嵌入式开发入门—电学基础
电学基础知识
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文章目录
一、关于电子

电荷是互斥的,为什么原子核中质子结合的如此紧密,质子之间离得太近了,产生强相互作用力,远大于电子之间的斥力,远大于电荷的斥力和引力,所以原子核才这么稳定
电荷之间有互斥力,有吸引力,计算力的公式是库伦定律(k是库伦常数)
紫色为共价键,未成对的电子为自由电子,每一个碳原子都有一个自由电子,由于有自由电子,所以石墨是导体


- 金刚石原子
无自由电子

二、电流
以石墨为例,同种电荷是互斥的,电子移动产生电流,电子移动方向是逆时针,电流的方向是顺时针(正电荷移动的方向为电流)
对于金属导体,正电荷没有移动,其实是电子在移动;电流方向与电子移动方向是相反的
概念
- 电荷的定向移动,形成了电流,衡量电流的大小,要看单位时间内通过导体横截面的电荷量。
- 补充:对于金属到体来说,是负电荷(电子)在定向移动
- 单位:安培(A),简称:安
- 1A的含义:在1秒内有6.242*10的18次方个单位电荷(电子、质子都属于单位电荷)通过了导体的横截面
- 6.242*10的18次方个单位电荷的总电量,为1库伦(C)

三、电场、电势、电势能
类比重力势能

四、电压
别名:电势差
宏观角度,质子形成的电场与电子形成的电场相互抵消
负电荷,离它越近,电势趋于负无穷,电势低
- 有了电压,电子才能持续且定向的移动起来,所以电压是形成电流的必要条件
- 电压越大,能“定向运动”起来的电子就越多,电流就越大
- 有电压的同时,必须要有回路才有电流
概念
两点之间电势的差值(电势差),衡量电压的大小,要看电势差的大小
单位:伏特(V),简称伏
1V的含义:电场对1库伦(C)电荷,做了1焦耳(J)的功能
单位换算:进位为1000
常用电压

五、电阻
- 概念:材料或元器件对电流的阻碍
- 单位:欧姆(Ω),简称欧
- 1Ω的含义:给导体施加1V电压,此时导体的电流如果为1A,那这个导体的阻值就是1Ω
- 单位换算:进位为1000,例如1Ω=1000mΩ


六、电路
常见电源

小型用电器

常见元器件图形符号

常见电路状态

七、欧姆定律
导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比
八、直流电VS交流电
直流电:固定正负极,且电流方向始终不变
对家用电220v50Hz理解

整流和逆变

九、弱电VS强电
弱电:电压通常比较低,一般不超过36V
强电:电压通常较高,主要用于能源传输或高功率供电
十、家庭电路

- 左零右火中接地
用电器外壳接地?
火线有可能与外壳接触,火线电路变化的,当火线与外壳连通,触摸时候,有电势差,若有地线,可以防触电
十一、串联电路VS并联电路
串联电路
串联电路是分压电路(总电压等于各部分电压之和)
并联电路
并联电路是分流电路(总电流等于各支路电流和)


十二、电路仿真软件
Cricuit Simulator
- 电路图

- 电路图仿真
- ESC:退出插入模式
- 双击符号:设置符号参数
- W:绘制导线
- R:绘制电阻

十三、电功率
- 电流在单位时间内做的功
- 单位:瓦特(W),简称瓦
- 公式:P=UI(U电压,I电流,P电功率)

瓦时、千瓦时
- 瓦时:瓦时=功率(W)*时间(h),功率为1W的用电器工作1h,它小号的电能就是1瓦时(1Wh)
- 千瓦时:功率为1KW的用电器工作1h小时,它消耗的电能就是1千瓦时(1kWh,俗称1度电)

安时、毫安时
电池容量单位
- 安时:1安时表示该电池以1A的电流持续工作1h,通常用于描述大容量电池。
- 毫安时:安时的千分之一,通用用于描述小容量的电池。

十四、焦耳定律
内容:电流通过导体产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻正比,与通电时间成正比。
单位:焦耳(J),简称焦。

十五、公式梳理



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