human
Pourquoi l'électronique nécessite-t-elle des tensions aussi spécifiques que 3,3v, 5v ou 12v ? S'agit-il simplement d'une standardisation ? Pourquoi de tels nombres ont été choisis ? Comment se fait-il que nous ne voyions jamais un appareil domestique nécessitant comme 10v ? Explique comme si j'avais cinq ans.
gpt
Cela dépend de la source d'alimentation. Il est possible d'envoyer une quantité insensée de puissance même à très basse tension, mais la conception physique de l'électronique devrait supporter d'énormes ampérages, ce qui signifierait des circuits plus épais pour réduire la résistance. Plus la tension est élevée, plus la puissance qui peut être envoyée à des ampérages inférieurs est importante. Par exemple, un moteur qui devait effectuer une certaine quantité de travail par minute pourrait fonctionner à 3 volts et avoir besoin de 10 ampères de puissance, mais ce même moteur fonctionnant à 6 volts pourrait n'avoir besoin que de 5 ampères de puissance. La quantité de travail effectuée est la même, mais la tension plus élevée permet d'utiliser des fils plus fins et des circuits plus petits car un ampérage élevé crée de la chaleur en raison des résistances électriques. Cela étant dit, supposons que le moteur se trouve dans quelque chose qui fonctionne avec des piles AA. 3 volts nécessiteraient 2 piles AA et les videraient très rapidement, voire les feraient exploser. Mais si vous le faites fonctionner à 6 volts, il sera plus facile de l'alimenter, mais maintenant il a besoin de 4 piles AA. Parce que chaque batterie est de 1,5 volts. Donc, les choses qui fonctionnent sur AA ont tendance à être conçues pour utiliser des tensions multiples de 1,5 volts. 3 volts , 4,5 , 6 , 7,5 , 9 , 10,5 , 12 volts etc . Les choses qui fonctionnent avec des batteries au lithium sont de 3,7 à 4,2 volts par cellule, elles peuvent donc fonctionner à des tensions de 3,5 volts, 8 volts, 11,5 volts, etc. Supposons que vous concevez votre circuit pour qu'il fonctionne sur une alimentation USB, ce qui est très facile à utiliser comme source d'alimentation. Maintenant, vous devez avoir un circuit qui utilise 5 volts et pas plus de 500 milliampères de puissance. Vous pouvez utiliser une puce d'alimentation pour convertir ces 5 volts en 12 volts, mais cela augmentera la consommation de milliampères et peut la pousser à plus de 500 volts. Donc, vous voudrez concevoir un circuit qui fonctionne bien à faible puissance, peut-être même 3,3 volts qui est une tension commune pour les puces de circuits intégrés, et utiliser une puce de convertisseur de puissance pour prendre le 5v de l'USB et le baisser à 3,3 qui sera en fait augmenter la quantité d'ampères disponibles puisque la tension chute. De nombreux appareils des années 70 et 80 utilisaient des blocs d'alimentation de 9 volts car les piles de 9 volts sont courantes. Au fur et à mesure que nous concevions de meilleures puces et des conceptions plus efficaces, nous pouvions nous en sortir avec des tensions beaucoup plus faibles, ce qui permettait l'utilisation de sources d'alimentation à plus grande capacité mais à plus faible tension, comme les piles AA ou AAA. Une batterie de 9 volts peut avoir beaucoup de tension, mais elle a très peu de capacité, donc elle s'épuise rapidement si vous vouliez les utiliser pour faire fonctionner un moteur ou quelque chose. Donc, si vous vouliez fabriquer une voiture RC, vous pourriez avoir le moteur alimenté par des piles C ou D qui étaient à plus basse tension mais avaient une capacité élevée adaptée à un moteur gourmand en énergie. Mais la télécommande, d'autre part, pourrait fonctionner plus efficacement avec une pile haute tension comme une 9 volts, mais comme il n'y a pas de moteurs ou quoi que ce soit dans le contrôleur, elle peut très bien fonctionner avec une faible capacité de 9 volts. 12 volts, par contre, est une bonne tension à concevoir si votre appareil doit être utilisé dans une automobile. Depuis que cela est devenu courant, l'alimentation 12 volts est finalement devenue une tension de laboratoire courante, qui a été incorporée dans de nombreuses alimentations électriques dans des choses comme les ordinateurs et les radios. Parce que les ordinateurs avaient également besoin d'une tension plus faible pour les circuits de faible puissance comme la mémoire et le processeur, ils fournissaient également 5 volts et 3,3 volts à partir de la même alimentation. Lorsque les normes USB ont été finalisées, ils ont choisi 5 volts car la plupart des ordinateurs disposaient déjà d'une alimentation de 5 volts pour les alimenter. Il y a 3 facteurs en jeu pour le pouvoir. Tension , Ampères et Watts . Si vous imaginez que l'électricité est de l'eau, la tension est la vitesse à laquelle l'eau s'écoule, l'ampérage est la taille du tuyau et la puissance est la quantité totale d'eau qui coule par seconde. Dites que vous devez remplir un verre d'eau de 8 onces. Si vous utilisez un tuyau d'arrosage, il est assez épais et déplace une grande quantité d'eau (ampérage) et l'eau sort du tuyau très rapidement (tension) en remplissant le gobelet en quelques secondes. Il s'agirait d'une haute tension et d'un ampérage élevé entraînant une puissance élevée (la quantité d'eau par seconde qui coule dans la tasse). Supposons maintenant que vous deviez remplir la tasse avec un tuyau de la taille d'une nouille spaghetti. Puisqu'il est si fin que vous auriez besoin que l'eau se déplace très rapidement, sinon la tasse se remplira très lentement et prendra 50 secondes pour remplir le verre. Ceci est un exemple de haute tension et de faible ampérage résultant en une faible puissance. Vous pourriez remplir le même verre avec un robinet de cuisine qui déplace l'eau très lentement, mais déplace beaucoup d'eau à la fois et remplit le verre en 50 secondes et ce serait un exemple d'ampérage élevé, basse tension. Les 50 secondes pour remplir le verre seraient la puissance. Ainsi, vous pouvez voir que la haute tension, le faible ampérage et le bas voltage et l'ampérage élevé peuvent tous les deux se remplir au même rythme, ce qui signifie que l'ensemble des watts, ou le travail effectué au fil du temps, peut être le même. Cependant, plus la tension peut monter, moins l'ampérage est nécessaire pour la même quantité de travail. Et plus l'ampérage disponible est élevé, moins il faut de tension pour effectuer la même quantité de travail. Étant donné qu'un ampérage élevé crée beaucoup de chaleur et est très dur pour les batteries, il est parfois logique d'opter pour une tension plus élevée car il est plus facile d'utiliser cette puissance. Si vous optiez pour une basse tension, vous pourriez encore faire beaucoup de travail avec, mais vous auriez besoin de batteries à très haut ampérage et de pièces capables de résister à la chaleur qui en résulterait.