Podział substancji: Własności elektryczne i magnetyczne

Podział substancji ze względu na ich własności elektryczne

• Substancje dzieli się na przewodniki, izolatory, półprzewodniki i nadprzewodniki, bazując na ich zdolności przewodzenia prądu.
• Przewodniki posiadają swobodne elektrony, np. miedź, aluminium, srebro.
• Izolatory charakteryzują się brakiem swobodnych elektronów, mając bardzo wysoki opór, np. szkło, guma, porcelana.
• Półprzewodniki mają opór zależący od temperatury i domieszek, np. krzem, german.
• Nadprzewodniki tracą opór elektryczny w niskich temperaturach, np. stopy niobu.

Podział substancji ze względu na ich własności magnetyczne

• Substancje dzieli się na diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki, ze względu na ich reakcję na pole magnetyczne.
• Diamagnetyki są słabo odpychane przez magnes, np. miedź, złoto.
• Paramagnetyki są słabo przyciągane przez magnes, np. aluminium, platyna.
• Ferromagnetyki silnie przyciągane przez magnes i mogą być magnesowane, np. żelazo, kobalt, nikiel.
• Istnieją także antyferromagnetyki i ferrimagnetyki z unikalnymi właściwościami w polu magnetycznym, np. magnesy ceramiczne.

Najważniejsze materiały przewodzące i ich zastosowania

• Miedź jest powszechnie używana w przewodach elektrycznych i ścieżkach PCB.
• Aluminium jest zastosowany w radiatorach i niektórych przewodach.
• Złoto jest wykorzystywane w stykach połączeń i powłokach kontaktowych w elektronice.
• Srebro jest stosowane jako specyficzne przewodniki w elektronice wysokoczęstotliwościowej.

Najważniejsze materiały izolacyjne i ich zastosowania

• Tworzywa sztuczne (PVC, teflon) są stosowane jako izolatory kabli.
• Ceramika jest używana jako izolacja w tranzystorach dużej mocy.
• Szkło służy jako izolator w światłowodach i wysokich napięciach.

Półprzewodniki samoistne i domieszkowane

• Samoistne półprzewodniki (np. krzem, german) posiadają przewodnictwo stale rosnące wraz z temperaturą.
• Domieszkowane półprzewodniki (np. dodanie fosforu lub boru) mają zmienione przewodnictwo. Typ n = nadmiar elektronów, Typ p= nadmiar dziur.

Sposoby kształtowania materiałów

• Materiały charakteryzują się obróbką mechaniczną (np. cięcie, wiercenie, frezowanie).
• Również obróbka cieplna (np. wyżarzanie, hartowanie).
• Inne metody to wylłaczanie, odlewanie, druk 3D, i metoda kompozycji.

Sposoby łączenia materiałów

• Lutowanie jest używane w elektronice.
• Spawanie łączy metale w konstrukcjach mechanicznych.
• Klejenie jest używane tam, gdzie potrzebna jest szczelność.
• Połączenia mechaniczne (np. śruby, nity, wkręty) są stosowane w różnych sytuacjach.

Prąd elektryczny, gęstość prądu i wpływ na dobór przewodników

• Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych (zwykle elektronów).
• Gęstość prądu (J) to natężenie prądu na jednostkę pola powierzchni.
• Dobór przewodników zależy od natężenia prądu i gęstości prądu, by uniknąć przegrzewania.

Prawo Ohma, I i II prawo Kirchhoffa

• Prawo Ohma określa zależność między napięciem (U), prądem (I) i oporem (R): U = R * I.
• Pierwsze Prawo Kirchhoffa (Prawo węzłów) określa, że suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z tego węzła. (ΣI = 0)
• Drugie Prawo Kirchhoffa (Prawo oczek) określa, że suma spadków napięcia na wszystkich elementach w obwodzie zamkniętym równa jest sumie napięć źródeł w tym obwodzie. (ΣU = 0)

Ciepło i moc cieplna tracone w podzespołach elektrotechniki

• Opór elektryczny jest głównym źródłem strat mocy w przewodnikach i rezystorach.
• Prądy wirowe i histereza w rdzeniach magnetycznych powodują straty.
• Elementy aktywne (np. procesory) generują znaczną ilość ciepła podczas pracy.

Zasady i sposoby chłodzenia podzespołów

• Ograniczanie temperatury pracy podzespołów poniżej maksymalnych wartości.
• Zapewnienie odpowiedniej, wymiany ciepła między podzespołami a otoczeniem.
• Metody: chłodzenie pasywne (radiatory), aktywne (wentylator, układ chłodzenia ciekłego).

Impedancja obwodów RLC

• Impedancja (Z) to uogólniony opór w obwodach prądu przemiennego.
• Impedancja uwzględnia rezystancję, reaktancję indukcyjną i reaktancję pojemnościową.

Wymienione i skróty jednostek wielokrotności i podwielokrotności

• Podano tabelę z wielokrotnościami i podwielokrotnościami dla amperów.

Konfiguracje wzmacniaczy operacyjnych

• Konfiguracja wspólnego emitera: sygnał wejściowy na bazie, wyjściowy z kolektora.
• Konfiguracja wspólnej bazy: Ma bardzo niską impedancję wejściową i wysoką impedancję wyjściową.
• Konfiguracja wspólnego kolektora (wtórnik): sygnał wejściowy na bazie, wyjściowy z emitera.

Cechy teoretyczne i praktyczne wzmacniaczy operacyjnych

• Wysoke wzmocnienie napięciowe, niski prąd wejściowy, szerokie pasmo przenoszenia, niski poziom szumów.
• Ograniczenia wynikające z czynników zewnętrznych, obciążenia.

Zasady pomiarów, wielkości nieelektrycznych

• Sposoby pomiaru napięcia, prądu, rezystancji, temperatury (np. termometry, termoelementy), ciśnienia, przemieszczenia (encocery, liniały optyczne)

Rodzaje błędów pomiarowych

• Systematyczne (związane z kalibracją lub metodą) i Przypadkowe (związane z czynnikami zewnętrznymi).

Podstawowe cechy zasialaczy (liniowe, impulsowe, stabilizowane), sposoby wygładzania i stabilizacji napięć

• Zasilacza liniowe są prostsze, ale mniej wydajne, impulsowe charakteryzują się większą efektywnością. - Stabilizacja napięć jest realizowana przez odpowiednie układy stabilizatorów, np. liniowych i impulsowych. - Wygładzanie jest realizowane przez filtry.

Zasilanie bezprzerwowe (UPS)

• UPS to zasilacze z akumulatorami, oferujące ciągłość zasilania w przypadku awarii.

Układy bramek logicznych

• Zasady logiczne (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR).

Układy sekwencyjne (przerzutniki)

• Przerzutniki typu SR, JK, D, T - tworzą układy pamięciowe i liczniki.

Podstawowe bloki systemów komputerowych

• Procesor, pamięć (RAM, ROM), magazyny danych (HDD, SSD), urządzenia wejścia/wyjścia (I/O).

Mikrokomputery i mikrokontrolery

• Architektury typu Harvard (oddziałowa pamięć danych/programu)
• Zestaw funkcji we/wy w układzie.

Podstawowe własności elementów platformy Arduino

• Podstawowe funkcje procesora AVR, ARM.
• Komunikacja, czujniki.

Obszary zastosowań Arduino

• Robotyka, automatyka domowa, edukacja, prototypowanie.

Quiz dotyczący podziału substancji ze względu na ich własności elektryczne oraz magnetyczne. Dowiedz się więcej o przewodnikach, izolatorach, półprzewodnikach, nadprzewodnikach oraz rodzajach substancji magnetycznych. Sprawdź swoją wiedzę na temat reakcje różnych materiałów na prąd i pole magnetyczne.