Vlastnosti zapojenia tranzistora so spoločným emitorom:

• vstupný odpor stredný 500Ω až 2kΩ
• výstupný odpor stredný 10kΩ až 100kΩ
• prúdové zosilnenie 20 až 800 krát

Príklady:

1. vhodné

• ak chceme zosilniť vstupný signál
• ak môžeme zo vstupného signálu odoberať "veľký" prúd
• ak máme na výstupe veľký odpor/impedanciu

2. nevhodné

• ak vstupné zariadenie nemôže dodávať "veľký" prúd 
• ak má výstupné zariadenie malý odpor/impedanciu (reproduktor 8Ω)

Preštudujte si video.

V zapojení je NPN tranzistor BC547B napájaný jednou 1,5V batériou. Na vstupe je odpor 470Ω, ktorý prepúšťa na bázu prúd 1,5mA.

Bázový prúd umožňuje prechod prúdu kolektorom a emitorom, ktorý je rádovo vyšší a platí I_B = I_C + I_E.

Zosilnenie tranzistora je v tomto prípade 897μA/3,19μA = 281,19krát

Dôležité:

Toto zapojenie je dôležitý základ pre elektrotechnické obvody.

Odporúčame odskúšať viac odporov zapojených v báze tranzistora a viac odporov zapojených v kolektore tranzistora a zaznačiť výstup na milimetrový papier.

Taktiež odporúčame pripojiť 2 x batériu 1,5V a porovnať namerané hodnoty.

Príprava elektrolytu: 

Slaný vodný roztok sa volá elektrolytický roztok. Elektrolytický roztok pripravíte z čistej vody a kuchynskej soli. Rozmiešajte vo vode toľko soli, koľko je len možné. Jednoducho do vody pridávajte soľ a miešajte až dovtedy, pokiaľ sa soľ rozpúšťa. Prebytočnú soľ odstráňte. Takto pripravený roztok sa volá nasýtený.

Chemické zloženie vody a soli:

- čistá voda H₂O (2 atómy vodíka a 1 atóm kyslíka)

- kuchynská soľ NaCl (1 atóm sodíka a 1 atóm chlóru) kuchynská soľ obsahuje aj nepatrné množstvo iných prímesí, ako napr. jód, ale tie zanedbáme.

Na obrázkoch nižšie vidíte kryštál kuchynskej soli a jej atómovú štruktúru. Zelené sú atómy chlóru a fialové sú atómy sodíka.

Potrebný materiál: 

- dva vodiče

- dve krokosvorky

- uhlíkovú tuhu

- lakmusový papierik

- 3 tužkové batérie (vrátane troch držiakov batérií), alebo jednu 9V batériu Ja dávam prednosť tužkovým-nabíjacím batériám, lebo je to lacnejšie. Nabitie tužkovej batérie stojí menej, ako jeden halier, čiže vlastne nič.

- nádobu na roztok

Pracovný postup: 

Uhlíkovú tuhu rozlomte na dve polovice, budete ich používať ako elektródy. Uhlíková elektróda má veľkú výhodu v tom, že takmer vôbec nekoroduje, takže sa hojne používa aj v priemysle.

Vytvorte zapojenie podľa schémy, pripojte ho na batérie a potom elektródy ponorte do slaného roztoku tak, aby sa  nedotýkali a tiež, aby krokosvorky neboli namočené v roztoku (inak vám experiment znečistia).

Po vložení uhlíkových elektród do slaného roztoku začnú v okolí elektród unikať bublinky. V okolí elektródy, ktorá je pripojená ku kladnému pólu batérie uniká viac  bubliniek. Je to chlór. V okolí elektródy, ktorá je pripojená k zápornému pólu batérie uniká menej bubliniek. To je vodík.

!!!POZOR!!! Chlór je toxický bojový plyn, takže ho nedýchajte a experiment robte na otvorenom priestranstve!!!

2NaCl + 2H₂O -> Cl₂ + H₂ + 2NaOH

Z chemickej rovnice je zjavné, že vzniká rovnaké množstvo chlórových aj vodíkových molekúl. Chlórových bubliniek sa zdá viac preto, lebo molekuly chlóru sú oveľa väčšie ako molekuly vodíka.

Z experimentu taktiež vyplýva, že vzniká hydroxid sodný (NaOH). Je to zásaditá látka a o jej existencii sa presvedčíte lakmusovým papierikom, mal by sa sfarbiť do modra až zelena. V slanej vode, do ktorej ste ešte nepripájali elektródy sa lakmusový papierik nesfarbí. Slaná voda nie je ani kyslá ani zásaditá. Zmení sa na zásaditú až vznikom NaOH (hydroxidu sodného) pri elektrolýze.

Čo sa deje z hľadiska elektriny:

V slanom roztoku sa molekula soli NaCl rozštiepi na kladne nabitý ión sodíka Na⁺ a záporne nabitý ión chlóru Cl^-.

1. Dva záporné ióny chlóru Cl^- sú priťahované kladnou elektródou, kde odovzdajú dva elektróny a vznikne z nich molekula chlóru Cl₂.

2Cl^- -> Cl₂ + 2e^-

2. Kladný ión sodíka je priťahovaný zápornou elektródou a tam prebiehajú nasledovné reakcie, pričom príjme dva elektróny.

2Na⁺ + 2H₂O + 2e^– → H₂ + 2NaOH

Zhodnotenie:

V tomto experimente zabezpečujú ióny atómov vodivosť kvapaliny. Ióny vlastne nahradzujú elektróny, ktoré vedú elektrický prúd v kovoch.

Elektrolýza sa v priemysle používa veľmi často a budeme sa jej ešte venovať (pokovovanie materiálov, výroba chemických látok, batérie a akumulátory, ...).

V zapojení je batéria 1,5V a rezistor 100Ω. Ako vidíte na schéme, obvodom preteká prúd 15mA. Podľa Ohmovho zákona U=R*I by malo platiť, že ak vydelíme napätia na rezistore prúdom, ktorý ním preteká dostaneme odpor rezistora. Čiže 1,5V / 0,015A = 100Ω.

V tomto zapojení sú dva rezistory zapojené paralelne k batérii. Z nákresu je vidno, že tak ako v predchádzajúcom zapojení preteká každým rezistorom prúd 15mA. Na tomto zapojení taktiež krásne vidno 1. Kirchhoff-ov zákon, že prúdy vtekajúce do uzla sa rovnajú prúdom z uzla vytekajúcim (30mA = 15mA + 15mA).

Tak ako na predchádzajúcom zapojení aj tu je krásne vidno, že prúdy vtekajúce do uzla sa rovnajú prúdom z uzla vytekajúcim. (45=15+30, 30=15+15). Kedže všetky rezistory sú zapojené k batérii paralelne, je na nich rovnaké napätie 1,5V a podľa Ohm-ovho zákona nimi preteká rovnaký prúd, ktorý sa rovná I = 1,5V / 100Ω čiže I = 0,015A = 15mA.

Toto zapojenie rezistorov sa používa ako napäťový delič. Ak napätie na zápornom pôle batérie označíme hodnotou 0V potom napätie na prvom rezistore má hodnotu polovice  napätia batérie 750mV = 1,5V / 2

Podobne ako v predchádzajúcom príklade sa toto zapojenie rezistorov používa ako napäťový delič. Ak napätie na zápornom pôle batérie označíme hodnotou 0V potom napätie na prvom rezistore má hodnotu tretiny  napätia batérie 500mV = 1,5V / 3. Napätie na prvých dvoch rezistoroch sa rovná dvom tretinám napätia batérie 1V = 2/3 x 1,5V.

V predchádzajúcich experimentoch sme používali ako zdroj elektrickej energie jednu alebo dve batérie. Oboznamovali sme sa s elektronickými súčiastkami žiarovka 1,2V , žiarovka 2,5V, dióda, rôzne kovové vodiče, a izolanty drievko a umelá hmota. V zapojení s diódou sme používali elektronickú súčiastku odpor(rezistor). Vieme už, že niektoré materiály sú vodiče (hlavne kovy) a niektoré materiály sú izolanty (drevo, umelá hmota, porcelán, sklo, guma, papier, vzduch, ...).

Odpor sa meria zariadením ktoré sa volá ohm-meter a meria sa v ohm-och. Značka elektrického odporu je nasledovná Ω. Aj vodiče kladú elektrickému prúdu určitý odpor, niektoré väčší iné menší.

Taktiež aj elektronické súčiastky kladú elektrickému prúdu odpor. Napríklad malá rozsvietená 1,2V žiarovka kladie odpor niekde medzi (1Ω až 10Ω) v našom prípade 6Ω. Batéria má vnútorný odpor (0,01Ω až 5Ω) v našom prípade 0,2Ω. Napätie batérie v zapojení naprázdno je 1,249V. Podľa ohmovho zákona preteká obvodom dole elektrický prúd 1,249V / (6Ω + 0,2Ω) = 0,201A

Tento prúd stačí na to, aby sa rozžeravilo vlákno žiarovky a žiarovka svietila. Určite ste si všimli, že vnútorný odpor batérie je oproti odporu žiarovky zanedbateľný takže sa vo väčšine výpočtov zanedbáva.

Taktiež sme uviedli, odpor rozsvietenej žiarovky. Áno odpor žiarovky sa mení v závislosti od toho ako silno svieti. Je to spôsobené tým, že odpor kovových vodičov sa zvyšuje so stúpajúcou teplotou. Žiarovka svieti kvôli tomu, že sa v jej vnútri rozžeraví wolfrámové vlákno na pomerne vysokú teplotu a preto sa aj výrazne zvýši jej odpor keď svieti. V našom zapojení má zhasnutá žiarovka odpor zhruba 1Ω a svietiaca zhruba 6Ω.

V tomto zapojení sme do obvodu pripojili namiesto žiarovky s pracovným napätím 1,2V žiarovku s pracovným napätím 2,5V. Táto žiarovka má dlhšie a hrubšie vlákno, takže vie uniesť vyššie napätie. Pozri ďalší obvod.

Keď je žiarovka pripojená do obvodu s dvomi batériami svieti výrazne silnejšie ako s jednou batériou. Batérie musia byť pripojené správnymi polaritami do série, plus jednej batérie na mínus druhej batérie.

Pri zapojení odporu(rezistoru) do elektrického obvodu sa jas žiarovky výrazne zníži. Obvodom prechádza menší elektrický prúd a vlákno žiarovky sa rozžeraví len veľmi málo. Veľkosť odporu ktorý sme použili je 8,2Ω.

Toto zapojenie sa volá zapojenie do série. Takto zapojené batérie sa správajú ako jedna batéria s dvojnásobným napätim (napätie jednotlivých batérií sa sčítava). Žiarovky sa chovajú ako dvojnásobný odpor (odpor žiaroviek sa sčítava)

V tomto zapojení sú batérie zapojené do série a žiarovky zapojené paralelne. To znamená, že batérie dodávajú dvojnásobné napätie. Všimnite si, že žiarovky svietia jasnejšie ako v predchádzajúcom príklade. Je to preto, že nie sú zapojené do série, ale paralelne a v tomto prípade kladú obvodu menší odpor.

Príprava detektora magnetického poľa: 

  Ak nemáte kompas postačí vám aj malá loďka vo forme drievka, ihly a taniera z vodou.

  Ihlu zmagnetizujte pomocou obyčajného magnetu. Zmagnetizujete ju tak, že k nej priložíte magnet a niekoľkokrát ho po ihle pošúchate.

  Teraz sa  ihla musí správať ako kompas. Jedna jej strana bude ukazovať na sever a druhá na juh. Loďka sa natočí v smere SEVER - JUH. Natočenie nebude správne ak budú v okolí ihly kovové alebo magnetické predmety.

Overenie magnetizmu v okolí vodiča, ktorým preteká prúd:

  Pripravte si dlhší elektrický vodič asi 50cm. A pripojte ho na tužkovú batériu.

!!!POZOR!!! týmto sa batéria dostane do skratu, bude ňou pretekať pomerne veľký prúd a pravdepodobne sa po určitom krátkom čase vybije alebo zničí, takže ju nenechávajte takto zapojenú dlho. A určite na to nepoužívajte drahý nabíjací článok, lebo ten zničíte takmer na 100%.

  Elektrický vodič umiestnite nad ihlu a pozorujte, čo sa deje. Loďka sa vychýli z polohy sever-juh. Teraz okrem magnetizmu zeme na ňu pôsobí aj magnetizmus elektrického prúdu, ktorý preteká vodičom.

Silnejší elektromagnet: 

  Magnetické pole v okolí vodiča je pomerne slabé. Ak ho chceme zosilniť, máme na to niekoľko metód.

1. Ak k vodiču pridáme ďalší vodič magnetické polia sa sčítajú. Podobne ako pri obyčajných magnetoch. Toto najlepšie dosiahneme, ak elektrický vodič navinieme ako cievku.

2. Ak cez vodič prechádza väčší prúd magnetizmus je väčší. Môžeme použiť väčšie napätie, ktoré vo vodiči s konštantným odporom vyvolá podľa Ohmovho zákona (U = R * I) väčší prúd I.

!!!POZOR!!! Ak je odpor malý a napätie veľké hrozí nebezpečenstvo úrazu. Môžete sa popáliť alebo spôsobiť požiar. Môžete zničiť batériu a tá môže podľa jej konštrukcie aj explodovať. !!! Nikdy nepripájajte žiadny experiment do elektrickej zásuvky, určite si ublížite !!!

Takže zvyšovanie napätia v amatérskych podmienkach nie je ten správny nástroj.

3. Na vytvorenie silnejšieho magnetického poľa je veľmi vhodné použiť vo vnútri cievky jadro, napríklad z mäkkého železa. Toto skutočne zvýši silu elektromagnetu tým, že skoncentruje magnetické pole.

Zhotovenie elektromagnetu: 

Potrebujete asi 5cm železnej tyčky z mäkkého železa, inak sa vám železo alebo oceľ zmagnetizuje a už elektromagnet nebude fungovať v pravom slova zmysle, nedokážete ho vypnúť, stane sa z neho permanentný magnet.

Tyčku oblepte obojstrannou lepiacou páskou. Toto je dôležité na to, aby sa vám pri namotávaní cievky nekĺzal drôt zo železnej tyčky dole.

Namotávajte polakovaný medený drôt hrúbky 0,3mm, čo najtesnejšie ako to len ide. Čím tesnejšie tým silnejší elektromagnet.

Zoškrabte (odizolujte) konce polakovaného medeného drôtu a pripojte ho k batérii a elektromagnet je zapnutý. Nenechávajte ho zapnutý dlho!!!

Takto zdvihne batériu.

Ak máte železné piliny položené na papieri a zospodu priložíte elektromagnet, dokážete vytvoriť takéto obrazce. Stačí na papier z boku poklepať a piliny sa usporiadajú.

Zhodnotenie:

Tento experiment je už len malý krôčik k tomu ako prenášať rádiové signály, tie sa tiež prenášajú elektromagnetickým princípom. Postupne sa k tomu dostaneme.