Урок №02. Понятие электричества. Первый проект на Arduino.

На этом занятии мы знакомимся с понятием электричества, понятиями силы тока, напряжения и сопротивления, а так же с электрической цепью и ее компонентами.

1. Понятие электричества, силы тока, напряжения и сопротивления на аналогии с водой.
2. Знакомство с основными обозначениями схемотехники. (источник питания, земля, и так далее).
3. Сборка первой схемы со светодиодом. (принцип работы макетной платы).
4. Запуск готового кода.

## Электричество

Со школьной скамьи каждому знакомо понятие **электрического тока**. Это упорядоченное движение заряженных частиц, а также их взаимодействие. Электрический ток появляется в веществе при наличии в нем свободных заряженных частиц. В различных средах ток создается по разному.

* В газах под воздействием ионизатора ( устройства, для создания ионов и нейтрально заряженных атомов и молекул) образуются свободные электроны,которые перемещают заряд.
* В металлах носителями зарядов являются свободные отрицательно заряженные частицы – электроны.

* В жидкостях перенос заряда осуществляют ионы ( электрически заряженные атомы или молекулы).

## Сила тока

Одной из основных характеристик электричества является - **сила тока**. Это скалярная, физическая величина равная отношению количества заряда, прошедшего через проводник за определенный промежуток времени, к величине этого времени.Единицы измерения силы тока в системе СИ -[I] 1 А (Ампер)

## Напряжение

**Напряжение** - это величина, равная работе по перемещению единицы электрического заряда по проводнику из точки A в точку B. Если провести аналогию с водой, то можно представить резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под естественным давлением покидает резервуар через трубу. Если представить, что вода – это электрический заряд, то высота водяного столба (давление) – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток. Единицы измерения напряжения в системе СИ -[U] 1 В (Вольт)

## Сопротивление

**Сопротивление** -это физическая величина, характеризующая способность проводника оказывать сопротивление (препятствовать) прохождению электрического тока. Сопротивление зависит от силы тока, ведь согласно **закону Ома**, чем выше сопротивление, тем ниже сила тока в проводнике.

## Схемотехника

Для того чтобы заниматься робототехникой необходимо знать основы схемотехники, чтобы уметь читать и собирать свои схемы.

### Определение

**Схемотехника -** это наука о проектировании и исследовании схем электронных устройств. Такие схемы обычно начерчены по формальным правилам, чтобы избежать путаницы. Схемы начерченные таким способом называются принципиальными схемами.

### Основные правила принципиальных схем

1. На принципиальной схеме соединение двух компонентов проводником обозначается прямой линией, соединяющей эти элементы.
2. На каждый принципиальной схеме должен быть указан Источник питания (+) и земля (-).
3. Каждый радиоэлемент обладает своим уникальным символом-пиктограммой.Если радиоэлементов одного рода в схеме несколько, им присваивается имя состоящее из буквы и цифры, где буква - первая буква названия радиоэлемента, а цифра - номер радиоэлемента в схеме.

### Перечень основных радиоэлементов

**Резистор**- это элемент электрических цепей, обладающий определенным или переменным значением электрического сопротивления. Обычно резисторы обозначаются на схеме следующим образом.

Многие резисторы имеют маленькие размеры из за этого, для удобства их стали маркировать.Основными номиналами для резисторов стали 220 Ом, 1 кОм, 10 кОм.

**Диод** - это полупроводниковый прибор, пропускающий через себя электрический ток в одну сторону. **Анод** - это контакт, который подключается к положительному выводу источника питания, а **катод** - это контакт из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Ток пропускается только от анода к катоду.

**Светодиод** - это диод, который при пропуске тока, излучает свет.

**Потенциометр -** регулируемый делитель электрического напряжения, переменный резистор. Представляет собой, как правило, резистор с подвижным отводным контактом (движком).

**Транзистор -** это полупроводниковый прибор, позволяющий с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным. В зависимости от типа, транзисторы обозначаются на схемах по разному.

**Конденсатор -** это устройство, имеющее накапливать и передавать другим электрическим устройствам цепи заряд электрического тока.

**Фоторезистор -** это полупроводниковый прибор, меняющий величину своего сопротивления при попадании на него света.  Чем интенсивней свет, тем больше создается свободных носителей зарядов и тем меньше становится сопротивление элемента.

**Термистор** - это полупроводниковый прибор, меняющий величину своего сопротивления пи повышении температуры окружающей его среды.

**Пьезодинамик** - это электроакустическое устройство, переводящее переменное напряжение в колебание мембраны, тем самым создавая звук.

## Макетная плата

Осуществлять сборку схем мы будем на беспаечных макетных платах.

Беспаечная макетная плата состоит из пластмассового основания в котором имеется набор токопроводящих пластин.

под цифрой **1-2** происходит соединение по сплошной линии,под цифрой **3** показан пример ,по какому принципу соединяется контакты,а именно столбцами ,у каждого столбца есть своя нумерация . и столбцы не соединены между собой .

под цифрой **4** происходит разрыв контактов ,между столбцами **3** и **5**

## Сборка первой схемы со светодиодом на макетной плате

Для того, что бы собрать схему со светодиодом нам необходимы следующие элементы электрической цепи:

* 1 светодиод;
* 1 плата Arduino Uno;
* 1 беспаечная макетная плата;
* 1 резистор с номиналом 220 Ом;
* 2 провода "папа-папа";

Схема подключения на беспаечной макетной плате:

    Ниже приведен код для данной схемы с комментариями:

```
void setup()
{
  // настраиваем пин №13 в режим выхода,
  // т.е. в режим источника напряжения
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // подаём на пин 13 «высокий сигнал» (англ. «high»), т.е.
  // выдаём 5 вольт. Через светодиод побежит ток.
  // Это заставит его светиться
  digitalWrite(13, HIGH);

  // задерживаем (англ. «delay») микроконтроллер в этом
  // состоянии на 100 миллисекунд
  delay(100);

  // подаём на пин 13 «низкий сигнал» (англ. «low»), т.е.
  // выдаём 0 вольт или, точнее, приравниваем пин 13 к земле.
  // В результате светодиод погаснет
  digitalWrite(13, LOW);

  // замираем в этом состоянии на 900 миллисекунд
  delay(900);

  // после «размораживания» loop сразу же начнёт исполняться
  // вновь, и со стороны это будет выглядеть так, будто
  // светодиод мигает раз в 100 мс + 900 мс = 1000 мс = 1 сек
}

```