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直流电与交流电
直流电(DC) 是指电流的方向始终保持不变的电流。这意味着,直流电的电子在电路中只向一个方向流动,通常从负极流向正极 。直流电的电压和电流通常是恒定的,不随时间而变化,直流电一般分为正极和负极。直流电通常用于需要稳定电源的应用,如电池、太阳能电池板、电动机等。它的波形如下所示:
交流电(AC) 是指电流方向随时间变化的电流。这意味着,交流电的电子流在电路中会反复改变方向,通常是以固定的频率周期 性地来回摆动。这种周期性的电流变化导致交流电的电压和电流也会随时间而变化,形成了一种波形。交流电没有正负极之分,只有火线零线等区分。比如家用的220V交流电,零线的电势始终是0,而火线的电势在220V
和-220V
直接来回变动。交流电是我们日常生活中所使用的电力系统的基础,如家庭电力、工业电力等。它的波形如下所示:
串联电路与并联电路
串联电路:某些元器件首尾相连组成的电路,流经串联电路上所有元件的电流相等
并联电路:某些元器件首首相连,同时尾尾相连组成的电路,并联电路上所有元件两端电压相等
强电与弱电
强电:能提供动力的电,比如洗衣机电源、电风扇电源灯,可以单独使用;
弱电:用于传输信号,无法提供动力,比如电视信号线,网线等,一般需要配合强电使用
数字信号与模拟信号
数字信号: 是一种离散的信号,它在时间和幅度上都是离散的,仅有有限个可能值。
模拟信号: 是一种连续的信号,取值可以有无限个,并且变化也是连续的。
现实生活中,绝大部分的信号都是模拟信号,模拟信号经过采样处理后,就可以变成数字信号。
比如现实生活中的气温,它是一个连续变化的值,它的取值可以有无限个,比如28℃
,28.5℃
, 29℃
。并且变化也是连续的,不可能从28度一跃变成40度。
而模拟信号经过采样处理后,就可以变成数字信号,比如将30℃
以下的温度定义为低温,用数字信号0
表示,以上的温度定义成高温,用数字信号1
表示。
数字信号比模拟信号更可靠,更安全,举个例子:
考虑要通过手电筒的灯光来实现一定距离内两个人的信息传递,假定要传递的信息是英文
模拟信号:
将26个字母对应26种不同的颜色
要传递时用不同颜色的滤光片改变电筒射出的光的颜色
这里就会表现出模拟信号不可靠(容错性差、易受干扰)的缺点
人对颜色的识别可能会有偏差
大气对不同颜色的光线吸收程度不同
数字信号:
将26个字母编码成二进制数字(可参考莫尔斯电码)
通过电筒光线的闪烁来传递信号
由于光线的闪烁很容易分辨
且不容易受到干扰
这个通信方案的可靠性就比模拟信号更强
欧姆定律
欧姆定律(Ohm’s law)是指在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。简化为公式 就是:
电阻 = 电压/电流, R=U/I
这个定律说明了电阻越大,所需要的电压越大才能推动同样大小的电流通过电路。这也就是为什么电器设备需要使用合适大小的电压来保持合理的电流,以确保设备正常工作,而不是过热甚至引起火灾的原因。