初识电路基础知识

发布 2019-06-12 17:47:55 阅读 9806

许多人不知道电路图或者电路板是什么东西。电路板上的一个元件,电路图上的弯曲曲线,也让人费解。对这些人来讲,电子学就是由一些奇奇怪怪的技术人员弄出来的魔术,这些技术人员满口专业术语,讲出来的东西是我们这个学科之外的许多人怎样也明白不了的。

但事实却并非如此!电子学并不是魔术,它只是一门科学。就像其他科学(化学、物理等)一样,你仅仅只需要知道原理,通过原理去了解发生了什么。

更进一步,如果你了解了原理,你会从中获得极大的乐趣,因为,不像其他的科学,电子学是比其他的科学更实用的一门科学。电子学所依附的科学原理并不复杂,其中很多我们在处理元件和电路图时都不用深究。对这些元件以及它们的连接方式,你需要知道的只是简单的结构,不必深究复杂的公式推导和理论出处。

这就是电子学能成为一项非常有意义的爱好的原因。仅仅需要知道一些初级知识,你就可以开始搭建自己的电路,你就可以知道许多现代电子产品是怎样工作的,甚至你还可以设计自己的产品。我不是说你将会成为电子学的杰出人才,当然,这是需要通过很多理论学习的,也许需要上大学,至少也需要几年的实践经验。

但是,我可以说,用这一点点实践知识你也可以做很多事情。这就是本书要告诉你的。接下来就靠你自己了。

电子入门那点事儿1.1 你需要什么。

显然,你需要一些基本的工具和器材,但这些东西究竟。

是什么,值多少钱就要具体看它们的质量了。但是接下来我。

们介绍的一些工具的价钱都是非常合理的,很值得购入。一。

些专业人士经常使用的昂贵工具和器材往往可以用其他便宜。

的来替代。所以,就像你将看到的,电子学并不是一个很昂。

贵的爱好。事实上,它潜在的报酬以及获得的快乐和满足感。

往往比花费更多。

在第1章中,我会给你讲解一下所有重要的工具和器。

材:这些是你真正需要的。我也会告诉你们一些关于它们成。

本的简单介绍,这样,你就能知道哪些你必须买。这里所描。

述的工具和器材,是你将需要的最实用的一些,只要你对电。

子学感兴趣,你可能会一直用到它们。例如,我现在还在用。

着20年前买的斜口钳,这真是物有所值。

1.2 行业工具。

说起刀具,这是你需要的第一件工具。现在有许多各式。

各样的刀具,但是你最需要的就是斜口钳。一般来讲,你可。

以买一把小型的。大型的虽然可以用来剪粗导线,但是基本。

上没有其他用途。在电子学中,你需要剪的大多数导线都很。

细,而大多数时候,斜口钳越小越好用。

你可以买一把价位在4~50英镑且质量相对来说不错的。

斜口钳(大概7~85美元),所以四处逛逛吧,再想想你想。

买多少钱的。

如果你很小心的话,你还可以用斜口钳剥掉导线外面的。

绝缘套。但是还有更专业的剥电线工具可以使这项工作更简。

单,这样你也不用把斜口钳切入导线的绝缘套下面(斜口钳。

一般这样使用)。有非常多种类的剥线器,从3~100英镑。

大概5~165美元)。当然,如果你不介意去看牙医的话。

你也可以用牙齿来进行这项工作—别说是我教你的。

一把小型的钢丝钳可以用来轻轻地夹住元件。扁嘴钳或。

第1章第一步者更好的尖嘴钳都是很好的选择,**在4~50英镑(大概7~85美元)。但是像斜口钳这样的工具不适合进行大型的。

工程任务。好好照顾它们,它们也会好好配合你的。

最后一件必备的工具是电烙铁。焊接是把电子元件长久有效地连接在一起的过程。电烙铁的价钱在10~150英镑。

在15~250美元),但是幸运的是,**并不一定反应。

它们在电子学中的用途大小。这是因为电子学中用到的电烙。

铁额定功率一般都相当低,因为热量太高并不会使微小电子。

元件的接合点连接得更好,并且还会有损坏元件的危险。额。

定功率一般标在电烙铁上或外包装上,一个有效的电烙铁的。

额定功率将在25w左右(标记为25w)。

要使电烙铁功率接近或超过100w都是非常有可能的,但是这对作为一个初学者的你而言一点用处都没有,你应该。

保持使用一个功率不超过30~40w的电烙铁。而对这种低。

功率的需求,你应该可以花20英镑左右(大概35美元)就。

能买到一个好的电烙铁。

这些就是我们在这章所要介绍的所有工具了,但是接下来,我将会介绍对你们非常有用的其他一些工具和装置。

1.3 关于电的概念。

电是很有趣的一种东西。即使我们知道如何使它为我们工作,简单地讲,开关、控制、点亮或生热(在接下来的章。

节中你将了解这所有的方面),我们也只能猜猜它是什么。

实际上我们根本看不到电:我们只能看到它做了什么。当。

然,大家都知道电是电子流,那么,电子又是什么呢?你曾。

经见过它们吗?你知道它们看上去是什么样子吗?

事实上,我们只能对电进行假设。幸运的是,这个假设在我们能看到的电和电子的各方面都成立,所以实际上我们。

很多假设都是肯定的。这也就是说我们可以建立关于电的想。

法并十分确信它们是正确的。

接下来,让我们看看第一个:电是一种电子流。换句话说,任何一种电子流都可以称之为电。如果我们能测量电,电子入门那点事儿我们就有能力说出任何一种电子流里到底有多少电子。想想。

类似的例子,水流通过管道(见图1.1)。水中有均匀分布。

的粒子,假设每立方厘米的水中有10个粒子。

现在,如果有1l水从管道的一端涌进水桶,如图1.1所。

示,我们可以计算出流经管道的粒子的数量,1l水大概有。

1000cm3,有。

由水携带的粒子流经了该管道。

反过来,若知道了流经该管道的粒子数目,我们可以计。

算出水的体积。例如,如果有25 000粒粒子流过,那么水。

桶中有2.5l水。

电荷。和水流一样,除了我们测量电流的量不是用升来表示容。

积,而是用库仑来表示电荷。组成电荷的粒子当然是电子。

电子和电荷之间有一定的关系:实际上,在1c电荷里。

有大约6 250 000 000 000 000 000的电子。但是别担。

心,你不用记住这个数字——你甚至都不用去思考电子和电。

荷的关系,因为我们所关心的电的概念,不是关于电子流,或。

者电子的容积,而是关于流动速率和流动压。这里你能看到,电的流动速率和流动压的名字的**甚至都与电子或电荷无。

关。回到水和管道的类比,流量可以用一定时间内流过管道的。

水的体积来计算,例如10l/min,1000l/h,或者1l/s。

对于电,流量也是用类似的方法来测量的,在一定时间。

内通过某点的电量,当然,电量的单位是库仑(c)。因此,我们可以说电的流量是10c/min,1000c/h或1c/s。

我们可以这么说,但是我们不会这么说!相反,在电学。

中,流量被称为电流(在电路图中的符号为i)。

电流用安培来计量(简称安,也可以用符号a表示),1a定义为1s内通过某点1c的电量。

第1章第一步而1分钟10c我们也可以表示为:

10/60 c/s =0.167a

同样的,1小时1000c也可以表示为:

1000/3000 c/s =0.3a

另外一件我们需要知道关于电的很重要的元素就是流动压。回到水和水管的类比,图1.2所示在管道之上,是一个。

高h装有水的上水箱,水压通常**于水的高度,其中,高。

度是h,用m作单位。重力的作用,推动了水箱里的水,形。

成一股流动压,使得水流出管道。由于水箱位置高,水箱中。

所含水的能量表现为水的压力。

对电而言,流动压定义为两点间的电子数量差。我们说这是电势差,部分是因为这个差异依靠点的位置和可能存在。

的电子的数目。电势差名称的另一个**是早年间最开始使。

用电的时候,那时候的科学家都在造最初的电池。图1.3所。

示为电池的基本工作原理,在一端简单生成电子,在另一端。

吸收电子。图1.3所示为电池中的电子是怎样在环路中流动。

的,在流动的过程中点亮灯泡。

另一方面,在如图1.4所示的条件下,什么也没有发生。这是因为两个终端没有连接起来,所以电子不能流动。

如果你思考的话,你会发现它们被空气连接起来了,但是。

空气是在正常条件下不允许电子流过的典型材料之一。空气。

是绝缘体或者说是一个不导电体。)然而,电池还是有能力。

点亮灯泡的,所以,两点间(在电池的这个例子中是指两个。

终端)的电子数量的差异被称为是电势差。电势差更普遍的。

一个名称是电压,单位为伏特,符号为v。每个电池都用v

来评定,因此,一个有3v电压的电池比一个有2v电压的电。

池会有更大的电势差。电压越高,电池越难使电子沿环路流。

动。电压是简单表示电子推进动力的方式。

电子入门那点事儿1.4 相关公式。

你应该要思考了,以伏特表示的这种推进力和以安培表。

示的电子流量之间肯定存在着某种关系。毕竟,电压越高,电子背后的推进力越大,所以,它们应该流动得越快。这种。

关系是被一个叫欧姆的科学家第一次发现的,这也就是我们。

通常所说的欧姆定律。可以用如下的表达式来概括。

v/i=常量。

常量只决定于流过电流和物体两端的电压。图1.5所示为一个物体与电池相连。

电池电压2v,所以物体上所施加的电压为2v。在这个例子中,流过物体的电流为0.4a。

这也就是说,由欧姆定律,这个物体的常量是。

这个常量通常被称为物质的电阻(因为实际上,它是测量物质抵抗电流的流过的量的一种测量),单位用符号ω表示(读作欧姆,不是欧米伽,它以科学家名字命名,而不是根据这个符号所借用的希腊字母命名)。所以,在如图1.5所示的例子中,物质的电阻是5ω。

在一些文献中,通常用字母r表示电阻。不同的物质有不同的电阻,也因此可以改变电流。

事实上,这个非常重要,让我们再概括一下并且看看它说的是什么。

如果电阻(r,用欧姆表示)上被施加电压(v,用伏特表示),那么有电流(i,用安培表示)流动。那么,电压,电流和电阻的关系可以用如下的关系式表示。

这个式子的重要之处就在于流过的电流完全依赖于电阻值和电压值。电流值可由式(1.1)简单变形得到,有图1.5 电池的电压是2v,有0.4a的电流流过。

这是非常重要的一个概念,也许是电子领域最重要的一个概念。但是它却经常被误解。即使不被误解,也经常被曲解。

注意。欧姆定律。

一个简单的方法帮助你来记忆欧姆定律:记。

住一个三角形,被分成三个部分。电压(v)

在最上面,电流(i)和电阻(r)在下面:i和。

r的位置怎么放没有关系,关键的是要记住。

v一定要在最上面。

然后,如果你有任意两个常量,用你的手指。

遮住少掉的那一个,计算缺失的那个量的公。

式就出现了。如果说你知道施加在电阻上的。

电压和流过的电流,但是你需要知道它自己。

的电阻值。简单的用手指遮住字母r,那么。

就可以得到计算电阻的公式。vi

提示。第1章第一步。

于是,如果电压值为10v,施加在一个20ω的电阻两端,能产生电流为。

同样的,对于一个电阻,如果有电流流过,那么就有电压产生。电压值也可以通过式(1.1)的变形得到,有。

因此,一个1a的电流,流过一个5ω的电阻,产生电压为。

这3个公式联合起来构成了欧姆定律,这是你将在电子领域遇到的最普通的公式,所以,看看它们,读懂它们,使。

用它们,学习它们,进一步消化它们,千万别忘了它们。好。

吗?好。1.5 电子元件。

事实上,同样的电压施加在不同的电阻上会产生不同的电流,同样的电流流过不同的电阻也会产生不同的电压,这。

些是电子学中最重要的结论之一。

在电子学中,1a的电流是非常大的。通常我们会用比较小的电流值,例如,0.1a这样的电流值。有时,我们会。

用更小一点的电流值,例如,1×10-6a。同样的,我们有时。

也仅仅需要小的电压值。

在这些例子中,电阻非常重要,因为根据欧姆定律,它们可以用来减小电流值或减小它两端所施加的电压值。我们。

电子入门那点事儿将在下一章中看看它们这样做的方法和方式。我们现在所要。

第1章第一步kv)和兆伏(也就是百万伏,单位:mv)。然而,在电子学中,这些从来没用过。

1.6 电阻。

这些用作电阻的元件被自然地称作电阻。所以我们可以用特定的方式来控制电流和电压,使用一些特定阻值的电。

阻。显然,每一个可能的值(1ω,2ω,3ω,4ω)都有对。

应的电阻也不实际,因为那样会有不计其数的电阻值存在。

相反,如果存在一个确定的值的范围,制造商可以在一定的容差范围内制造对应值的电阻。表1.3所示为是一个典。

型的电阻值范围。这个范围非常常用。你可以看到大阻值的。

电阻是可用的,用千欧姆来度量(一千欧姆,单位:kω)

甚至是兆欧(百万欧姆,单位:mω)。有时,单位ω会被。

忽略,只留下单位k或m。

电阻的容差是特定的加或减某个百分数。10ω±10%的电阻,可能实际的电阻值在10ω-10%到10ω+10%之间,也就是说,在9~11ω。

电阻用阻值和容差来量定,也可以用它们能无损产生的能量,如热量来量定。你也许会记得早先我们介绍烙铁。

的时候,功率用瓦特表示(单位:w),这也是电阻的额。

定功率。我们在电子学中用到的电流和电压通常是十分小的,我们用到的电阻的额定功率也是十分小的。每天用的典型的。

电阻有1/4w、1/3w、1/2w、1w等。在这个度量的另一。

端,在电力工程中,电阻的额定功率可能高达100w。

你需要根据电阻的用途选择的电阻额定功率,但是电子学中用到的一般是1/4w。实际上,1/4w是电阻常用的一。

个额定功率,在本书的所有电路中你都可以这么假定。如果。

我要你搭建一个电路需要使用不同额定功率的电阻,我会告。

诉你的。

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