Na těchto místech budeme zveřejňovat články určené zejména pro mládež, ve kterých budou popisovány základy elektroniky. Budeme se snažit o co nejsrozumitelnější podání s co nejmenším množstvím matematiky. Bez ní to ale opravdu nejde. Elektřina vidět není a abychom viděli nebo slyšeli její projevy musíme mít představu jak se ten který obvod chová.

Kdysi se začínávalo jednoduchým obvodem baterie a žárovky. Dnes je doba poněkud jiná, žárovky se už skoro ani nesmí prodávat, proto jsem se rozhodl popsat základní veličiny na obvodu, ne se žárovkou ale s LED diodou. LEDku zná snad každý, ale hodně se setkávám s tím, že mnoho lidí neví jak takovou diodu správně zapojit aby svítila tak jak má. LED znamená v překladu něco jako "Světlo vyzařující dioda". Nebudu teď zacházet do fyzikálních principů funkce této diody, spokojíme se s tím, že její základní vlastnost je, že pokud diodou prochází elektrický proud tak ona svítí. Zpočátku byly LEDky jen červené, v dnešní době máme celou škálu barev, dokonce i diody, jejichž světlo lidské oko nevnímá. Kdo chce může odskočit do wikipedie, kde je tema diod docela dobře zpracováno. http://cs.wikipedia.org/wiki/LED. Pustíme se do práce, ať se něco děje, k teorii se budeme dostávat postupně. Co budeme potřebovat? Plochou baterii, samozřejmě LEDku, odpor a nějaký tenký drátek na propojení. Celé to bude vypadat asi takle. No jo, ale jaký ten odpor a vlastně i jakou tu diodu? Pro náš pokus budeme uvažovat červeně svítící diodu. Tady je nutno poznamenat, že to není úplně jedno, jakou má barvu. Protože ta se odvíjí od použitého materiálu a tím má i jiné elektrické vlastnosti. Běžná červená dioda o průměru 5 mm má následující elektrické parametry:
Proud v propustném směru 20 mA
úbytek napětí v propustném směru 1,9 V
Teď budeme uvažovat nahlas, baterie "dává" 4,5 voltu. Dioda má uvedeno 1,9 V, toto napětí se mění v závislosti na procházejícím proudu, teplotě atd. My tyhle vlivy zanedbáme, protože jsou pro naše potřeby nevýznamné.
Zjistíme rozdíl napětí: 4,5 - 1,9 = 2,6 voltu potřebujeme srazit pomocí odporu.
Pro kontrolu 2,6 + 1,9 = 4,5
Toto nám říká II. Kirchhoffův zákon: Součet úbytků napětí na spotřebičích se v uzavřené části obvodu (smyčce) rovná součtu elektromotorických napětí zdrojů v této části obvodu. V našem případě: součet úbytků napětí na spotřebičích se rovná napětí zdroje. Ano dioda i odpor jsou spotřebiče. Ale co s proudem, další základní "elektrická" veličina. K jeho výpočtu použijeme ohmův zákon. Vlastě my ho známe. Dioda "vydrží" proud až 20 mA. Necháme jí trochu rezervu a budeme chtít aby diodou tekl proud 15 mA, to je 15 tisícin ampéru, tedy 0,015 A. No a kdo to zařídí, aby tekl proud takový jaký chceme? Právě ten odpor. Dle ohmova zákona R = U/I tedy 2,6 V děleno 0,015 A = 173,3 ohmu
Odpor s takovou hodnotou bychom těžko sháněli, proto použijeme 150 ohmů, který je řadě hodnot. Proud bude potom o něco vyšší, ale protože jsme si nechali na začátku rezervu, nic se neděje, jen ledka svítí o něco víc. Hodnoty máme spočítané můžeme vyrazit koupit materiál. Nejlépe ve specializovaném obchodě, známé jsou GM electronic, nebo GES, ale mnoho dalších. Aha, prodavač se ptá: jaký chcete ten odpor? on totiž má víc parametrů. Vedle vlastního odporu ještě výkonovou zatížitelnost. Odpor totiž pracuje tak, že elektrickou energii převede na tepelnou a vyzáří ji do okolí. A kolik ji dokáže vyzářit udává zatížitelnost ve Wattech. Jednotka výkonu. Vypočítá se vynásobením Napětí a proudu,
P = U x I v našem případě 2,6 x 0,015 = 0,039 W stačí tedy na 0,6 W což jsou běžné miniaturní odpory. Pozorný čtenář si jistě všimnul chyby. Ano, pro výpočet zatížení jsem použil proud, který by procházel při použití odporu 173,3 ohmu. Pro kontrolu zpětně vypočítáme skutečný proud:
2,6 / 150 = 0,0173 odchylka je opravdu zanedbatelná. Na druhém obrázku vidíme takzvané schéma zapojení, pozor čte se tak jak se píše, tedy žádné šéma. Jedna velice důležitá věc na závěr, LEDka jako ostatně každá dioda má dvy směry. Propustný a závěrný. Svití v propustném směru. V závěrném směru by se neměla připojovat k napětí vyššímu než asi 5 V, jinak hrozí její proražení, navíc vůbec nesvtí, jeli zapojena obráceně. Jinými slovy plus baterky na plus diody, to je ten delší vývod. Klidně si to můžete vyzkoušet obrátit, protože 4,5 V, které dává baterie diodu nezničí. Příště si zapojíme více diod na jednu baterku. Pokud tedy budete diody kupovat tak si jich kupte klidně 10, jedna stojí asi korunu.

Soupiska materiálu:


Plochá baterie
LED dioda červená 5 mm
miniaturní odpor 150 ohmů
měděné drátky











Tato deska se nazývá nepájivé kontaktní pole, stojí asi 100 Kč a je to výhodná pomůcka pro experimentování v elektronice. Myslím, že každý si užil s omotáváním vývodů ledky. No podle toho, kdo jaký použil drát.