硬件设计基础 —— 电流、电压、功率

news2024/11/26 20:05:50

目录

电流的形成

原子的结构

原子核与电子

 电子的移动

 电流的测量

电子的运动形成电流 

 电压的作用

功率


电流的形成

原子的结构

  • 上图为原子结构示意图
  • 中间带正电的称为原子核
  • 带负电荷的电子围绕在他周围旋转

原子核与电子

  •  电子离原子核越远,外围电子越少,原子核对电子的束缚能力越差、电子活动性越强

注:我们把电子活动能力差的称为绝缘体,强的称为导体

  •  通过原子核与电子的特性,结合性价比,我们通常使用铜作为导体

 电子的移动

  • 上图为一根铜线的简化原子结构模型
  • 铜中电子自由活动能力强,当在导线两端施加电压时,导线中的电子就会移动,如下图
  • 电子的移动从而形成电流

 电流的测量

  • 安培代表每秒流动的电子数量

注:1安培=每秒流过某一点的6.24*10的18次方

       1 库伦=6.24*10的18次方  

       1安培= 1 C/s

电子的运动形成电流 

  • 电池的正极吸引电子、负极排斥电子
  • 电子的运动形成闭环回路形成电流,点亮灯泡

 

  •  电池的正极吸引电子、负极排斥电子
  •  由于中间铜线断裂,电子无法通过空气从一端移到另一端
  •  电子移动无法形成回路,故无法形成电流、点亮灯泡

注:这就是我们常说的断路

 电压的作用

 

  •  电压就像是搬运电子的小人,从而使电子沿回路移动产生电流

注:真实情况是电池内部发生化学反应产生电压,使一端带正电,一端带负电,一端吸引电         子一端排斥电子,从而使电子在回路内发生移动,形成电流

  • 电压越大可以想象成搬运电子的小人变多,从而电子移动变快,电流越大

注:以上有效解释了欧姆定律, I*R=U 即电压越大电流越大

功率

  • 功率的含义:一秒 传递给 负载 多少能量,(能量供应的速率
  •  P=U*I   例 :U=1C/s  I=1 J/C  P=1 J/s=1 W
  • 以电机为例:当P=1W时,代表每秒向电机输送1J能量,即输送功率为1W

注:当我们设计电路时,我们向负载输入的功率不能大于额定功率

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