譯者註：由於本人水平有限，譯文中難免會出現概念模糊、晦澀難懂，如果實在沒心思看下去，請發揮你的學習能動性，到原文中自行翻譯，感謝！！！點這裡，直達英文各種長句的世界。

好了，既然你選擇繼續往下看，那就一起來學習吧！！！

譯者：Noddy

地址：直流電路理論

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前言：在電氣科學或者電路圖中，電壓、電流和電阻三者之間的關係統稱為歐姆定理。

所有的物質都由原子構成，所有的原子由質子、中子和電子構成。質子帶正電荷，中子不帶電荷，而電子帶負電荷。原子是通過存在於原子核和其外殼中的電子之間的強大吸引力而結合在一起。

當質子、中子和電子在原子內部時，他們彼此之間和諧穩定地存活著。但當我們試圖分離他們時，他們就會騷動起來，開始揮發出一種互相吸引的潛力，該潛力叫電位差。（譯者註：打個比方，兩個相親相愛的戀人，硬是因為某些原因不得不分離（例如女方母親嫌棄男方不單止矮矬，還tm的窮），但兩人彼此深愛著對方，這種深厚的情感可以理解為突破各種障礙的動力。覺得還是難以理解？繼續硬著頭皮往下看。）

如果我們現在創建閉合電路，這些鬆散的被分開的電子會因為質子的吸引力，開始移動並漂移回質子，從而產生了電子流。該電子流被稱為電流。電子不能自由地流過電路，因為它們移動通過的材料對電子流產生了限制，這種限制被稱為電阻。（譯者註：所以我們可以這麼理解，質子就是男方，電子就是女方，男方有魅力，對女方產生了吸引力，但因為被稱為電阻的女方母親的種種阻撓，兩情相悅的人要結合就顯得格外艱難，呵呵！！！）

所有基本的電氣或電子電路由三個獨立但關係密切的電量組成：電壓（v），電流（i）和電阻（Ω）。

電壓

電壓（v）是以電荷形式存儲的電源的勢能。電壓可以被認為是推動電子通過導體的力，並且電壓越大，其“推動”電子通過給定電路的能力就越大。由於能量具有做功的能力，勢能可以被描述為：圍繞電路從一個節點到另一個節點的以電流形式移動電子，該移動過程所需要的焦耳數。

然後，電路中任何兩個點、兩端（或稱為節點）之間的電壓差被稱為電勢差（p.d.），通常稱為電壓降。

兩點之間的電勢差用電路符號“V”或者小寫“v”表示，以伏特測量，儘管能量E，小寫“e”有時用於表示產生的電動勢（emf，electromotive force）。電壓越大，壓力（或者推力）就越大，做功的能力也就越大。（譯者註：概念有點模糊，沒關係，繼續往下看，不影響理解的。）

擁有恆定電壓源的電壓被成為直流電壓（DC Voltage），而隨時間周期性變化的電壓稱為交流電壓（AC voltage）。電壓以伏特為測量，其中1伏特定義為：使1安培電流通過1歐姆電阻所需要的電壓。電壓通常用伏特表示，其中首碼用於表示電壓量的子倍數，例如：微伏（μV = 10^-6），毫伏（mV = 10^-3V）或千伏（kV = 10³V）。電壓數可正可負。

電池或電源主要用於在電子電路和系統中產生穩定的直流（D.C.）電壓，例如5v，12v，24v等，而交流（A.C.）電壓可用於家用和工業電源、照明以及電力傳輸。英國的電源電壓目前為230V交流電，美國是110V交流電。（譯者註：中國大陸普遍是220V交流電）

通用電子電路在1.5V到24V之間的低壓直流電池電源上工作。恆定電壓源的電路符號通常用電池符號，帶有表示極性方向的正極+和負極-來表示。交流電壓源的電路符號是用內部具有正弦波的圓來表示。

電壓符號

可以用水箱和電壓源來做個類比。水箱出水口的上方水位越高（譯者註：水箱的出水口在水箱的最下方），水的壓力就越大，隨之釋放的能量就越多，同理，電壓越高，隨之釋放更多的電子，勢能也就越大了。

電壓總是被測量為電路中任何兩點之間的差，並且這兩個點之間的電壓通常被稱為“電壓降”。註意了，電壓可以存在於沒有電流的電路上，但是電流不能在沒有電壓的情況下存在，因此任何電壓源，無論DC或AC，是喜歡開路或者半開路電路條件，但是討厭任何短路條件，因為這會破壞它。（譯者註：開路情況下，電路斷開，電路兩端有電壓但沒有電流通過；半開路情況，達到某些外界條件下，電路會閉合或者斷開電路；短路情況下，電流會變得異常巨大，會直接破壞電路。如果不理解，繼續往下看吧）

電流

電流（I），表示電荷的移動或流動，並且以安培，符號i為單位測量其強度。電流是由電壓源“推動”電路周圍的電子，令電子（原子中的負粒子）連續和均勻地流動（或稱為漂移）。實際上，電子從電源的負（-ve）端子流向正（+ ve）端子，為了便於電路理解，常規電流假定電流從正端流向負端。（譯者註：還記得本文前面打的情侶比方嗎？女孩（原子中的電子）由於男孩的（原子中的質子）魅力（電壓）推動，女孩有著嫁給男孩的強烈願望（類似電子的流動）,也就是說，帶負電荷的電子，會流動到帶正電荷的質子中，但往往為了便於理解，會認為電流從正極流向負極）

通常在電路圖中，通過電路的電流通常具有與符號I或小寫i相關聯的箭頭，用來指示電流的實際方向。然而，該箭頭通常指示常規電流的流動方向，而不必指示實際流動的方向。

常規電流

通常地，電路周圍的正電荷，會從正極流動到負極。左圖展示了正電荷閉合電路的運動：圍繞電池的正極端子流過電路，並返回到電池的負極端子。這種電流從正極流到負極，通常稱為常規電流。

這是發現電流期間選用的慣例：電流的方向被認為在電路中流動。為了延續這種思路，在所有電路圖和原理圖中，用諸如二極體和晶體管等元件的符號上所示的箭頭指向常規電流的方向。（譯者註：二極體和晶體管暫時不需要理解，有概念就行）

因此常規電流流動展示了電流從正極到負極的流動過程，其方向與電子的實際流動方向相反。（譯者註：下一節就是介紹電子的流動）

電子流動

圍繞電路的電子，其流動方向與常規電流的流動方向正好相反，為負極流到正極。在由電子組成的電路中，其流動的實際電流是由電池的負極（陰極）開始流動，並返回到電池的正極（陽極）。（譯者註：再一次證實了本文文面提到的電子實際是由負到正，但為了方便理解，會認為電流從正到負）

這是因為電子帶負電荷，會因此被吸引到正極（譯者註：帶正極的質子吸引帶負極的電子，讓電子漂移到質子中）。這種電子的流動被稱為電子流。因此，電子實際上在電路周圍從負端流向正端。

常規電流和電子流都被許多教科書所使用。事實上，只要電路中電流的流動使用保持一致，用常規電流或者電子流來表示電流方向都沒有什麼區別。
電流的方向並不影響電路中電流的作用。一般來說，更容易理解常規電流---從正極到負極。

在電子電路中，電流源是提供指定量的電流（例如1A，5A，10A等）的電路元件，其中恆定電流源的電路符號，用具有指示其方向的箭頭的圓圈來表示。

電流以安培為單位來測量，安培定義為在一秒鐘內（時間t以秒計算），通過電路中的某一點的電子或電荷數（電荷數Q以庫倫計算）。

電流通常用安培來表示，其首碼用於表示電流量的子倍數，例如微安（μA= 10^-6A）或毫安（mA = 10^-3A）。註意，電流可以是正值或負值，這取決於其流動的方向。

向同一個方向流動的電流稱為直流電（D.C.）,而在電路中來回交替的電流稱為交流電（A.C.）。當電壓源連接到電路時，無論是直流電還是交流電，其“流動”取決於電路中的電阻和推動電路的電壓源。（譯者註：也就是說，直流電和交流電，都會受限於電阻和電壓的大小）

此外，由於交流電（和電壓）是周期性的並且隨時間變化，其“有效”電流值（RMS，符號I_rms，均方根值）產生等效於直流電平均功率（符號I_average）的損耗。電流和電壓更好相反，它們喜歡短路或者閉路電路條件，但討厭開路條件，因為開路中，沒有電流流過。

再次用水箱來做個類比，電流等效於通過水箱管道的水流量，流量在整個管道中是相同的。水流越快，電流就越大。註意了，電流不能存在於沒有電壓中，因此任何電流源，無論DC或AC都喜歡短路或半短路條件，但討厭任何開路條件，因為開路阻止了電流的流動。

電阻

電阻（R）是材料抵抗或防止電流流動的能力，或更具體地說，是阻礙電路內電荷流動的能力，我們把擁有這種完美能力的電路元件稱為“電阻器”。

電阻是以歐姆測量的電路元件，用希臘符號（Ω, Omega）表示，首碼用於表示千歐姆（kΩ=10³Ω）和兆歐姆（MΩ=10⁶Ω）。註意，電阻值不能為負值，只能為正值。

電阻符號

一個電阻器所具有的電阻量由通過該電阻器的電流及其兩端的電壓的關係確定，以此來確定該電路元件是“良導體”-低電阻，還是“不良導體”-高電阻。低電阻，例如1Ω或更小值意味著電路是由諸如銅、鋁或碳等材料製成的良好導體，而高電阻，1MΩ或更高數值意味著電路是由諸如玻璃、瓷器或塑料等絕緣材料製成的不良導體。

另一方面，諸如硅或鍺等“半導體”，是一種其電阻為介乎導體和絕緣體兩者之間的材料，因此被命名為“半導體”。半導體可用於製造二極體和晶體管等元器件。

電阻從本質上可以分為線性或非線性的。線性電阻遵循歐姆定律，因為電阻器兩端的電壓與通過它的電流成線性比例。非線性電阻，不遵守歐姆定律，但其兩端的電壓降與電流的某些功率成正比。

電阻是純粹的,不受頻率交流阻抗影響的電阻等於其直流電阻,因此其值不可能是負的。記住，電阻值總是正值，永遠不會是負值。（譯者註：直流電路中，電阻是起到阻礙電流的作用，而在交流電路中，除了電阻會阻礙電流外，電容和電感也會阻礙電流的流動，這兩樣元器件稱為電抗，電抗和電阻組成成阻抗。交流電路中，阻抗的值不是固定的，而是隨著頻率的變化而變化。何為頻率，就是xxHZ，例如我國交流電頻率為50HZ，可以理解為，你家裡的交流電，其電流流動方向會在1s（秒）中變換50次）

電阻器被歸類為被動電路元件，因此不能供電或儲存能量。相反地，電阻器以熱和光的表現形式來吸收功率。無論電壓極性和電流方向如何，電阻中的功率始終為正值。

對於非常低的電阻值，例如毫歐姆（mΩ），有時使用電阻的倒數（1/R）而不是電阻（R）來表示電阻值來得更容易。電阻的倒數稱為電導，符號（G），其表示導體或器件導電的能力。

換句話說，電導表示電流流動的容易性。高電導值意味著是良好的導體，例如銅；而低電導值意味著不良導體，例如木材。電導的標準測量單位是Siemen（西門子），符號（S）。

電導單位是mho（歐姆ohm的反向拼寫），用翻轉的歐姆符號℧表示。功率也可以使用電導表示為：p=i²/G=v²G （G為電導的符號）。

在恆定電阻（R）的電路中，電壓（v）和電流（i）之間的關係，將產生如下圖所示的斜率等於電阻值的直線i-v關係。

本文總結

（譯者註：如果你對前文各種名詞還是一頭霧水，那麼以下部分你能讀懂99.99%，可以忘掉前文的模糊概念，這並不影響你對直流電路理論的理解）

相信現在的你對電壓、電流和電阻之間的密切關係有著一定的瞭解。電壓、電流和電阻之間的關係形成歐姆定律的基礎。在固定電阻的線性電路中，如果增加電壓，電流就會上升，類似地，如果降低電壓，電流就會下降。這就意味著，電壓高，則電流高；電壓低，則電流低。

同樣地，如果我們固定電壓，增加電阻，電流就會下降；如果減小電阻，電流就會上升。這意味著，電阻大，則電流低，電阻小，則電流高。

因此，我們可以看出電路中電流與電壓成正比（∝），（V↑導致I↑），但與電阻成反比（1/∝），因為（R↑導致I↓）。

下麵給出這三個單位的基本概述：

• 電壓或電位差是用來測量電路中兩點之間的勢能，通常被稱為“電壓降”。
• 當電壓源連接到閉合電路時，電壓將產生圍繞電路流動的電流。
• 在直流電壓源中，符號+ve（正）和-ve（負）用於表示電源的極性。
• 電壓以“伏特”測量，用符號“V”表示電壓，“E”表示能量。
• 電流是由電子流和通過電路的空穴流組合而成。（譯者註：空穴，按我理解，就是一個原子中失去了一個電子後，變成了一個質子，叫做空穴）
• 電流是電路周圍的連續均勻的電荷流，以“安培”測量，並用符號“I”表示。
• 電流與電壓成正比（I ∝ V）
• 交流電流的有效值（rms，均方根值）具有與流過電阻元件的直流電流相同的平均功率損耗。
• 電阻是在電路中阻礙電流流動。
• 低電阻值意味著是導體，高電阻值意味著是絕緣體。
• 電流與電阻成反比（ I 1/∝ R ）
• 電阻以“歐姆”測量，單位為希臘符號“Ω”，用字母“R”表示。

下一篇，我們將討論歐姆定律，它是一個解釋電路中電壓、電流和電阻之間關係的數學方程，是電子和電氣工程的基礎。歐姆定律定義為：V = I * R。