创意电子学-第02课：电子学基础（电阻、电压、电流、欧姆定律）

文章目录

电路基础
- 关于电
- 测量电阻
- - 1. 测量固定电阻
  - 2. 测量电位器
  - 3. 固定电阻
- 欧姆定律
小知识

电路基础

关于电

电是电子流，任何一种电子流都可以称为电。如果能测量电，我们就知道任何电子流里有多少电子。想想水流，水流通过管道。

水中均匀分布一种粒子，假设每立方厘米的水中有10个粒子。若有1L水从管道中流出，我们可以计算出流经管道的粒子数量，1L=1000cm³，有：
10 × 1000 10 \times 1000 10×1000
电荷

测量电流(I)的量时，用库仑表示电荷，电荷的国际单位是库仑，符号是C，组成电荷的粒子是电子
1 C = 6.25 × 1 0 18 1C = 6.25 \times 10^{18} 1C=6.25×1018
这个了解就可以，关于电，我们需要知道：流动速度和流动压。对于电的流量，在一定时间内通过某点的电量，电量的单位是库仑（C）。但我们电的流量称为电流，电流用安培（A）来计量，
1 A = 1 C / s 1A = 1C/s 1A=1C/s
我们还需要知道流动压[^3]，对于电，流动压定义为两点间的电子数量差，称为电势差。电池的工作原理：

但是，什么也没有发生。这是因为两个终端没有连接起来，电子不能流动。但电池有点亮灯泡的潜力，这种潜力就是两点间电子数量有差异，这就是电势差，电势差也称为电压（V），单位是伏特。电路中的电压越低就越难使电子沿环路流动，电压是表示电的推动力。

电池内部的化学反应释放了这些电子，产生了电压。电压的单位是伏特，根据另一位电学先驱亚历山德罗 • 伏特（Alessandro Volta）命名。
当电子流过导线时，一段时间内的电子流量称为安培数，它是由另一位电学先驱安德烈 • 玛丽 • 安培（André-Marie Ampère）的名字命名的。电子流通常称为电流。以安培为单位的电流产生了热量。

将电压想象成压力。
将安培想象成流速，这就是电流。

导线的电阻很小。当仅有一根导线连接电池两极时，从而会产生热量。如果其他所有因素保持不变，那么情况如下所述。

较低的电阻允许较大的电流通过。
电流产生的热与一段时间内流过导体的电流量成正比。

以下是另外一些基本概念。

每秒钟流过的电流用安培（通常简称安）度量。
引起电流的电的压力用伏特度量。
对电流的阻力（电阻）用欧姆度量。
较大的电阻会限制电流。
较高的电压可以克服电阻、增大电流。

电压、电阻和安培数（压力、阻力和流量）之间的关系如图所示。

测量电阻

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1. 测量固定电阻

打开活动“欧姆定律-1”

固定电阻的阻值是固定值

2. 测量电位器

电位器：也是一种电阻器，可以调节在元器件的参数范围内调节电阻值。
电源：这是一种可以调节输出电压的设备，但要保证电路中的电流不能超过它能承受的最大电流，超过的最大电流，为了保护此设备，电压将根据自动调节，保证流过的电流不超过设备设置的最大电流。

3. 固定电阻

打开设计“欧姆定律-2”，为了节省费用，通常不用电位器，而用固定电阻器。

欧姆定律

在一个电路中，当电压变化时，电流也变化，但下面的式子中的常量不变，也就是说，无论V和I如何变化，常量的值不变。
V I = 常量 \frac{V}{I} = 常量 IV=常量

这个常量称为物质的电阻（R），单位是欧姆，符号是Ω，电阻阻碍电流的流动。在此电路中
2 0.4 = 5 \frac{2}{0.4} = 5 0.42=5
因此，电路中物质的电阻是5欧姆。

欧姆定律：如果电阻（R）上被施加电压（V），有电流（I）流动，那么，电压，电流和电阻的关系可以有如下公式：
V I = R \frac{V}{I}=R IV=R
V R = I \frac{V}{R}=I RV=I
V = I R V = IR V=IR
※注意1：在电路中，电压是施加在电阻的两端而不是流过，电流是流经电阻而不能是施加。即没有电压从电阻流过、对电阻施加电流这种说法。

※注意2：在不同的电阻上施加同样的电压产生的电流不同，同样的电流流过不同的电阻产生的电压不同

小知识

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基本电路图符号与布局
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