی روشن است 1.4 ولت افت ولتاژ وجود خواهد داشت.یعنی هنگامی که پایه ی مثبت به 12 ولت متصل است,ولتاژ پایه ی منفی 10.6 ولت خواهد بود.حال با توجه به اینکه ولتاژ دو سر مقاومت را داریم با استفاده از قانون اهم می توانیم مقدار جریان عبوری را محاسبه نماییم:

(10.6 – 0) / 2200 = 0.0048
Amperes = 4.8 mA

این جریان در تمام مسیر از سمتی که ولتاژ بیشتری دارد (12 ولت) به طرف زمین جاری می شود.این یعنی اینکه جریان جاری شده در مقاومت و ال ای دی نیز برابر 4.8 میلی آمپر است.اگر بخواهیم جریان جاری شده در ال ای دی را تغییر دهیم (اینکار موجب تغییر روشنایی ال ای دی می شود) می توانیم با تغییر مقدار مقاومت اینکار را انجام دهیم.یک مقاومت کوچکتر موجب جاری شدن جریان بیشتر و یک مقاومت بزرگتر موجب عبور جریان کمتری می شود.هنگام استفاده از مقاومت های کوچکتر احتیاط کنید چون آن ها گرم می شوند.

حال اگر بخواهیم بدون تغییر این مدار ال ای دی را خاموش و روشن کنیم باید از قطعه ی دیگری بنام ترانزیستور استفاده کنیم.در در س بعدی به معرفی ترانزیستور خواهیم پرداخت.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

دیود انتشار نور یا LED

هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

ال ای دی یا دیود انتشار نور قطعه ای است که تصویر آن را مشاهده می نمایید.معمولا با رنگ های قرمز,زرد و سبز و آبی موجود می باشد.کلمه ی LED از عبارت Light Emitting Diode گرفته شده است.یک نکته ی مهم در مورد دیود ها اینست که که دیود جریان را تنها در یک جهت عبور می دهد.

برای کار کردن با ال ای دی یا دیود انتشار نور شما نیاز به یک منبع ولتاژ و مقاومت دارید.اگر ال ای دی را بدون مقاومت بکار ببرید ممکن است ال ای دی شما بسوزد.ال ای دی دارای مقاومت بسیار کمی می باشد بنابراین مقدار زیادی جریان در آن جاری خواهد شد مگر اینکه جریان را با استفاده از مقاومت محدود نمایید.برای روشن کردن ال ای دی مدار را مطابق شکل زیر می بندیم:

1)ابتدا پایه ی مثبت ال ای دی را بیابید.

2)بس از اینکه پایه ی مثبت ال ای دی را پیدا کردید,پایه ی مثبت آن را روی یک سطر بردبورد (breadBoard) قرار داده و پایه ی منفی آن را روی سطر دیگر قرار می دهیم.(در تصویر زیر سطرها عمودی هستند)

3)یکی از پایه های مقاومت 2.2 کیلو اهمی را روی سطری که پایه ی منفی ال ای دی قرار دارد قرار دهید و پایه ی دیگر آن را در یک سطر خالی قرار دهید.

4)منبع خود را با جدا کردن آداپتر آن خاموش و یا آن را قطع کنید.سپس زمین یا سیم مشکی را در انتهای آداپتر منبع قدرت و در سطرهای کناری بردبورد (BreadBoard) که با آبی در شکل مشخص شده است قرار دهید.سپس سیم قرمز یا مثبت را در انتهای آداپتر منبع قدرت در سطرهای کناری که با قرمز مشخص شده است قرار دهید.

5)حال از یک سیم پرشی کوتاه برای رفتن از سطر مثبت قدرت(از سیم قرمز استفاده کنید چون که به مثبت ولتاژ وصل خواهد شد) به پایه ی مثبت ال ای دی (نه در همان حفره بلکه در همان سطر) استفاده کنید.حال از یک سیم پرشی کوتاه مشکی برای رفتن از سطر زمین به مقاومت (پایه ای که به ال ای دی متصل نیست) استفاده کنید.به تصویر زید نگاه کنید:

برد بورد شما باید چیزی شبیه این تصویر باشد.

حال منبع قدرت خود را راه اندازی کنید تا ال ای دی روشن شود.جریان از پایه ی مثبت ال ای دی به سمت پایه ی منفی آن جاری خواهد شد.اگر پایه های ال ای دی را عوض کنید جریان در آن جاری نمی شود چرا که دیود جریان را فقط در یک جهت عبور می دهد و جریان نمی تواند از پایه ی منفی به سمت پایه ی مثبت جاری شود.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

قانون اهم

رابطه ای میان جریان,ولتاژ و مقاومت وجود دارد که قانون اهم نامیده می شود و فرمول آن را به صورت زیر است:

اختلاف ولتاژ=جریان * مقاومت

V=RI

این حالت اول نمایش قانون اهم است.حالت زیر برای پیدا کردن جریان و مقاومت می تواند استفاده شود.فرمول زیر همان فرمول بالاست که تنها حالت نمایش آن تغییر کرده است:

مقاومت/اختلاف ولتاژ = جریان

I = V / R

R = V / I

این رابطه این امکان را فراهم می آورد که یکی از این پارامترها را با در اختیار داشتن دو پارامتر دیگر محاسبه کنید.معمولا از این رابطه برای محاسبه ی جریان استفاده می شود.اندازه گیری ولتاژ ساده بوده و مقدار مقاومت را نیز می توان پیدا کرد.سپس با استفاده از این دو می توان جریان را محاسبه نمود.

برای مثال شکل زیر را در نظر بگیرید,با استفاده از مولتی متر و قرار دادن پروب مشکی در سمت راست و پروب قرمز در سمت چپ ,ولتاژ یک طرف 0 و.لت و ولتاژ یک طرف دیگر 5 ولت بدست می آید.

اختلاف ولتاژ بین دو نقطه ی A و B برابر 5 = 0 – 5  می باشد و یک مقاومت 500 اهمی بین این دو نقطه قرار دارد.ما می دانیم که جریان از نقطه ای که ولتاژ بیشتری دارد به سمت نقطه ای که ولتاژ کمتری دارد جاری می شود.بنابراین یک پیکان به سمت نقطه ای که ولتاژ کمتری دارد رسم می کنیم.

حالا ما می توانیم با استفاده از قانون اهم جریان را محاسبه کنیم.

I = DV / R

DV / R = 5/ 500

5 / 500 =0.01 Amps

0.01 Amps= 10 milliAmps

یعنی جریان برابر 10 میلی آمپر است I=10 mA حالا برای بررسی جواب می توانیم از شکل های دیگر فرمول استفاده نماییم.برای اینکار مقدار جریان و مقاومت را
جایگذاری کرده و ولتاژ را محاسبه می کنیم.

DV = I * R

I * R =0.01 * 500

0.01 * 500= 5 volts

ولتاژ بدست آمده 5 ولت می باشد که با مقدار اندازه گیری شده برابر است پس جواب ما درست می باشد.

همچنین می توانیم مقاومت را مجهول قرار دهیم.

R = DV / I

DV / I = 5/ 0.01

5 / 0.01 =500 ohms.

R = 500 ohms

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

برد بورد

برد بورد Bread Board از تعداد زیادی سیم ردیف شده ی فلزی (معمولا مسی) ساخته شده است,که در زیر بورد ردیف شده اند.ردیف های فلزی همانند شکل زیر با هم موازی هستند.این ردیف ها سوراخ های روی بورد را به هم متصل می نمایند که باعث آسان تر شدن اتصال قطعات برای ساخت مدارها می شود.برای استفاده از برد بور (Bread Board ) پایه های قطعات را در حفره های آن فرو کنید.هر حفره به یکی از ردیف های زیر بورد متصل شده است.

هر سیم تشکیل یک گره می دهد,گره نقطه ای از مدار است که دو قطعه به هم اتصال می یابند.

اتصال بین قطعات مختلف با قرار دادن پایه ی آن ها در گره مشترک تشکیل می شود.روی برد بورد,گره سطری از حفره هایی است که توسط ردیف فلزی اتصال یافته است.سطر های بالا و پایین معمولا برای اتصال منابع تغذیه استفاده می شود.باقی مدار توسط قرار دادن قطعات و اتصال آن ها با یکدیگر توسط سیم ها تشکیل می شود.

چیپ هایی که پایه های زیادی دارند (آی سی ها) را در وسط بورد قرار دهید و نیمی از پایه ها را روی یک طرف و نیمی دیگر را روی طرف دیگر قرار دهید.مانند شکل

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

روش هایی وجود دارد که هنگام کار با مقاومت ها می تواند مفید واقع شود.اگر شما نیاز به مقدار مقاومتی داشته باشید که موجود نیست می توانید از این روش ها برای بدست آوردن مقدار مقاومت مورد نیاز خود استفاده نمایید.

روش اول:سری بستن مقاومت ها

هنگام دو مقاومت مانند شکل به صورت سری اتصال می یابند.مقدار مقاومت جدید بین نقاط A و B برابر R1+R2 می باشد.

برای مثال اگر R1=500 اهم باشد و R2=250 اهم باشد مقاومت بین نقاط A و B برابر R1+R2=250+500=750 اهم می شود.

روش دوم:موازی بستن مقاومت ها

هنگامی که مقاومت ها مانند شکل زیر به صورت موازی اتصال یابند مقاومت معادل آن ها کمتر از R1 و R2 خواهد بود و مقدار مقاومت جدید بین نقاط A و B برابر خواهد
بود.

از دو روش فوق می توانید برای بدست آوردن مقاومتی با مقدار جدید استفاده کنید.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام

تذکر:هنگام کار با مدار ها جدا احتیاط کنید و نکات ایمنی را رعایت نمایید و تا جاییکه امکان دارد از افراد آشنا به برق راهنمایی بطلبید.

به جهان پر هیجان الکترونیک خوش آمدید.قبل از هر چیزی ما باید به دو چیز توجه کنیم.هر گاه شما یک مدار الکتریکی
داشته باشید,جریان و ولتاژ خواهید داشت.ما مدار را برای کنترل جریان و ولتاژ می سازیم.

جریان

جریان چیزیست که از طریق سیم جاری می شود.تصور کنید آن مانند جاری شدن آب در روخانه است.جریان از نقط ای به نقطه ی دیگر
می رود,مانند آب رودخانه.جریان از نقطه ای که ولتاژ بالاتری دارد به سمت نقطه ای که ولتاژ پایین تر دارد حرکت می کند.جریان در مدار می تواند توسط نماد پیکان نشان داده شود.جهت پیکان جهت حرکت جریان را نشان می دهد و از I برای مشخص کردن آن استفاده می شود.

واحد اندازه گیری جریان آمپر می باشد و آن را به طور اختصاری با A نمایش می دهند.جریان ها معمولا از 0.001Amps یا 0.001A تا 0.5Ampsمی باشند.از آنجاییکه جریان ها معمولا کوچک هستند,معمولا به شکل میلی آمپر بیان می شوند.(mA) میلی آمپر یعنی تقسیم بر 1000 بنابراین 0.001Amps برابر با 1 میلی آمپر است.همچنین 0.5Amps معادل 500 میلی آمپر می باشد.

ولتاژ

ولتاژ سطح توان یک نقطه را نمایش می دهد.واحد اندازه گیری ولتاژ ولت می باشد.تشابه جریان و آب رودخانه را بخاطر دارید؟در اینجا نقطه ای که در بالای تپه است دارای سطح ولتاژ بالاتری نسبت به نقطه ای که پایین تپه است خواهد بود و همانند جریان آب که از دبالای تپه به پایین آن جریان دارد جریان الکتریکی نیز از نقطه ای که ولتاژ بالاتری دارد به سمت نقطه ای که ولتاژ پایین تری دارد در حرکت خواهد بود.اگر نقطه ای دارای ولتاژ 5 ولت و نقطه ی دیگر دارای ولتاژ 0 ولت باشد و این دو نقطه توسط سیمی به هم متصل شده باشند,جریان از نقطه ای که دارای ولتاژ 5 ولت می باشد به سمت ولتاژ 0 ولت جاری خواهد شد.

اندازه گیری ولتاژ مشابه اندازه گیری ارتفاع می باشد و تفاوت ولتاژ بین دو نقطه را نشان می دهد.اگر نقطه ی A دارای ولتاژ 10 ولت و نقطه ی B دارای ولتاژ 2 ولت باشد,ولتاژ اندازه گیری شده بین دو نقطه ی A و B برابر با 8 و لت خواهد بود (8=2-10).این بسیار شبیه اندازه گیری ارتفاع است.ما ارتفاع تپه را نیز به همین روش اندازه گیری می کنیم.ما سطح دریا را صفر در نظر گرفته و سپس سایر نقطه ها را با آن مقایسه می کنیم.برای مثال روی قله ی C شما 4000 متر ارتفاع دارید (در مقایسه با سطح دریا).به همین روش ما در مدار الکتریکی ولتاژ پایین تر را صفر می نامیم و آن را زمین فرض می کنیم.سپس سایر نقاط مدار را با زمین مقایسه می کنیم.رودخانه ها به ست سطح دریا جریان دارند و جریان الکتریکی به سمت زمین جاری می شود.

باتری شبیه به یک سد می باشد.در یک سمت آن انرژی زیادی ذحیره شده است.هنگامی که راه از یک سمت آن به سمت دیگر وجود داشته باشد جریان جاری خواهد شد.اگر راهی نباشد,جریان جاری نشده و انرژی در انتظار راهی برای به سمت دیگر خواهد بود.راه می تواند پهن بزرگ یا کوچک باشد,در صورتیکه بزرگ باشد مقدار زیادی جریان جاری خواهد شد و در صورت کوچک بودن مقدار کمی جریان جاری خواهد شد.مانند آب پشت سد اگر جریان کم جاری شود,زمان زیادی برای تخلیه ی آن
لازم خواهد بود و اگر زیاد جاری شود در مدت زمان کمتری تخلیه خواهد شد.

در اینجا برای مدار الکتریکی دو حالت خاص وجود دارد,اولی زمانی که جریان صفر است (مدار باز) و دومی زمانی است که ولتاژ صفر است (اتصال کوتاه).

مدار باز:

حالت مدار باز زمانی است که دو نقطه از مدار را هیچ چیزی به هم متصل نکرده باشد.جریان جاری نشده و هیچ اتفاقی نمی افتد.اگر سیم جارو برقی شما پاره شده باشد,می تواند یک سبب مدار باز شده و و جریان نتواند در آن جاری شود و آن کار نخواهد کرد.در اینجا ممکن است ولتاژی بین دو نقطه وجود داشته باشد اما جریان نمی تواند جاری شود.

اتصال کوتاه:

اتصال کوتاه,زمانی است که دو نقطه از مدار با سطح واتاژ متفاوت توسط یک سیم بدون مقاوت به هم وصل شوند.این حالت می تواند سبب جاری شدن مقدار زیادی جریان شود.اگر اتصال کوتاه در منزل شما اتفاق بیافتد,سبب عملکرد قطع کننده ی مدار و یا فیوز می شود.اگر دستگاهی برای محدود کردن جریان وجود نداشته باشد,ممکن است سیم ذوب شود و موجب آتش شود.این وضعیت تا اندازه ای شبیه به شکسته شدن سد است.ناگهان مقدار زیادی انرژی برای جاری شدن از بالا به پایین بدون هیچ محدود کننده ای آزاد می شود.

اتصال سری:

اتصال سری به حالتی گویند که اجزای مدار به یکدیگر با پایه ی مشترک متصل شده باشند و اتصال دیگری وجود نداشته باشد.

اتصال موازی:

اتصال موازی زمانی است که دو جزء مدار با دو پایه به یکدیگر متصل شده باشند.

مقاومت ها:

مقاومت های اجزایی هستند که دارای مقاومت از قبل تعیین شده می باشند.مقاومت معین می کند که چه مقدار جریان در مدار جاری خواهد شد.مقاومت ها برای کنترل ولتاژ و جریان استفاده می شوند.یک مقاومت بسیار زیاد اجازه ی عبور جریان بسیار کم را می دهد.هوا دارای مقاومت بسیار بالایی است.جریان تقریبا هرگز در تمام هوا جاری نمی شود.مقاومت کم اجازه ی عبور جریان زیادرا می دهد.فلزات دارای مقاومت بسیار کم می باشند و این علت ساخته شدن سیم ها از
جنس فلز است.آن ها اجازه می دهند جریان از نقطه ای به نقطه ی دیگر بدون مقاومت جاری شود.سیم ها معمولا توسط پلاستیک یا لاستیک پوشانده می شوند.این کار سیم ها را از برخورد با یکدیگر و ایجاد اتصال کوتاه حفظ می کند.خطوط قدرت با ولتاژ بالا برای ایمنی توسط لایه هایی ضخیم از پلاستیک پوشانده می شوند.اما هنگامی خط قطع می شود و سیم بی حفاظ است بسیار خطرناک هستند و آن ها بیشتر از این از چیز های دیگر جداسازی و عایق نشده اند.

مقاومت با واحد اندازه گیری اهم بیان می شود.مقدار مقاومت های رایج از 100 اهم تا 100000 اهم می باشد.اندازه ی هر مقاومت توسط رنگ های راه راه نمایش داده می شود.

مقاومت های متغیر:

مقاومت های متغیر نیز از اجزای رایج هستند.آن ها دارای صفحه ی مدرج و یا دسته برای تغییر مقاومت هستند.آن ها برای بسیاری  وضعیت ها خیلی مفید هستند.تنظیم کننده های صدا,مقاومت متغیرهستند.هنگامی که شما صدا را تغییر می دهید در واقع مقاومت متغیر را تغییر می دهید که آن هم جریان را تغییر می دهد.افزایش مقاومت سبب کاهش جریان و در نتیجه کاهش صدا می شود.کاهش مقاومت سبب لفزایش جریان و در نتیجه افزایش صدا می شود.مقدار مقاومت
متغیر با بالاترین مقداری که مقاومت متغیر می تواند داشته باشد بیان می شود.برای مثال, یم مقاومت متغیر 500 اهم در هر کجا می تواند مقدار مقاومتی بین 0 تا 500 اهم داشته باشد.مقاومت متغیر پتانسیومتر نیز نامیده می شود.

دیود ها:

دیود ها اجزایی هستند که اجاز ه ی عبور جریان را تنها در یک سمت می دهند.دیود ها دارای پایه ی مثبت و منفی می باشند.هنگامی ولتاژ پایه ی مثبت بیشتر از ولتاژ پایه ی منفی باشد,جریان در سراسر دیود جاری می شود (مقاومت بسیار نا چیز است).هنگامی ولتاژ پایه ی مثبت دیود کمتر از ولتاژ پایه ی منفی باشد,جریان جاری نخواهد شد (مقاومت بسیار بالاست).پایه ی منفی دیود کاتد نامیده می شود و پایه ی مثبت آن آند نامیده می شود.

معمولا هنگامی که جریان در سراسر دیود جاری می شود,ولتاژ پایه ی مثبت 0.65 ولت بیشتر از ولتاژ پایه ی منفی می باشد.

LED

دیود های انتشار نور (LED) یک گزینه ی مناسب برای پروژه ها می باشند,چرا که آن ها سرگرمی های بصری فراهم می آورند.دیود های انتشار نور از مواد مخصوصی استفاده می کنند که هنگامی که جریان از سراسر آن ها عبور می کند,نور منتشر می کنند.بر خلاف لامپ های حبابی,دیود های انتشار نور هرگز نمی سوزند مگر اینکه جریان آن ها از محدوده ی تعریف شده عبور کند.محدوده ی جریان مناسب برای دیود های انتشار نور (LED) از 0.02 آمپر (20میلی آمپر) تا 0.04 آمپر (40 میلی آمپر) می باشد.این دیود ها نیز همانند دیود های معمنولی دارای پایه ی مثبت و منفی می باشند.برای اینکه بفهمید کدام پایه مثبت است خط فلزی داخل دیود انتشار نور را پیدا کنید.ممکن است آن خط به سختی دیده شود.روش دیگر پیدا کردن نقطه ی مسطح در لبه ی دیود است که نشانگر پایه ی منفی می باشد.

هنگامی که جریان در سراسر دیود انتشار نور جاری شود,ولتاژ پایه ی مثبت آن 1.4 ولت از ولتاژ پایه ی منفی آن بیشتر خواهد بود.توجه داشته باشید که در اینجا مقاومتی برای محدود کردن جریان وجود ندارد بنابراین ممکن است یک مقاومت به صورت سری با دیود جهت جلوگیری از آسیب استفاده شود.

سوئیچ ها:

سوئیچ ها دستگاه هایی هستند که حالت های اتصال کوتاه و اتصال باز را با توجه به وضعیت سوئیچ فراهم می کنند,ON یعنی اتصال کوتاه و OFF یعنی اتصال باز.

هنگامی سوئیچ در وضعیت ON قرار دارد مانند یک سیم عمل می کند و هنگامی سوئیچ در وضعیت OFF قرار دارد اتصالی برقرار نخواهد شد.

محاسبه ی مقدار مقاومت با استفاده از رنگ ها:

برای محاسبه ی مقدار مقاومت از کد مربوط به رنگ های درج شده روی مقاومت استفاده می شود.

گام اول:

مقاومت را بچرخانید تا رنگ طلایی یا نقره ای رنگ آخر درج شده در سمت راست باشد.

گام دوم:

به دو ردیف اول رنگ از سمت چپ توجه کنید.آن دو رنگ متناظر با دو رقم مقدار مقاومت است.برای معین کردن دو رقم اول مقدار مقاومت از جدول رنگ ها استفاده کنید.

گام سوم:

به دریف سوم رنگ از سمت توجه کنید.مقدار رنگ متناظر با ردیف سوم متناظر با مقداری است که در دو رقم اول بدست آمده ضرب می شود.

گام چهارم:

مقدار بدست آمده از گام دوم را با مقدار بدست آمده از گام سوم ضرب کنید.مقدار بدست آمده مقدار مقاومت بر حسب اهم می باشد.ردیف چهارم صحت مقدار مقاومت را نشان می دهد.رنگ طلایی یعنی اینکه مقدار مقاومت ممکن است 5 درصد خطا داشته باشد.رنگ نقره ای یعنی اینکه مقدار مقاومت 10 درصد ممکن است خطا داشته باشد.

ترجمه و ویرایش شده توسط آبشاران دات کام