電子工作 基礎知識メモ

・電荷
流れるのは電子(-)。異符号(+/-)は引き合う。同符号は反発
陽子(+)の周りを電子が回っている。その組み合わせが原子。

引き合ったり反発したりする力をクーロンという。原子は電子の数を揃えたがり、共有やイオン化する。

・直流、交流
電池は直流、コンセントは交流
直流DC、交流AC

・電圧
台車をクーロン(C)とし、台車にのる粒をジュール(J)とする。
J/C = V(ボルト)

・電流
台車の速度。ある一点で1秒間に何台の台車が通りすぎるか。
C/S = A(アンペア)

・オームの法則
V = RA(Rは変わらないのでVとAは比例する)

抵抗値(R = V ÷ A)
抵抗の前と後で消費電圧(V)がわかる。

オームの法則でのVは消費電圧のこと。

・電力
1秒あたり何ジュール消費するか。
VA = W(ワット)

・キルヒホッフの法則
電流は台車、電圧は台車の荷物のイメージ。
電流は並列のとき抵抗の少ない方に多く流れる。電流は抵抗で変化しない。
電圧は並列のとき同じ。抵抗で変化する。

・抵抗率
長さ(L)に比例、面積(S)に反比例
R =  ρ * (L / S)
ρは温度に比例する。

・電池の並列接続
電圧は変わらず、電池の持ちがよくなる。
違う電圧の場合は、キルヒホッフの法則より電池の前後は同じVになるので、
大きな電圧のほうが発熱する。

・分圧
例として、5Vで3KΩと2KΩの間の電圧
I = 5/5000 = 0.001A = 1mA
V1 = 0.001A * 3000Ω = 3V
V2 = 0.001A * 2000Ω = 2V
となり、3V低下しているので2Vとなる。

・磁界
違う極はくっつく。磁力線はNからに向かう。
電流を後ろからみて時計回り。

・電磁力
フレミングの左手の法則
下から電磁力(電流、磁界、力)

1mの導線に1Aの電流が流れて1Nの電磁力を発生させる強さを1T(テスラ)とした
電磁力 = 電流 × 磁束密度 × 導線の長さ
F = IBL

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・ダイオード
電流を一定方向のみ流す。
アノードをプラス、カソードをマイナスにすると電気が流れる。順方向電圧。

・トランジスタ
信号の増幅またはスイッチング。
足が3本あり、ベース、エミッター、コレクター。

・コンデンサー
蓄電器。電気を蓄えることができる。

Q=CV
Q=コンデンサーに蓄えられている電気量
C=電気容量(ファラド)
電気を貯める能力(1Vのとき蓄えられる能力を表す)

・抵抗器の選び方

抵抗値(Ω)=(A-B)÷C
A:電源電圧(V)
B:LED順方向降下電圧(V):DC Forward Voltage(VF)
C:LEDに流したい電流値(A):DC Forward Current (IF)※最大値より少なく

ピッタリの抵抗がない場合大きく。

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・Arduinoピン配置

AREF:AD変換の基準電圧
GND:回路の基準電圧
Vin:外部電源(7-12V)
_電池を使う場合VinとGNDに接続すれば使える。
5V, 3.3V:
RESET:0Vを落とすとリセット
IOREF:IOピンの電圧(5V)を出力
デジタル(0-13):0/5Vを出力できる。
_チルダ付きはPWM(パルス波)を出力できる。
_0,1はUART通信(TX送信、RX受信)に使える。
アナログ(0-5):アナログデータを取り込める。
SCL,SDA:I2C通信用