Virtapiiri | suljettu polku, joka koostuu piirin komponenteista
Virtapiiri on virtapiirin komponenteista koostuva suljettu reitti, jossa jännite- tai virtalähteen elektronit voivat virrata. Jos piiri koostuu sähköisistä komponenteista, kuten vastuksesta, kondensaattorista, induktorista jne., sitä kutsutaan sähköpiiriksi, ja jos piiri koostuu mistä tahansa elektronisesta piirin komponentista, kuten diodista, transistorista jne., sitä kutsutaan elektroniseksi piiriksi. Elektroniset piirit voivat siis koostua sekä sähköisistä että elektronisista piirikomponenteista, mutta sähköpiirissä on vain sähköisiä komponentteja.
Kohta, jossa elektronit tulevat sähköpiiriin, on nimeltään elektronien "lähde". Kohta, jossa elektronit lähtevät sähköpiiristä, on nimeltään "paluu" tai "maadoitus". Poistumiskohtaa kutsutaan "paluuksi", koska elektronit päätyvät aina lähteeseen, kun ne kulkevat sähköpiirin reitin loppuun.
Sähköpiirin osaa, joka sijaitsee elektronien lähtöpaikan ja niiden lähteeseen palaamisen välissä, kutsutaan sähköpiirin kuormaksi. Sähköpiirin kuorma voi olla niinkin yksinkertainen kuin kodinkoneiden, kuten jääkaappien, televisioiden tai lamppujen, kuormitus tai monimutkaisempi, kuten vesivoimalaitoksen tehon kuormitus.
Virtapiireissä käytetään kahta sähköenergian muotoa: vaihtovirtaa (AC) ja tasavirtaa (DC). Vaihtovirta toimii usein suurten laitteiden ja moottoreiden voimanlähteenä, ja se tuotetaan voimalaitoksissa. Tasavirralla käytetään akkukäyttöisiä ajoneuvoja ja muita koneita ja elektroniikkaa. Muuntimilla voidaan muuttaa vaihtovirta tasavirraksi ja päinvastoin. Suurjännitteisessä tasasähkönsiirrossa käytetään suuria muuntimia.
Elektroninen piiri
Elektronisissa piireissä käytetään yleensä tasavirtalähteitä. Elektronisen piirin kuorma voi olla niinkin yksinkertainen kuin muutama vastus, kondensaattori ja lamppu, jotka on kytketty yhteen kameran salaman luomiseksi. Elektroninen piiri voi olla myös monimutkainen, ja siihen voi liittyä tuhansia vastuksia, kondensaattoreita ja transistoreja. Se voi olla integroitu piiri, kuten tietokoneen mikroprosessori.
Vastukset ja muut piirielementit voidaan kytkeä sarjaan tai rinnakkain. Vastus sarjapiireissä on vastusten summa.
Kokeellinen elektroninen piiri
Piiri- ja kytkentäkaavio
Piiri- tai kytkentäkaavio on sähköpiirin visuaalinen esitys. Sähkö- ja elektroniikkapiirit voivat olla monimutkaisia. Piirin kaikkien komponenttien kytkentöjen piirtäminen piirin kuormaan helpottaa ymmärtämään, miten piirin komponentit on kytketty toisiinsa. Elektronisten piirien piirustuksia kutsutaan "piirikaavioiksi". Sähköpiirien piirustuksia kutsutaan "kytkentäkaavioiksi". Kuten muutkin kaaviot, piirustajat piirtävät yleensä nämäkin kaaviot ja tulostavat ne sitten. Kaaviot voidaan laatia myös digitaalisesti käyttämällä erikoisohjelmia.
Kaavio on sähköpiirin kaavio. Kaaviot ovat piirin keskeisten kytkentöjen graafisia esityksiä, mutta ne eivät ole piirin todentuntuisia kuvauksia. Kaavioissa käytetään symboleja kuvaamaan piirin komponentteja. Kaaviossa käytetään konventioita, joilla kuvataan, miten sähkö virtaa. Yleinen käyttämämme konventio on positiivisesta napasta negatiiviseen napaan. Realistinen tapa, jolla sähkö virtaa, on negatiivisesta napasta positiiviseen napaan.
Piirikaavioissa käytetään erityisiä symboleja. Piirustuksissa olevat symbolit osoittavat, miten komponentit, kuten vastukset, kondensaattorit, eristimet, moottorit, pistorasiat, valot, kytkimet ja muut sähkö- ja elektroniikkakomponentit on liitetty toisiinsa. Kaavioista on suuri apu, kun työntekijät yrittävät selvittää, miksi virtapiiri ei toimi oikein.
Katkaisijat
Sähkö- tai elektroniikkapiirissä kulkeva virta voi kasvaa äkillisesti, kun jokin komponentti vioittuu. Tämä voi aiheuttaa vakavia vaurioita muille piirin komponenteille tai aiheuttaa palovaaran. Tätä vastaan voidaan suojautua kytkemällä virtapiiriin sulake tai "katkaisijaksi" kutsuttu laite. Katkaisija avaa eli "katkaisee" virtapiirin, kun virtapiirin virta kasvaa liian suureksi, tai sulake "räjähtää". Tämä antaa suojaa.
Maasulun keskeytyslaitteet (G.F.I.)
Sähkö- ja elektroniikkapiirien vakiopalautus on maadoitus. Kun sähkö- tai elektroniikkalaite vikaantuu, se voi avata paluupiirin maadoitukseen. Laitteen käyttäjästä voi tulla osa laitteen sähköpiiriä tarjoamalla paluureitin elektroneille käyttäjän kehon kautta piirin maadoituksen sijaan. Kun kehostamme tulee osa sähköpiiriä, käyttäjä voi saada vakavan sähköiskun tai jopa kuolla sähköiskuun.
Sähköiskun vaaran ja sähköiskun mahdollisuuden estämiseksi maasulkukytkinlaitteet havaitsevat sähkö- tai elektroniikkalaitteisiin liitetyissä sähkö- tai elektroniikkalaitteissa olevat avoimet virtapiirit maadoitukseen nähden. Kun avoin virtapiiri maadoitukseen havaitaan, maasulkulaite avaa välittömästi laitteen jännitelähteen. Vikavirtasuojakatkaisijat ovat samanlaisia kuin katkaisijat, mutta ne on suunniteltu suojaamaan ihmisiä eikä virtapiirin osia.
Oikosulut
Oikosulut ovat virtapiirejä, jotka palaavat takaisin virtalähteeseen käyttämättöminä tai samalla teholla kuin ne ovat lähteneet. Näiden käyttäminen räjäyttää yleensä sulakkeen, mutta joskus ei. Tämän tekeminen akun kanssa voi aiheuttaa sähköpaloja.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on virtapiiri?
A: Piiri on piirin komponenteista koostuva suljettu reitti, jossa jännite- tai virtalähteen elektronit voivat virrata.
K: Mitä kahta tyyppiä virtapiirit ovat?
V: Sähköpiirit ja elektroniset piirit. Sähköpiirit koostuvat sähköisistä komponenteista, kuten vastuksista, kondensaattoreista ja induktoreista, kun taas elektroniset piirit koostuvat elektronisista komponenteista, kuten diodeista ja transistoreista.
K: Mikä on kohta, jossa elektronit tulevat sähköpiiriin?
V: Kohta, jossa elektronit tulevat sähköpiiriin, on nimeltään elektronien "lähde".
K: Mikä on kohta, jossa elektronit lähtevät sähköpiiristä?
V: Kohta, jossa elektronit lähtevät sähköpiiristä, on nimeltään "paluu" tai "maadoitus".
K: Mikä osa sähköpiiristä sijaitsee sen alkupisteen ja lähteen paluupisteen välissä?
V: Sähköpiirin osaa, joka sijaitsee elektronien lähtöpisteen ja sen pisteen välissä, josta ne palaavat lähteeseen, kutsutaan sähköpiirin "kuormaksi".
K: Mitä kahta sähkön muotoa käytetään virtapiireissä?
V: Virtapiireissä käytetään kahta sähkön muotoa - vaihtovirtaa (AC) ja tasavirtaa (DC). Vaihtovirralla käytetään usein suurten laitteiden ja moottoreiden virtaa ja tasavirralla akkukäyttöisten ajoneuvojen ja muiden koneiden ja elektroniikan virtaa.
K: Miten vaihtovirta voidaan muuntaa tasavirraksi tai päinvastoin?
V Muuntimilla voidaan muuttaa vaihtovirta tasavirraksi ja päinvastoin. Suurjännitteisessä tasasähkönsiirrossa käytetään suuria muuntimia.
