电子学第3版1.2(1)

原创 图说硬件 2023-11-25 11:33

1.2 电压电流和电阻

1.2.1 电压和电流

有两个量始终贯穿于电路之中,那就是电压和电流,他们通常是随着时间而变化的,不然我们的电路就会变得平淡无奇。


电压,通常符号为 v或 e。严格来说电压是两个点做功所产生的,需要1单位的正电荷从负极到正极,同样的,当电荷从正极到负极是会释放出能量。(注释:上述的这些都是定义,几乎没有电路设计工程师会这么想电压,你会慢慢的有一种感觉,电压到底是什么。通俗的来说电压是一种导致电压流动的东西)。电压又称作电位差或电动势,电压的单位是伏特,

我们经常用到的表示电压的单位有千伏毫伏等。一焦耳的能量是移动一库伦电荷跨越1伏特电压的做功量(库仑是一种电荷单位,他大约相等于6×10的18次方的电子带电量)关于本概念后续章节会说得更清楚,我们使用nv这个单位或者Mv这个单位的场合是非常少的。


电流通常的符号为I。电流是电荷流过一个点时的速率,它的测量单位是安培。电流我们经常用的单位是A mA uA nA或者偶尔用pA。一安培的电流,等效于一秒钟流过一库仑的电荷。值得一提的是,在电路中,电流通常被认为从正极流向负极,实际上电子带负电荷是从负极流向正极的。

重要的事情:从刚才的这些定义中,你可以看到电流是穿过一个物体的,而电压是应用于两点之间的,所以你可以说,电压总是要说两个点,而电流总是要穿过一个电路或者物体。如果你说电压穿过一个电阻那就是毫无意义的。然而我们经常会说电路中一个点的电压。这是因为我们经常把另一个点连接到gnd地上。gnd是电路中每一个人公认的公共节点,你以后也会这么说。


所以我们是通过电荷做功来产生电压的,比如说电池是通过化学能来产生电压的,发电机是通过机械能来产生电压的,太阳能电池是通过光电转化来产生能量的,我们把电压施加到一个物体上,就会得到电流。


到现在为止,你可能会想知道,我们如何来看电压和电流?最有用的电子仪器就是示波器,他可以让你看,一个电路中的电压随时间而变化。当我们测量信号的时候,我们使用示波器和万用表。在本节的最后,你将可以看到箱式万用表的图片。


在真实电路中,我们通过导线将元器件连接到一起,通常使用金属导线。对 Gnd来说,导线上各点的电压是相同的。值得一提的是真实制作出来的电路和原理图的摆放不一定相同,因为导线在实际的电路中可能被重新排布。

下面是关于电流与电压的几条简单规则

1 流进一个点的电流之和,等于流出一个点的电流之和。这个定律。被称作基尔霍夫电流定律。工程师们经常会把这个点称作为节点,所以串联的元器件,它的电流是相等的。


2 当元器件并联时,他们的电压是相等的,也就是说,从a到b的一条通路压降等于从a到b,另一条通路的压降。换一种方法来说,就是一个环路的压降之和是为0的。这个定律被称为基尔霍夫电压定律。



3 一个器件的能量消耗它的计算公式为 p= vI

....

未完待续。

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