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    模拟电路
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    模拟电路

    小北 · 原创 ·
    📓学习笔记电子基础 · 小北的学习笔记
    共 5461 字 · 约 9 分钟 · 950
    本文最后更新于2024年06月27日,已经过了161天没有更新,若内容或图片失效,请留言反馈

    一、什么是电流

    1.1 原子

    一切都是原子构成,一个简单的原子模型可以简化成带正电荷的原子核在中央,周围环绕有若干个带负电的电子。同性相斥,异性相吸。

    1.2 原子与电荷

    原子核带正电,吸引带负电的电子,电子带负电之间又互相排斥。绝大多数固体材料,他们的原子核和电子靠的近是稳定的。

    但是在金属固体里面,比如铜,电子离原子核远,是可以自由移动的。原子核原地不动,保持着材料的结构稳定,但是电子可能会在原子之间跳动。

    1.3 电流的产生

    如果一个电子不老实进行移动,那么附近的电子就会像多米诺骨牌一样不断移动。他们之间不断推着挤,就产生了电流。

    1.4 电流的单位 安培

    1000ma=1A

    1.5 电路与电池

    电路就是电流导通的道路,电池是一种特殊的通过化学反应产生能量的装置,电池正极吸收电子,电池负极发送电子。

    1.6 电流方向

    • 传统电学:电流从正极流向负极
    • 真实世界:电流从负极流向正极

    1.7 交流电(AC)与直流电(DC)

    AC(交流电)

    • 交流电的电流方向随时间变化
    • 电荷会在正、负两个方向上流动,周期性的交替反向
    • 交流电通常是通过电网供应的电力
    • 用于各种大型较大功耗的电气设备和机械设备

      如电视、电冰箱、微波炉

    DC(直流电)

    • 直流电是指电流方向不变的电流
    • 电荷始终在同一个方向上流动
    • 直流电源通常由电池或者其他直流电源供应
    • 直流电常用于需要稳定电压和恒定方向的小型设备中

      如手机、电动车

    直流交流电的对比

    直流交流电的对比直流交流电的对比

    1.8 开路与闭路

    开路与闭路的区别在于电路中开关的状态是否闭合,这直接影响了电路中的电流是否能够流通,从而影响电路中的电气设备是否能够正常工作。

    开路

    当电路中的开关处于断开状态,电路就处于开路状态。在这种状态下,电流无法流通,电路中的电气设备也无法工作。

    闭路

    当电路中的开u按处于闭合状态,电路就处于闭路状态。在这种状态下,电流可以在电路中流通,电器设备也可以正常工作。

    二、什么是电压

    2.1 电压

    电压就是电势能

    什么是势能?势能是物理学描述的能量类型,说明物体具备的能量。

    电压,电势能是指在电子在电路中的动能。单位通常为伏特(V)。电压是电力系统中的一种重要概念,它决定着电流流动的强度。电压越高,电子移动的越快,电流就会越大;而电压越低,电流就会越小。

    三、电阻和欧姆定律

    电压产生电势差,推动电流的流动

    3.1 电阻

    电压产生电势差,推动电流的流动

    电阻是电子学中的基本概念,它是指电流经过导体时阻碍电流流动的程度、电阻的单位是欧姆。

    电压、电阻和电流之间的关系

    电压、电阻和电流之间的关系电压、电阻和电流之间的关系

    3.2 欧姆定律

    欧姆定律是电学中的基本定律之一

    他描述了电流和电压之间的关系。欧姆定律的公式为I=U/R,其中I是电流,U是电压。R是电阻。这个公式表面,在电阻不变的情况下,电压和电流成正比

    欧姆定律的重要参数

    • I 电流

      单位 安 A
    • U 电压

      单位 伏 V
    • R 电阻

      单位 欧姆 R
    欧姆定律变形公式欧姆定律变形公式

    3.3 欧姆定律的计算

    串联电路

    串联电路串联电路

    并联电路

    并联电路并联电路

    串并联电路的计算

    串并联电路的计算串并联电路的计算

    四、常见元器件

    4.1 电阻器

    作用就是阻碍电流的流动

    电阻器的分类

    电阻器的分类电阻器的分类

    电阻器的作用

    电阻器是一种电子元器件,它可以提供一定的电阻,限制电流的流动。电阻器是由导体材料制成的,通过将导体材料绕制成螺旋状或折叠装,并将两端引出,形成一个固定电阻值的器件。

    4.1.1 电阻的分类

    基于功能和制作工艺划分。

    • 普通电阻:普通电阻是一种最基本的电阻器,通常由一根或多根绕在绝缘体上的金属丝或碳膜组成,可以提供固定的电阻值,适用于各种电路中。
    • 薄膜电阻:薄膜电阻是一种由金属或合金薄膜制成的电阻器,可以提供高精度和稳定性的电阻值,常用于精密仪器、测量仪器等高要求的场合。
    • 光敏电阻:光敏电阻是一种电阻值受光照强度影响的电阻器,常用于光敏电路和光控系统中。
    • 金属薄膜电阻:金属薄膜电阻器是一种由金属薄膜制成的电阻器,具有较高的精度和稳定性,适用于高精度电路中。
    • 电位器:电位器是一种可调电阻器,通常由一个旋转或滑动的电阻器件和一个旋钮或滑动器组成,可以提供可调的电阻值,常用于电路的调节和控制。
    • 旋钮可调电阻:旋钮可调电阻是一种可调电阻器,与电位器类似,但是旋钮可调电阻通常是用旋钮来改变电阻值,通常用于电子设备的调节和控制。
    • 热敏电阻:热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电阻器,通常用于温度测量和控制系统中。
    • 压敏电阻:压敏电阻是一种电阻值随压力变化而变化的电阻器,通常用于压力传感器和压力测量等应用场合。
    • 高精度电阻:高精度电阻是一种精度较高的电阻器,通常具有稳定的电阻值和温度系数,适用于高精度仪器和精密测量仪器等场合。

    4.1.2 电阻的数据手册

    电阻我们主要关心:封装、标称、额定功率

    • 封装:看电阻是什么样的,直插还是贴片的,大小是多大
    • 标称:看电阻表的电阻阻值是多少,精确度是多少,精度越高越贵
    • 额定功率:额定功率计算公式为:P=I*I*R=I*U,额定功率其实决定了耐压值。电阻能通过的最大电流是固定的,额定功率越高,耐压值就越高,超过了电阻的耐压值会导致电阻烧毁。

    4.2 电容器

    电容就是装电的容器,主要防止电压的突变

    电容器是一种电子元件,用于储存电荷和能量。它由两个导体板和介质层组成,介质层位于两个导体板之间。
    当电容器接入电路时,负电荷被储存在导体板上,并在两板之间产生电场。
    电容器的单位是法拉(F),一个法拉等于存储一库仑电荷所需的电势差为一伏特的电容器。常见的电容器有电解电容器、陶瓷电容器、聚酯薄膜电容器、铝电解电容器等。
    不同的材料介质,容纳电荷的能力不一样。电容的充放电是基于静电力的,不涉及化学反应变化,比锂电池更安全一些。

    4.2.1 电容的分类

    电容的分类电容的分类

    4.2.2 电容的单位

    不同的材料介质,容纳电荷的能力不一样。
    电容单位是法拉F

    注意:法拉是个非常大非常大的单位哦,其他单位为mf,uf,nf,pf
    1F(法拉)=1000mF(毫法)

    1mF(毫法)=1000μF(微法)

    1μF(微法)=1000nF(纳法)

    1nF(纳法)=1000pF(皮法)

    电容器的作用:
    阻止电压的突变,储能,滤波(大电容滤低频,小电容滤高频)。
    生活中的电容:充电器的电源灯并不是立刻断开,里面有电容,电荷慢慢释放掉。

    4.2.3 电容的分类

    基于功能和制作工艺划分

    • 玻璃电容:使用玻璃作为介质的电容器,具有高温稳定性和低损耗等特点,常用于高频和高温环境下的电路中。
    • 钽电容:使用钽金属作为电极的电容器,具有小尺寸、大电容量和高频特性等优点,常用于微型电路中。
    • 薄膜电容:使用金属膜或金属箔作为电极的电容器,具有高精度、稳定性好等特点,常用于高性能电子器件中。
    • 铝电解电容:使用铝箔和电解液作为电极的电容器,具有大电容量、低成本等特点,常用于低频和直流电路中。
    • 云母电容:使用云母作为介质的电容器,具有高精度、高频特性等特点,常用于精密仪器和高频电路中。
    • 空气电容:使用空气作为介质的电容器,具有高精度、稳定性好等特点,但体积较大,常用于高频和高压电路中。
    • 陶瓷电容:使用陶瓷作为介质的电容器,具有小尺寸、高频特性和高温稳定性等优点,常用于电子设备中。
    • 可调电容:具有可变电容值的电容器,常用于无线电和调谐电路中。
    • 金属纸电容:使用金属化薄膜作为电极的电容器,具有高精度、稳定性好等特点,常用于高性能电子器件中。
    • 超级电容:也称为电化学电容器,具有高能量密度、高功率密度和长寿命等特点,常用于储能系统和电动汽车中。

    4.2.4 注意事项

    有些电容有极性,正负极接反会爆炸

    铝电解电容是一种极性电容,由于其特殊的结构和工作原理,如果接反了极性,可能会导致电容器失效或者损坏,甚至可能导致电容器短路或者起火等危险情况。

    铝电解电容的结构是由一层氧化铝薄膜和一层电解液构成的。当正极连接正电压,负极连接负电压时,电解液中的氢离子会向氧化铝膜的负极移动,而负离子则向电解液的正极移动,形成一个稳定的电场,从而形成电容效应。如果电容器反接了极性,电解液中的氢离子会向氧化铝膜的正极移动,形成氢气,铝电解电容会爆浆。电容爆浆后压力较大,电解电容的外壳也是无规律的变形,有可能产生手榴弹爆炸后的效果,容易造成其他元器件的损坏。

    4.3 电感器

    4.3.1 电和磁的关系

    电和磁可以互相转换。电机中的电流流过线圈,从而产生磁场,这个磁场将旋转部件(例如电动机轴)带动起来,这就是电磁感应原理的应用。

    发电机和电机相反,通过旋转磁场,发电机可以转换机械能为电能。

    4.3.2 什么是电感器

    主要防止电流的突变

    电感器是一种电子元件,用于在电路中储存和释放能量。他由一个线圈组成,通常由铜线绕成,通常带有一个铁芯。当电流通过电感器时,它会在线圈中产生一个磁场,从而储存能量。当电流停止流动时,磁场会崩溃,导致电感器逐渐释放储存的能量。

    电感器的主要作用是在电路中调节电流的变化率。它可以用来过滤电路中的高频噪声,电感器两端的电流不会突变,保护其他电子元件不受到电磁干扰的影响。

    电感器电感器

    电感器的核心要点

    • 通过磁场储存能量
    • 组织电流的突变

    4.3.3 电感和电阻

    理想的电感没有能量损耗

    电感:电磁感应元器件,电会产生磁场,磁场又会抵制电流的变化。理想的电感没有能量损耗。
    跟电阻不同,电阻阻碍电流,发热。
    电感使用漆包线,纱包线等外部绝缘导线缠绕到铁芯上
    电感的单位是亨利(Henry)表示为H,它的中文读法
    是“恒利”,以英国物理学家亨利的名字命名。
    电感的基本单位是:H(亨),它和电容一样,也是一个很大的计量单位,另外还有毫亨mh、微亨uh、纳亨nh
    电感的作用;
    电感可以作为电路稳定器的一部分,通过抵抗电路中电流
    的变化,保持电路的稳定性和可靠性。

    声明:本文由 小北(博主)原创,依据 CC-BY-NC-SA 4.0 许可协议 授权,转载请注明出处。

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