В края на първото лабораторно упражнение...

Неусетно изминаха две седмици и първото лабораторно упражнение по ППЕ приключи. Както обикновено се случва, най-интересна стана последната част на последното упражнение (с подгрупа 48а)... може би защото успях да се усъвършенствам в предните три упражнения и можах да постигна върха на дидактическото изкуство на края:-)? Много "мъдрости" бяха казани за този един час време... но предлагам сами да се убедите в това.

Както знаете, аз записвам (предимно моя глас) на упражненията по ППЕ с помощта на малък диктофон, прикрепен на ревера ми... и след това използвам ценната информация в тези "сурови" записи за най-различни цели. Разбирате, че това е един къртовски труд и затова днес направих опит да го облекча с помощта на приложението SpeechTexter. След няколко експеримента, стигнах до едно, на пръв поглед примитивно, но на практика "желязно" решение - слушам диктофона, повтарям чутото, а приложението на телефона ми го превръща в текст. След това редактирам текста... и ето какво се получи днес:

Извадки от записа

Запознаване с основни електрически понятия

След организационните въпроси........................

Колеги, сега трябва много стегнато да преминем електротехниката и измервателната техника. Колко време имаме? Трябва да свършим преди 20,00 часа. ОК, за 20 минути свършваме с електротехниката и за 20 минути с измервателната техника… общо за 40 минути:-) Можем ли да го направим? Това ще са само най-полезните неща, които на нас ни трябват...

Напрежение, ток и съпротивление

Изчистихме ли вече интуитивната представа за трите величини напрежение, ток и съпротивление? Например, всички представят ли си какво е ток? Какво изниква в главата ви, като прочетете думата “ток”? Може би чешмата в ъгъла до прозореца? Някакво поточе... нещо, което тече? Или пък да вземем следващата дума - “напрежение”. Какво изниква в главата ви? Може би някакъв компресор на улицата, тези дето помпят “яко”? Или пък компресорите, с които си помпите гумите на колата си? Добра е тази шофьорска аналогия, защото компресорчето - това е източник на напрежение, токът е въздухът, който влиза в гумата. А съпротивлението кое е? Това е вентилът на гумата, тясното му сечение, което оказва съпротивление и той се нагрява. Това е пневматичната аналогия на електрическата верига. Значи вече знаем какво е напрежение, ток и съпротивление. Съответно на тях, има три елемента, свързани чрез четвърти.  Нека видим кои са те...

Източници на напрежение и ток

Първият елемент е източникът на напрежение. Как го означавате? Така ли - със стрелка вътре в кръгчето? Или още не ви се е случвало да го използвате? Но има един проблем - по цял свят с този символ означават друг елемент - източника на ток. Дааа… много неприятна история… Поради тази причина, аз го означавам със символа на батерия, защото батерията е най-популярният източник на напрежение.

По някаква причина, в този свят има много източници на напрежение. Ако искате да си купите източник на напрежение и слезете долу в магазина “Елимекс”, и кажете на двете продавачки, “дайте ми един източник на напрежение”, те ще ви изсипят всевъзможни батерии. Обаче, ако им кажете, “дайте ми източник на ток”, доста ще се зачудят… освен ако имат някакво зарядно устройство за акумулатори или нещо подобно. Оказва се че източници на ток почти няма в природата. Е, има един - фотодиодът... или заредената бобина... но преобладават източниците на напрежение.

Така, че в ролята на първия елемент - източникът на напрежение, ще използваме ето този “адаптор” за 12 волта. Това е един съвършен (“идеален”) източник на напрежение, защото представлява сложна електронна схема на едно импулсно захранване, подобно на зарядните на телефоните ви. То поддържа 12 V. На английски, точното му име е constant voltage source (CVS). Наричаме го накратко само “източник на напрежение”, но така съкратено, името не е много ясно и вие не разбирате какво значи то. Някой знае ли какво е източник на напрежение?

Колегата там не го ли каза? Както казах, на английски го съкращават с CVS… и ако напишете в прозорчето на Google това, той ще ви изкара милиони страници за това. Такива източници на напрежение се означават на английски и с DC (нашата батерия е такъв), в смисъл на “прав” (постоянен) ток, но това е доста объркващо. Той е постоянен, но в смисъл на това, че напрежението му е постоянно, неизменно, защото не  зависи от товара. Ама какво значи това? Оказа се, че и променливият източник (контактите на мрежата) е постоянен. Ние можем да кажем, че мрежата представлява константен източник на напрежение 220V в смисъл, не че стойността му не се мени във времето, а че не зависи от товара.

А какво пък е идеален (константен) източник на ток? Ако застанем тук в коридора и спираме всеки, и го питаме, “Какво е източник на ток?”, колко ще познаят според вас? Може би 0,0001 %... Това е шега, но наистина, много неразбрано нещо е това “източникът на ток”... но трябва да го знаем.

Сега нека да очертаем дисциплините върху схемата на черната дъска. Тези два елемента вляво (източник на напрежение и източник на ток) са дисциплината Електротехника, а тези вдясно (волтметър и амперметър, по-често милиамперметър, защото трудно можем да си позволим да пропускаме ампери през нашите финни елементи) пък са дисциплината Измервателна техника. Така, че очертаваме източниците и надписваме с ТЕ; след това очертаваме волтметъра и амперметъра и надписваме с ЕИ. Между другото, в нашата област - слаботоковата електроника, ние работим обикновено с дименсиите волт (V), килоом (k) и милиампер (mA). Tова ни опростява сметките, като спестява доста незначещи нули. Рядко работим с ампери, защото, нали разбирате, при нас токът е носител на информация, а не на енергия.

Да ме извинят колегите, че представяме техните дисциплини така опростено, но именно тези прости неща ни трябват следващия път, когато вие ще трябва да направите опитната постановка за изследване на диод. Тогава ще ви трябва първо източник на ток, който трябва да си го направите от източник на напрежение. След това пък ще ви трябва  волтметър и амперметър, за да отчитате величините напрежение и ток... И вие трябва да знаете какво представляват тези устройства, като какво се държат… да имате представа за тях. За думата “напрежение” казахме, че  си представяме “налягане”. А съпротивлението какво е? Какво си представяте? Например, това може да бъде някакъв лош доцент, който в трети курс почва да ви къса и ви оказва “съпротивление” по пътя на вашето движение:-) Вие се движите без проблеми от първи курс, втори курс, летите към четвърти курс… и изведнъж, в трети курс - съпротивление на пътя ви:-) Но ако му звъннат няколко телефона… едни яки момчета… и изведнъж съпротивлението изчезва:-) Това беше в рамките на майтапа, малко да развеселим обстановката, защото съвсем ще заспите в този късен час.

Идеални и реални източници

Трябва сега за тези четири устройства да каже всеки какво си представя. Значи, източникът на напрежение беше два вида… а и не само той. Всяко едно от тези четири устройства има две разновидности - “идеално” и реално. Идеалното какво е? Това е съвършеното, което искаме да бъде…  а реалното е това, което на практика се получава и ние го ползваме.

И така, какво искаме от един източник на напрежение? Чувам, някой казва "има малко съпротивление"… вие (?) ли го казахте това? Да, има малко съпротивление, но какво се разбира под това? Какво значи то? Нека видим какво искате от този източник, щом той се казва “източник на неизменно, константно напрежение”. Представете си следната ситуация: Вие отивате в техникума (професионалната гимназия) и трябва да обясните на учениците какво е източник на напрежение (защото искате, като дойдат тук, да знаят)... и ги подсещате. И какво ще им кажете? Може би, че той е източник на неизменно, постоянно, независещо от товара напрежение. Така, че какво означава това? Кога е идеален и кога - реален?

Представете си, че това е една кутия, както я наричат, “черна кутия”. И вие не знаете какво има вътре в нея… а искате да отгатнете какво има в нея. Аз само ви казвам, че вътре има източник, но не е ясно какъв.  Хайде, отгатнете сега какъв е този източник. Как ще постъпите за да разберете? Какво ви трябва от Измервателната техника?

Представете си, че черната дъска е екранът на някакъв графичен редактор или симулационна програма. Кликаме върху елемента (волтметър), той прелита и каца на това място в схемата. Как се свързва той? Казвате, успоредно. Макар че това е малко условно, когато има само два елемента. Малко трудно можем да кажем дали е успоредно или паралелно, защото то е и паралелно, и успоредно. Два елемента са свързани само по един единствен начин, който е по-прост от паралелното или последователното. За да кажем “успоредно” или “последователно”, трябва да има поне три елемента.

И така, как ще разберете какво има в кутията? Добра задача за изпит по електротехника… трябва да им дам тази идея:-) Как ще разберете? Като включите волтметър, какво ще покаже той? 12 V, нали? И вие ще кажете, какво? Очевидно, "Това е източник на напрежение 12 V". Но какъв е този източник - идеален или реален? Как да разберем? Колегата (?) казва да включим амперметър. Добре, къде в схемата да го добавим?

Волтметър и амперметър

“Кликаме” върху амперметъра, той “прелита” и “кацва”... къде в схемата - тук, тук … или тук? Още 19-ти век са установили една проста истина, която ние си я знаем от живота (автомобилната аналогия) - токът в един затворен контур е един и същ във всяка точка на контура. Така, че къде ще включите амперметъра, няма значение. Нека да го включим в горната част на схемата… и така той се явява последователно на волтметъра. И какво ще покаже той?

Вие трябва да обясните какво е волтметър и амперметър, гледани като "черни кутии"... като какво се държат те. Това е много важно... и това можете да го направите по един много атрактивен начин, ако искате да впечатлите учениците, на които искате да го обясните. Казвате, "Ученици, волтметър е...", хващате с лявата ръка гъбата и с театрален жест... го изтривате. "Това е идеален волтметър", който е едно "нищо"... така казвате... Той е "нищо", защото не консумира никакъв ток. И за да е такъв, тук един колега го каза, той трябва да има безкрайно голямо съпротивление, т.е. отворена верига. Ако искате да не ви разберат, така го кажете... но ако сте едни практици, просто им казвате, че веригата е прекъсната и там няма нищо. Затова сега ще изтрия волтметъра и пак ще ви попитам какво ще покаже амперметърът. "Изключихте" нещо, май... или да не би аз да "изключвам" нещо и да не мога да ви разбера? Да пийна малко кафе тогава... Колко ще покаже? Ами нула, естествено. Какъв ток ще тече там... прекъснато е... Нали по техника на безопасност това говорихме, че ако съм се допрял до фазата, няма да ме "удари ток", защото съм стъпил на изолирана повърхност. Така, че няма нужда от този амперметър все още... тогава да го махнем в този случай.

Да, чувам, че колегата (?) казва нещо много интересно - за да разберем дали едно нещо, което дава енергия (източник) е идеално, да го натоварим... както е в живота. Пример: За да разберете един ваш приятел дали е "идеален", го "натоварвате" с нещо, например искате му 5000 лв. назаем. В нашия случай, волтметърът показва 12 V... и източникът изглежда идеален. Но ако включите един резистор като товар, какво се променя? Точно така, до този момент нямаше ток във веригата, а сега вече има... и напрежението спада.

Ето още един, вече електрически пример от живота. Напрежението на мрежата е 220 V… и вие казвате, “това е много добър източник на напрежение”. Действително тук в София, при тези условия, той е добър източник. В една селска къща или вила, където токът идва по едни тънки жици, по дърветата, пак дава 220 V. И вие си мислите, че това пак е добър източник на напрежение… и искате да проверите дали наистина те са еднакво добри. И какво правите, вземате един "як" калорифер (поне 2000 W) или, още по-добре, един електрожен, и ги включвате в контакта. Какво става? Каква е разликата?

В единия случай, тук в София, напрежението не "помръдва"... а там спада. Например, от 220 V може да стане 180 V и дори по-малко. Защо? Защото товарът, образно казано, “глътва” ток през себе си. Когато консумирате ток от нещо, вие го натоварвате  и неговото напрежение спада. Както, ако една кола се движи със 100 km/h, но изведнъж излиза насрещен вятър, двигателят се натоварва и скоростта на автомобила спада. И вие трябва да натискате педала на “газта” по-силно, за да компенсирате с повече енергия влиянието на “товара”. Това е една механична аналогия на понятието “източник на напрежение”.

Значи, натоварваме източника, и какво се оказва? Напрежението си е пак 12 V. Тогава какъв е този източник? Идеален или реален? Кой го каза и какво каза? Защото някои казаха “реален”. Да, “идеален” е отговорът, който даде колегата (?) Значи, ако е идеален, няма да му се промени напрежението. Това следващия път ще го правим. Описано е ето в тези протоколи на колежките от минали години.

Но ние ставаме още по-нахални и включваме още един резистор паралелно на първия… след това, още един, паралелно на двата... Какво става с еквивалентното съпротивление? Проверявам знанията ви по дял Електротехника на Физиката. Увеличава ли се товарът или намалява? Същото питам и за тока? Паралелно свързване на резистори… Виждаме три еднакви резистора, свързани паралелно към едно и също напрежение -> текат три тока като предишния, т.е. токът е три пъти по-голям… значи, еквивалентното съпротивление е три пъти по-малко. Накрая слагаме променлив резистор (реостат), правим го с потенциометър, на който използваме само два от изводите - среден и краен. Почваме да намаляваме съпротивлението, с което увеличаваме товара. Токът I = V/R расте, защото намалявате R, но напрежението V стои постоянно. Т.е., вътре в кутията има “идеален” източник на напрежение.

Нашият е почти такъв и вие ще се убедите в това следващия път. Обаче някой, пак вие (?) ли бяхте, използва понятието “вътрешно съпротивление”. Значи, ако последователно на “идеалния” източник има някакво съпротивление Ri, което го наричат “вътрешно”, комбинацията от двата елемента - “идеален” източник и резистор, представлява реален, несъвършен източник на напрежение.

Как се прави "лош" източник на напрежение

Проблемът обаче е, че трудно се намират реални източници. И какво да правим тогава? Ситуацията е същата като в следната аналогия. Представете си, че живеете в Германия и ви трябва, например, една Жигула, за да демонстрирате “лоша” кола. Но няма… има само Мерцедеси… И при нас е така - има само “идеални” източници, не се продават реални. Ако, например, отидете долу в магазина и им кажете, “Дайте ми един реален източник”, представям си как ще реагират - доста учудено ще ви изгледат, може и да се засегнат, защото няма такъв продукт… има го само в Теоретичната електротехника. Тогава какво правим?

За да го покажем, например на колежанчетата от Правец, които много разбират, ние им казваме, “Като нямате, направете си го тогава”. Как ще си го направим ние следващия път, се вижда от протокола. Каква е идеята? Ще вземем един резистор, 1 к примерно, и ще го включим последователно. И така, чрез един “идеален” източник и резистор, ще си направим “лош” източник… и след това ще започнем да го изследваме, като го товарим. Правим това с цел да видим нещо лошо, за да разберем колко хубаво нещо имаме. Влошаваме нещо хубаво и започваме да го изследваме. Друг (измислен) пример: Живеем в условия на мир, всичко е хубаво, но сме забравили лошото. Тогава пускаме една бомба, за да покажем какво е лошото, че да оценим хубавото…

И сега отново правим същия експеримент - започваме да намаляваме съпротивлението на товара. И какво забелязваме тогава? Кой ще каже, че да се впише в “историята”?

Ако това входно (електродвижещо) напрежение го представим геометрично с една вертикална отсечка, височината на която (12 cm) е пропорционална на стойността му (12 V), тогава какво се получава? Токът, тръгвайки да тече от “+” на източника и минавайки през резистора Ri, създава напрежителен пад VRi = I.Ri върху него. Запомнете: ток, който влиза в един пасивен елемент - резистор, създава положително напрежение на входа му. Или, напрежението на входа му се “покачва” така, както в хидравличната аналогия се покачва налягането на флуид на входа на стеснение (дросел)... а на изхода му се понижава. Така, че се получава пад на напрежение VRi. Това също е напрежение, но то не е като входното напрежение V. VRi по-точно е “загуба на напрежение”, докато V е нещо положително (печалба), което се генерира от източника.

И колко може да се губи? Различно, в зависимост от тока… например, да приемем, че се губи 2 V. Тогава входната отсечка ще спадне с тази малка отсечка от 2 cm, представяща пада VRi = 2 V, и тогава, върху резистора RL (товара) ще остане колко? Очевидно, 10 V…

Ако сега продължавате да намалявате съпротивлението му, отсечката V ще стои с неизменна дължина, VRi ще нараства надолу, а VRL ще намалява… И накрая, ако си кажем, “Я да видим какво ще стане, ако намалим RL до нула”, или, както казват майсторите електротехници, “го дадем накъсо”... или още по-цветисто, “го окъсим”... какво се получава в този случай? Цялото напрежение V “пада” върху вътрешното съпротивление Ri,... токът е максимален… и на колко е равен? Ако Ri = 12 k, тогава, съгласно закона на Ом, I = V/Ri = 12/12 = 1 mA. Спомнете си, казахме, че  в електрониката работим с [V], [kom] и [mA].

Как се прави източник на ток

Тогава какво е това устройство? Реален източник на напрежение даден накъсо, който дава ток 1 mA? Какво е то? Очертаваме го… и виждаме, че сме го превърнали в източник на ток. Ето как сме направили един източник на ток. Затваряме го в една кутийка и го надписваме - “Източник на ток 1 mA”. Така, като бях студент, съм направил един източник на ток... ето го тук в чекмеджето, и съм го надписал така - “Зарядно устройство 22 mA, 17 V”. Личи си, че е от много отдавна, нали?

Значи, рецептата за правене на източник на ток… защото няма такова нещо в природата, а в Електротехниката ни го дават като дефиниция (казват ни, че това е източник с безкрайно голямо вътрешно съпротивление, ние го запомняме, казваме го на изпита и получаваме “6”) е... А ние искаме да разберем какво има вътре в това, как се прави това нещо… и за целта си го правим. Затваряме го в кутия и казваме, че това нещо тук е източник на ток.  Условието да бъде източник на ток, е да работи “накъсо”. И ако искаме да измерим тока, пъхаме един милиамперметър тук и той показва… какво… 1 mA, но ако е “идеален”. Защо?

Амперметърът какво представлява? Казахме как ще представяме на учениците (за да ги впечатлим) един волтметър - като “нищо”. А с амперметъра как ще ги впечатлим (за да се чувстваме велики, така, нали:-)? Какво е амперметър… идеален амперметър? Колегата (?) казва, че това е уред с много ниско, нулево съпротивление. Е, дайте да го кажем по някакъв по-силен, шокиращ начин! Изтриваме амперметъра и го заменяме с парче проводник… жица… “късо”... Това е “идеален” амперметър! Ето, тази отверка (металната й част) е “идеален амперметър, гледана от страната на източника. Нула съпротивление… R = 0. Ама това означава късо съединение. Така, че като го включим тук този амперметър, за да покаже той ток 1 mA (т.е., истинския ток, който ние сме изчислили), трябва съпротивлението му да е нула. А ако той показва 0,8 или 0,7 или по-малко, каква е причината за това? Защото той не е “идеален”, има някакво съпротивление RA и то се добавя към това на източника (Ri)... и в знаменателя става Ri + RA + RL… и токът намалява.

Значи, съпротивлението RA на идеалния амперметър трябва да е нула, за да не пречи на тока, който мери. Ето още една мъдрост: Принципът на Измервателната техника е измервателните уреди да не променят това, което мерят. Това е принципът на идеалните измервателни уреди. Включиш ли волтметър, не трябва да променя напрежението и да показва по-малко напрежение. Идеалният амперметър не трябва да променя тока; а за да не променя тока, той не трябва да има съпротивление.

Така, по един много интуитивен начин, ние си обяснихме четирите елемента с техните две разновидности. Значи те са: източник на напрежение и източник на ток; волтметър и амперметър. Всеки един от тях може да бъде “идеален” или реален. Идеалното е трудно да го направим… но в електрониката правим почти идеални нещата.

Как се прави "идеален" източник на ток

Нека с това да завършим - да ви покажа как се прави един идеален амперметър в електрониката. Значи, взема се един операционен усилвател, който има два входа - инвертиращ и неинвертиращ. "Лошия" амперметър (с голямо съпротивление) се включва между изхода на операционния усилвател и инвертиращия му вход. Ето един такъв "лош" амперметър, който съм правил за учениците от техникума по съобщенията през 1992 г. На табелката му пише 1 mA, но и още нещо - 800 om. Представете си колко е лошо това нещо, след като вътрешното му съпротивление е 800 om, а то трябва да е нула. Но като включим операционния усилвател, той го превръща в почти идеален амперметър със съпротивление нула. Как го прави?

Ето, така го прави:  Нека да проследим тока, който влиза в схемата и тръгва нагоре (не влиза в операционния усилвател, защото той има много високо входно съпротивление… държи се като идеален напрежителен вход). Така, че токът не може да влезе вътре, а тръгва нагоре... минава през милиамперметъра и създава върху него “вреден” пад VA = I.RA… спуска се надолу и влиза в изхода на операционния усилвател… излиза през отрицателния му захранващ извод… и излиза навън. Ех, че хубаво стана… чак на мен ми харесва! Тази история съм я разказвал хиляди пъти в уеб… ама сега много хубаво стана...

Сега, каква е идеята тук? Операционният усилвател създава между изхода си и маса обратно (огледално) напрежение на VRA. Например, ако се губи + 1 V - върху амперметъра, операционният усилвател създава - 1 V + в изхода си… т.е., отрицателно напрежение -1 V спрямо масата. Така, че в амперметъра се губи 1 V, но операционният усилвател вкарва 1 V (с помощта на отрицателния източник) и резултатът (разликата между двете напрежения) е нула. Това се нарича виртуална нула, а точката на инвертиращия вход - виртуална маса (virtual ground). И цялата схема се държи като идеален амперметър.

Трикът можем да представим и така: “Положителното” съпротивление RA на амперметъра е унищожено чрез еквивалентно отрицателно съпротивление -RA. Ето, това се нарича “идеален” амперметър, направен с операционен усилвател.

С това исках да покажа, че Електрониката е “по-интелигентна” наука от Електротехниката:-), защото там има “умни” активни елементи (транзистори, операционни усилватели) и “хитри” идеи. Ако искате да я покажете на учениците каква е хитрата идея тук, просто изтривате операционния усилвател и го замествате с един регулируем източник на напрежение, който сте го настроили така, че напрежението му е равно на VRA. И те понеже знаят втория закон на Кирхоф, тръгват по този контур, и виждат първо + 2 V - и след това - 2 + V, които се сумират и резултатът е 0 V. И ако искате да им кажете по един ефектен начин тази цялата електронна схема на какво прилича, какво ще направите? Вземате тази гъба, изтривате всичко това, начертавате една линия и казвате, че тази схема се държи като какво… като парче проводник. Ето това е схемата на идеалния амперметър! Това е… виртуално направен проводник.

И тази идея я има в живота. Когато нещо ни пречи, изпречва ни се на пътя, ние унищожаваме това “отрицателно” нещо с еквивалентно “положително нещо” и резултатът е нула… няма промяна. Например, някой открадва от сметката ни 10000 лв. Ние започваме да работим интензивно, спечелваме 10000 лв. и възстановяваме парите в сметката. Ето, това е идеята - компенсиране на смущение с еквивалентно по стойност “антисмущение”.

В края на упражнението - проверка

Ами това беше упражнението. Остава само да направя още една проверка на присъствието и да отбележа участието. Тази история е хубаво да я обсъдим тук... и някой, който е разбрал какво е това, да вземе отношение с коментар. Така бих искал да стане... но дали ще стане, това е друг въпрос.

Веселин: Веселине, какво става с теб? Само един +?

Деница: Деница, толкова жално гледаше, че ми стана чак мъчно... Много объркващо е всичко това, така ли? Тези неща са прости, но за човек, който ги знае. За да ви го кажа така просто, съм мислил едно 30 - 40 години. От 76-та г. мисля върху това... когато влезе една доцентка в залата... и ми говореше едни готови истини такива... и аз нищо не разбирах...

Димитър: Четири +, слагаме "6".

Захари: Захари, имаше ли някакво участие? Добре... Нали ще ми обещаете. че може и "отрицателно" да бъде участието, пак е полезно, защото, когато говорите нещо невярно, другите се втурват да го оборват и става дискусия.

Иван: Един + само... 

Кирил: А.. ти какво каза, Кириле? Какво беше, за нулата ли беше? 

Любомир: Няма нищо. Ще го отдадем на късното време.

Мартин: Тук, до колегата, не прихванахте ли нещо?

Никол: Един + има тук. За какво е той? Помнете какво казвате...

Радослав: Какво? Как тече тока, да... много ясен спомен имате за това.

Росица: Росица, тук на първото място сядат отлични студенти, така, че би трябвало много да участвате

Салех: Някакво участие, не.

Светлин: Има един +... само един? Мисля, че вземаше повече участие. Някои студенти гледат много одухотворено и аз оставам с впечатлението, че са вземали много участие:-)

Станимир: Няма нищо... с пожелание...

Станислав: Също...

Таня: Също.

Ако някой има някакъв въпрос, въпреки късното време, нека да остане. Иначе сме приключили. Също мога да слагам + за това.

След края на упражнението - дискусия с най-добрите

Останаха колеги (кои?) след края на упражнението. Ето какво дискутирахме с тях.

Първи въпрос, зададен от (Веселин?) за (?): Казахте, 800 om... Въпреки всичко, няма ли ток? Ето и моя отговор:

В тази верига от източник на напрежение и резистор (товарът е късо съединение), си тече ток 1 mA. Така, сега включваме едно съпротивление 800 om (амперметъра)... и токът намалява. С колко, няма да го смятаме сега, но намалява, примерно на 0,93 mA... ще намалее... Защо намалява? Преминавайки през резистора, създава пад VRi, примерно 1 V, който се губи. Затова е по-малък тока, защото съпротивлението става по-голямо. И какво правим ние? Загубата от 1 V я компенсираме с добавяне на напрежение 1 V.

Втори въпрос, зададен от (Веселин?): Не създава ли ток...? Моя отговор:

Ето, сега ще видим... Токът е намалял. Ако съпротивлението на амперметъра беше нула, токът щеше да бъде точно 1 mA. И ние искаме токът да е 1 mA отново. И за целта какво правим? Ето едно мое много силно обяснение. Истината е, че в схемата е включен "положителен" резистор, който внася загуба, а ние включваме отрицателен резистор (има такива елементи и схеми, не знам дали сте чували) със съпротивление -800 om. Така положителното съпротивление се неутрализира чрез еквивалентно отрицателно и общото съпротивление става нула.

На практика, отрицателните резистори са непознати, защото в природата няма такива. Така, че ние го обясняваме с включване на източник, който е регулируем. Настройваме неговото напрежение равно на това напрежение върху тези 800 om. Напрежението на източника всъщност е отрицателно спрямо маса. И така, какво става? Тръгваме по контура и прилагаме втория закон на Кирхоф. Виждаме, че нашето компенсиращо напрежение се добавя към входното напрежение. Защо се добавя? Гледайте знаците: -  +,  -  +. Все едно сте увеличили напрежението на входния източник с още 1 V и то е станало 13 V... а оттам и общото напрежение във веригата... и по този начин сте възстановили тока.

Трети въпрос, зададен от (Веселин?): Аха, значи той (токът) си остава същия, да... Моят отговор е:

Токът остава същия, защото срещайки тук първо +1 V, а след това -1 V, резултатът е нула. А настройването на компенсиращото напрежение го правим по един много прост начин - включваме чувствителен двуполярен волтметър да показва резултатното напрежение и почваме да въртим регулатора, докато индикаторът покаже нула. И тогава се появява следният феномен. Има истинска маса с напрежение 0 V, а тази точка също има нулево напрежение... но не е маса, защото е отделена от масата с други елементи. Тя е изкуствена, получена като сума от две противоположни напрежения. Затова се нарича виртуална маса. Е, това се дава наготово в учебниците. Казва се, че всеки един операционен усилвател с отрицателна обратна връзка поддържа виртуална маса на инвертиращия си вход.

Помислете, а аз сега ще ви сложа допълнителни оценки за участие. И хайде, вземете някакво участие тук. Напишете нещо простичко. Колкото по-несръчно надписано, е по-автентично.

И така, на Веселин една "6" за всичките тези въпроси. Димитър - също.

Значи, на мен ми се иска да ви накарам да не се срамувате да участвате, защото това ми помага за оформяне на крайната оценка. Като ги има натрупани тези +++ и цифри, тя много лесно се оформя. И всичко това е качено в уеб, всеки може да го види и нищо не може да каже против...

Това е изключително интересен феномен, за който имам списък може би от 20 и повече публикации на тази тема. Осъзнах го някъде към 97-ма г. за първи път, като обяснение. Но не го възприемат... Хората така са устроени, че вярват на едни готови истини... и не искат да мислят... да го възприемат. Особено, като кажа, че операционният усилвател тук действа като отрицателен резистор. И какво представлява отрицателният резистор? Положителният какво е? Тече токът през него и върху него, по закона на Ом, възниква пад V = I.R, нали? Но това е загуба, то е напрежителен пад, който се вади от входното напрежение. А пък отрицателният резистор (-800 om в нашия пример) какво е? Това не е резистор, а източник на напрежение = -I.R. Това е същият пад като този върху резистора. Той имитира... Трикът е следният: С променлив източник ние имитираме пад върху резистор... но го вкарваме с обратен знак така, че той се добавя към входното напрежение във веригата. И става, както в живота. Един пречи, консумира... друг обаче работи... изработва същото... и резултатът е нула. Ако в един колектив, един "кръшка", а пък друг работи колкото него, няма никаква промяна.

Вмъкване от (Веселин?). Нека да видим как се представя това геометрично с тези отсечки. Отсечката на компенсиращото напрежение слиза "под нулата", защото то е отрицателно... а тази... Ох, нещо "изключих", не мога да си го представя... Аха, ясно. Отсечката на резистора също слиза "под нулата", а отсечката на резултатното напрежение е 0 V.

Това е интересното тук, че това не е прост източник, а "пропорционален източник" - източник, на който напрежението е пропорционално на тока, протичащ през него... или това е един преобразувател "ток в напрежение". Защото един резистор със съпротивление R е същото нещо -  той също така преобразува ток I в напрежение V = I.R. Ние имитираме, с помощта на операционния усилвател, същия елемент - резистор, само че напрежението му е обратно. Това по Електротехника ще ви го дават (като аксиома), че това е един активен елемент, щом като токът влиза в него, а напрежението на входа е отрицателно. Ама то не става така... човек трябва да го разбере. А по този начин ние го разбираме.

Между другото, това съм го правил със студенти на лабораторно упражнение с помощта на един регулируем източник.... ръчно го правихме. Например, един студент увеличава входното напрежение, нулевият индикатор се разбалансира... и друг студент, гледайки индикатора, започва да увеличава стойността на компенсиращото напрежение, докато го нулира... възстановява равновесието.

И накрая, цялото това нещо може да го заместим с парче проводник... това прави то. И ако включим един "идеален" амперметър, той винаги ще показва постоянен ток 1 mA.

Това са вълшебни схеми, които обаче трябва да бъдат разбрани. Така идеята на една електронна схема се разбира - чрез заместване с по-прости електрически еквивалентни схеми... не с даване наготово...

Много ми беше приятно да разговарям с такива умни момчета, които усещат нещата. Много ви благодаря! Приятна вечер... пак закъсняхме. Довиждане!