How to Prepare for the ASVAB Electronics Information Test
General Information
AsVAB-kokeen elektroniikkatietoja koskeva osio käsittää erilaisia kohteita, jotka vaihtelevat johtoja ja mittareita koskevista kysymyksistä sähköisten perustoimintojen kysymyksiin. Opiskellaksesi tätä testiosuutta varten opiskele elektroniikan perustietoja, kuten johtojen toimintaa, erilaisten sähkövirtojen ja -johtimien toimintaa sekä Ohmin lakia. Lisätietoja kustakin näistä osa-alueista saat alla.
Merkittävä osa ASVAB-kokeesta sisältää sanastoa koskevia kysymyksiä, joilla testataan opiskelijoiden kykyä tunnistaa yksinkertaisia sähköalan sanoja. Kun opiskelet ASVAB-käsitteitä, keskity sähköalan sanojen ja käsitteiden perusmääritelmiin, mukaan lukien edellä mainitut käsitteet ja laitekohtaiset sanat, kuten jännite ja taajuus. Kun opiskelet sanasto-osuutta varten, keskity käsitteiden pelkkiin määritelmiin, jotta tunnistat, mitä tietty sana tai lause tarkoittaa.
Elektronivirtateoria
Elektronivirtateoria kuvaa elektronien käyttäytymistä, kun ne liikkuvat johtimen läpi. Negatiivisesti varautuneet elektronit virtaavat virtapiirissä negatiivisesta liittimestä (eli anodista) positiiviseen liittimeen (eli katodiin). Elektronit virtaavat tällä tavoin varattujen hiukkasten välisten veto- ja hylkivien voimien vaikutuksesta.
Atomit, protonit, neutronit, elektronit ja valenssikuori
Kaikki aine koostuu pienemmistä hiukkasista, joita kutsutaan atomeiksi. Atomeilla on erilaisia ominaisuuksia riippuen atomin koostumuksesta. Ne koostuvat pienemmistä hiukkasista, joita kutsutaan protoneiksi, elektroneiksi ja neutroneiksi. Yksittäinen protoni on alkuaine, joka tunnetaan nimellä vety. Toisen protonin lisäämisen tuloksena syntyy uusi alkuaine, joka tunnetaan nimellä helium. Jos sen sijaan ytimessä (atomin protonit ja neutronit) on eri määrä neutroneita, sitä kutsutaan isotoopiksi.
Ytimen sisällä olevat kolme hiukkasta eroavat toisistaan mielenkiintoisilla tavoilla: protonit ja elektronit ovat vastakkaisesti varattuja, ja neutroneilla ei ole varausta; protonit ja neutronit ovat samankokoisia, ja ne muodostavat valtaosan atomin tiheydestä.
Elektronit ovat paljon pienempiä kuin protonit ja neutronit, ja ne ovat olemassa ytimen ympärillä energiaratojen sisällä. Nämä energiaradat ympäröivät ydintä riippuen elektronien lukumäärästä ja niiden etäisyydestä atomiytimestä. Nämä ytimestä kauimpana olevat elektronit ovat kaikkein reaktiivisimpia.
Johde, puolijohde ja eriste
Johtokyky mittaa sitä, kuinka helposti elektronit voivat virrata materiaalin läpi. Metallit ovat hyviä johtimia, koska elektronit virtaavat niiden läpi helposti ilman suurta vastusta. Materiaaleja, joiden johtavuus on hyvin alhainen, kutsutaan eristeiksi. Eristimillä on suuri resistiivisyys.
Puolijohteiden johtavuudet ovat johtimien ja eristeiden väliltä. Toisin kuin johtimilla, joiden resistanssi kasvaa kuumennettaessa, puolijohteiden johtavuus kasvaa kuumennettaessa.
Virta
Virta on nopeus, jolla varaukset virtaavat sähköpiirin johtimen osan läpi. Se mitataan Coulombeina sekunnissa tai ampeereina. Virta, jännite ja resistanssi liittyvät toisiinsa Ohmin lain avulla:
\
jossa I on virta, V on jännite ja R on resistanssi.
Jännite
Jännite on kahden varatun pisteen välinen sähköinen potentiaaliero sähkökentässä. Koska se on potentiaaliero, jännite on mielekäs vain tarkasteltaessa yhtä pistettä suhteessa toiseen. Se mitataan voltteina.
Jännitettä kutsutaan myös sähkömotoriseksi voimaksi, koska se on voima, joka vastaa virran kuljettamisesta virtapiirin läpi. Sitä voidaan verrata paine-eroon, koska yhdessä pisteessä on suurempi varauspitoisuus kuin toisessa pisteessä. Tämä varauspitoisuusero aiheuttaa jännitteen.
Vastus
Vastus on materiaalien luontainen ominaisuus, joka estää virran kulkua johtimen läpi. Resistanssi ja johtavuus ovat käänteisessä suhteessa toisiinsa; hyvin johtavalla materiaalilla on vähän resistanssia, ja hyvin resistentillä materiaalilla on vähän johtavuutta. Resistanssi mitataan ohmissa.
Materiaalien resistanssi vaihtelee sen vuoksi, miten helposti (tai vaikeasti) materiaalin atomin elektronit voivat siirtyä. Resistanssi liittyy myös käytetyn materiaalin poikkipinta-alaan ja pituuteen; mitä suurempi pinta-ala, sitä pienempi vastus, ja mitä pidempi johdin, sitä suurempi vastus.
Kvantitatiivisesti resistanssi voidaan esittää seuraavasti:
\(R = ⍴ \cdot \frac{L}{A}\), missä ⍴ edustaa johtavan materiaalin resistiivisyyttä, L on pituus ja A on poikkipinta-ala.
Piirit
Jännitelähde, kuten paristo, jonka molempiin napoihin on kiinnitetty ja yhdistetty sähköä johtavia materiaaleja, kuten eristettyjä johtimia, muodostaa piirin. Tämä virtapiiri ei tietenkään tekisi muuta kuin lämmittäisi johtavia johtimia.
Kiinnittämällä johtimiin kuorman, kuten vastuksen tai hehkulampun, saadaan virta tekemään työtä. Nämä kuormat voidaan kytkeä virtapiiriin sarjaan, rinnakkain tai sarja-rinnakkain.
Suljetut ja avoimet virtapiirit
Suljetulla virtapiirillä tarkoitetaan virtapiiriä, jossa kaikki virtapiirin osat on kytketty johtavilla johtimilla toisiinsa ja jännitelähteeseen. Jos jokin näistä liitännöistä katkeaa, piirin sanotaan olevan avoin eikä se toimi kunnolla. Suljettu piiri voi toimia, avoin piiri ei.
Kuorma
Kuorma on mikä tahansa komponentti, joka imee virtaa piiristä. Hehkulamput, jääkaapit ja tietokoneet toimivat kaikki kuormina, kun ne ovat osa suljettua virtapiiriä. Kuormat vain poistavat virtaa piiristä; ne eivät tuota virtaa.
Sarjapiiri
Sarjapiirissä kaikki piirin komponentit on kytketty peräkkäin. Sarjapiirissä kulkeva virta kulkee jokaisen sarjassa olevan komponentin läpi. Virta kulkee piirin läpi vain yhtä reittiä.
Sarjapiirin kokonaisjännite ja kokonaisresistanssi on kunkin komponentin yli tapahtuvien jännitehäviöiden summa ja piirin vastusten summa. Piirin jokaisen vastuksen summaa kutsutaan ekvivalenttiresistanssiksi eli \(R_eq\), ja koska piirissä kulkee vain yksi virta, sarjapiirejä koskevissa Ohmin lain laskelmissa käytetään \(R_eq\).
Sarjapiireissä kulkee sama virta piirin jokaisen komponentin läpi.
Rinnakkaisvirtapiiri
Rinnakkaisvirtapiirissä on useampi kuin yksi reitti, jonka läpi virta kulkee. Tapauksissa, joissa näillä erillisillä reiteillä on eri komponentteja, virran voimakkuus vaihtelee. Jännitehäviö kunkin haaran yli on kuitenkin sama.
Rinnakkaispiirin ekvivalenttiresistanssi on yhtä suuri kuin:
\
jossa \(R_eq\) on ekvivalenttiresistanssi, \(R_1\) on ensimmäinen vastus, \(R_2\) on toinen vastus jne.
Toisin kuin sarjapiirissä, rinnakkaispiirissä, jos yksi haara katkaistaan piiristä, virta kulkee edelleen jäljellä olevien haarojen kautta.
Sähköteho
Sähköteho on kvantitatiivinen mittaus siitä työmäärästä, jonka virtapiiri voi tehdä aikayksikköä kohden. Kaavat, joilla voidaan laskea tuotettu tai haihdutettu sähköteho, ovat:
\\\\
jossa P on teho, V on jännite, R on resistanssi ja I on virta.
Piirissä teho tuotetaan jännitelähteestä ja sitä haihdutetaan kuormista.
Sähköenergian mittayksiköt:
Ohms-mittaa vastusta. Ohm = voltti per ampeeri
Ampeerit-mittaa virtaa. Ampeeri = Coulomb sekunnissa
Voltti-mittaa jännitettä. Voltti = (Newton x metri) per Coulomb
Watti-mittaa tehon. Watt = Joule sekunnissa
Metriset etuliitteet-nano- on \(1 \cdot 10^{-9}\), mikro- on \(1 \cdot 10^{-6}\), milli- on \(1 \cdot 10^{-3}\), centi- on \(1 \cdot 10^{-2}\), kilo- on \(1 \cdot 10^3\) ja mega- on \(1 \cdot 10^6\) ja giga- on \(1 \cdot 10^9\)
.