LAB – “elektrificirajuća” fizika potrošačke elektronike

0
Rate this post

Sektor elektronike doživio je eksponencijalni rast od svog početka i ništa u prošlosti nikada nije imalo takvu evoluciju… ali kakvo je njegovo podrijetlo?

Nakon izuma prvog ventila 1904., elektronika je počela predstavljati sektor za sebe sve više odvojen od fizike. Sve to, međutim, zahvaljujući otkrićima znanstvenika poput Maxwella i Coulomba koji su se godinama ranije posvetili proučavanju ovih fenomena, uspjevši izvesti jednadžbe koje ih opisuju.

Iako se može činiti čudnim, moderna elektronika, koliko god se razvila, još uvijek se temelji na vrlo izvjesnoj fizici kasnog 19. stoljeća. Pa da vidimo, počevši od tih čudnih fizikalnih zakona, kako smo naučili graditi elektroničke uređaje koji bi nam omogućili rukovanje, pohranjivanje i transformaciju električne energije.

Zašto se zanimati za elektroniku?

Vrlo rijetko se zapitamo kako je zapravo napravljen bilo koji elektronički uređaj, kako zbog nedostatka znatiželje, tako i zato što ih ponekad zamišljamo vrlo daleko od svakodnevne stvarnosti.

Kad bih rekao da u prosjeku kod kuće, među elektroničkim uređajima koje imamo (TV, modem, PC, itd…) imamo od 1.000 do 10.000 kondenzatora, možemo li to ipak smatrati daleko od stvarnosti?A ako uđemo u domenu digitalne elektronike, situacija se može samo pogoršati. Ovdje govorimo o milijardama MOSFET-a integriranih u jedan mali čip telefona.

Dakle, očito je da nam je sve to puno bliže nego što se misli. Jednostavno, sve je to vješto skriveno od očiju onih koji nikada nisu rastavljali CRT TV, niti čitali elektronički članak… ali kako smo došli do svega toga?

Elektroni na odmoru

Da bismo pokušali razumjeti kako smo uspjeli “manipulirati” električnom energijom da je transformiramo u mehanički ili toplinski rad, ili da je akumuliramo, potrebno je krenuti od korijena. Konkretno, možemo reći da uređaj sadrži električnu energiju ako je sposoban autonomno generirati tokove elektrona, odnosno isporučiti električnu struju.

Poznato je, naime, da u prirodi postoje dvije različite vrste punila

Subatomska čestica zapravo može imati pozitivan ili negativan naboj, a jedan od prvih fizičara koji je proučavao njihovu međusobnu interakciju bio je znanstvenik Charles Augustin de Coulomb (od kojeg potječe istoimeni zakon).

  • Poznato je, naime, da u prirodi postoje dvije različite vrste punilaZapravo, otkrio je da naboji suprotnog tipa imaju tendenciju međusobnog privlačenja, dok naboji istog znaka odbijaju jedni druge.
  • Stoga je ideja na kojoj se temelje uređaji sposobni za očuvanje električne energije stoga stvoriti prostorna područja u kojima postoji velika koncentracija elektrona, mobilnih naboja.
  • Prema Coulombovom zakonu, oni će se zapravo međusobno odbijati, a ako im se da povlašteni smjer pomaka (na primjer kroz žicu vodiča) generirat će uredan tok struje.

Na ovom principu se temelje moderne baterije koje su u stanju štedjeti energiju. Oni su zapravo sastavljeni od dva pola, jednog negativnog, u kojem postoji višak elektrona, a drugog pozitivnog, u kojem nedostaje elektrona. Kada se bakrena žica spoji na njezine krajeve, elektroni će se početi kretati stvarajući tako strujni tok.

ELEKTRONIKA