Hvordan man forbereder sig til ASVAB-testen om elektronikinformation
Generel information
Afsnittet om elektronikinformation i ASVAB-testen dækker forskellige emner, lige fra spørgsmål om ledninger og målere til spørgsmål om grundlæggende elektriske funktioner. For at studere til denne del af testen skal du studere grundlæggende elektronisk information, f.eks. hvordan ledninger fungerer, funktionen af forskellige elektriske strømme og ledere og Ohm’s lov. Få flere oplysninger om hvert af disse områder nedenfor.
En betydelig del af ASVAB indeholder spørgsmål om ordforråd og tester elevernes evne til at genkende enkle elektriske ordforrådsord. Når du studerer ASVAB-begreber, skal du fokusere på de grundlæggende definitioner af elektriske ord og begreber, herunder de førnævnte begreber og apparatspecifikke ord som f.eks. spænding og frekvens. Når du studerer til ordforrådsdelen, skal du fokusere på de grundlæggende begrebsdefinitioner for at genkende, hvad et bestemt ord eller udtryk betyder.
Elektronstrømsteori
Elektronstrømsteori beskriver elektroners adfærd, når de bevæger sig gennem en leder. Negativt ladede elektroner i et kredsløb strømmer fra den negative terminal (eller anode) til den positive terminal (eller katode). Elektroner flyder på denne måde som reaktion på de tiltrækkende og frastødende kræfter mellem ladede partikler.
Atomer, protoner, neutroner, elektroner og valensskal
Alt stof består af mindre partikler kaldet atomer. Atomer udviser forskellige egenskaber afhængigt af atomets sammensætning. De er sammensat af mindre partikler kaldet protoner, elektroner og neutroner. En enkelt proton er det grundstof, der er kendt som brint. Tilføjelsen af endnu en proton resulterer i et nyt grundstof, der er kendt som helium. Hvis der i stedet er et andet antal neutroner inde i kernen (protonerne og neutronerne i et atom), kaldes det for en isotop.
De tre partikler inde i kernen adskiller sig på interessante måder: protoner og elektroner er modsat ladede, og neutroner har ingen ladning; protoner og neutroner er af samme størrelse og udgør langt størstedelen af atomets massefylde.
Elektroner er meget mindre end protoner og neutroner og findes omkring kernen inde i energiorbitaler. Disse energiorbitaler omgiver kernen afhængigt af antallet af elektroner og deres afstand fra atomkernen. De elektroner, der er længst væk fra kernen, er de mest reaktive.
Leder, halvleder og isolator
Ledningsevne måler den lethed, hvormed elektroner kan strømme gennem et materiale. Metaller er gode ledere, fordi elektroner flyder let gennem dem uden megen modstand. Materialer, der udviser meget lav ledningsevne, kaldes isolatorer. Isolatorer har en høj resistivitet.
Halvledere har en ledningsevne, der ligger mellem ledningsevnen for ledere og isolatorer. I modsætning til ledere, som oplever øget modstand ved opvarmning, øges halvledere i ledningsevne ved opvarmning.
Strøm
Strøm er den hastighed, hvormed ladninger strømmer gennem en del af lederen i et elektrisk kredsløb. Den måles i Coulombs pr. sekund eller ampere. Strøm, spænding og modstand er relateret til hinanden gennem Ohm’s lov:
\
hvor I er strøm, V er spænding og R er modstand.
Spænding
Spænding er den elektriske potentialforskel mellem to ladede punkter i et elektrisk felt. Fordi det er en potentialforskel, er spænding kun meningsfuld, når man betragter et punkt i forhold til et andet. Den måles i volt.
Spænding kaldes også for den elektromotoriske kraft, da det er den kraft, der er ansvarlig for at drive strømmen gennem et kredsløb. Den kan sammenlignes med en forskel i tryk, fordi der er en højere koncentration af ladning i et punkt end i et andet. Denne forskel i ladningskoncentrationen resulterer i en spænding.
Modstand
Modstand er en iboende egenskab ved materialer, der forhindrer strømmen i at passere gennem en leder. Modstand og konduktans er omvendt relateret; et meget ledende materiale har kun lidt modstand, og et meget modstandsdygtigt materiale har kun lidt konduktans. Modstand måles i ohm.
Materialer varierer i modstand på grund af den lethed (eller vanskelighed), hvormed elektroner i materialets atom kan flyttes. Modstanden er også knyttet til det anvendte materiales tværsnitsareal og længde; jo større areal, jo mindre modstand, og jo længere lederen er, jo større er modstanden.
kvantitativt kan modstanden repræsenteres som:
\(R = ⍴ \cdot \frac{L}{A}\), hvor ⍴ repræsenterer det ledende materiales resistivitet, L er længden, og A er tværsnitsarealet.
Kredsløb
En spændingskilde, f.eks. et batteri, med ledende materialer, f.eks. isolerede ledninger, der er fastgjort til og forbinder begge poler, udgør et kredsløb. Dette kredsløb ville naturligvis ikke gøre andet end at opvarme de ledende ledninger.
Anbringelse af en belastning, f.eks. en modstand eller en pære, på ledningerne gør det muligt for strømmen at udføre arbejde. Disse belastninger kan tilsluttes kredsløbet i serie, parallelt eller i serie-parallel.
Sluttede og åbne kredsløb
Et lukket kredsløb er et kredsløb, hvor alle kredsløbets komponenter er forbundet via ledende ledninger til hinanden og til en spændingskilde. Hvis en af disse forbindelser er afbrudt, siges kredsløbet at være åbent og vil ikke fungere korrekt. Et lukket kredsløb kan fungere; et åbent kredsløb kan ikke fungere.
Last
En last er enhver komponent, der dræner strøm fra et kredsløb. Glødepærer, køleskabe og computere fungerer alle som belastninger, når de indgår i et lukket kredsløb. Belastninger afgiver kun strøm fra et kredsløb; de genererer ikke strøm.
Seriekredsløb
I et seriekredsløb er alle komponenterne i kredsløbet forbundet efter hinanden. Den strøm, der løber gennem et seriekredsløb, passerer gennem hver komponent i serie. Der er kun en enkelt vej for strømmen gennem kredsløbet.
Den samlede spænding og den samlede modstand i et seriekredsløb er henholdsvis summen af spændingsfaldet over hver komponent og summen af modstanden i kredsløbet. Summen af hver modstand i kredsløbet kaldes den ækvivalente modstand eller \(R_eq\), og da der kun er én strøm i kredsløbet, er det \(R_eq\), der anvendes i Ohm’s lovberegninger for seriekredsløb.
Seriekredsløb har den samme strøm, der løber gennem hver komponent i kredsløbet.
Parallelkredsløb
Et parallelt kredsløb indeholder mere end én vej, som strømmen kan passere igennem. I tilfælde, hvor der er forskellige komponenter langs disse separate baner, vil strømstyrken variere. Spændingsfaldet over hver gren er dog det samme.
Den ækvivalente modstand i et parallelt kredsløb er lig med:
\
hvor \(R_eq\) er den ækvivalente modstand, \(R_1\) er den første modstand, \(R_2\) er den anden modstand osv.
I modsætning til et seriekredsløb vil strømmen i et parallelkredsløb, hvis en gren afbrydes fra kredsløbet, fortsætte med at passere gennem de resterende grene.
Elektrisk effekt
Elektrisk effekt er en kvantitativ måling af den mængde arbejde, der kan udføres af et kredsløb pr. tidsenhed. De formler, der kan bruges til at beregne den elektriske effekt, der genereres eller afgives, er:
\\\
hvor P er effekt, V er spænding, R er modstand, og I er strøm.
I et kredsløb genereres effekt af en spændingskilde, og den afgives af belastninger.
Elektriske måleenheder:
Ohms-måling af modstand. Ohm = Volt pr. ampere
Amperes-måler strøm. Amp = Coulomb pr. sekund
Volts-måler spænding. Volt = (Newton x meter) pr. Coulomb
Watt – måler effekt. Watt = Joule pr. sekund
Metriske præfikser – nano- er \(1 \cdot 10^{-9}\), mikro er \(1 \cdot 10^{-6}\), milli- er \(1 \cdot 10^{-3}\), centi- er \(1 \cdot 10^{-2}\), kilo- er \(1 \cdot 10^3\) og mega- er \(1 \cdot 10^6\), og giga- er \(1 \cdot 10^9\)