電路基礎

電路基礎

一、電路中的概念

1、能量。

​ 能量（Q）：某段時間內產生的能量。單位為J。

​ Q = U * I * t

2、電功率。

​ 電功率（P）：電產品在某一單位時間作的工（產生的能量，如熱能）。單位W。

​ 一個電路中，如果電阻很小，電壓和電流很大，就會產生很大的熱能。

​ P = U * I （P->W，U->V，I->A）

3、電壓。

​ 電壓（U）：電產品兩端的電勢差。單位V。

​ U = I * R （U->V，R->Ω，I->A）

​ 1V = 電場對1C電荷做1J功

4、電流。

​ 電流（I）：單位時間內正電荷從高電壓位移動到低電壓位的個數。單位A。

​ 電流就像水流，從高處流向低處。其實是帶負電的電子在往反方向移動。

​ 電學上定義的電流方向是電子移動方向的反方向；實際電流方向為電子移動的方向。

​ 1A = 1s內有1C（庫倫）的電荷（6.242*(10^18)）個電子通過橫截面積。

​ 1A = 1000mA

5、電阻。

​ 電阻（R）：阻礙電流流動的東西叫電阻器。單位Ω。

​ 同一電壓差下，電阻值越大，電流越小。

6、其他概念

​ 通路：正常連接的電路；

​ 短路：斷開的電路；

​ 短路：導線上沒有負載的電路。短路的支路上電流無限大，與它並聯的電路則分不到電流。

​ 直流電：方向不發生改變的電流；

​ 交流電：隨周期變換方向改變的電流（正負交替流動）。

​ 弱電：國家規定安全電壓是交流36V以下、直流24V以下；弱電一般用於信號傳遞；

​ 強電：比如220V的家用電、1000V以上的高壓電等；強電一般用於傳遞能量。

​ 插座/插排的插口一般為 左零右火上地。

二、電路中的串聯和並聯

1、串聯電路

​ 如果電路中有兩個電阻R1、R2：

​ 串聯分壓，作用在R1兩端的電阻為：U1 = ( R1 / ( R1+R2 )) *U

​ 電路上總電阻為：R1+R2

​ 電路的電流為：I = U / (R1+R2)

2、並聯電路

​ 並聯電路中的總電阻值為並聯電路中所有支路上電阻和的倒數之和再取倒數。

​ 假設R1、R2並聯：

​ 電路上的總電阻為：1/(1/R1 + 1/R2) 別忘了倒數之和再取倒數 即為 (R1*R2) / (R1+R2)。

​ 電路上的總電流為：U/R總

​ R1上的電流為：I1 = R2 / (R1+R2)*I

​ R2上的電流為：I2 = R1 / (R1+R2)*I

​ 並聯電路中，電流和電阻成反比。兩電阻並聯，如果阻值比為2：1，則電流比為1：2

​ 假設三個負載並聯：

​ 求電阻總和時就需要倒數和再倒數的做法了。或者把後面的電阻看作一個，先求最後並聯的兩個的總和再一步步前推，比較麻煩了。

三、電子元器件

​ 常見的電子元器件包括：電阻器、電容器、電感器、保險絲、接插件、蜂鳴器、電池等。

​ 電子元器件分類之一為：直插和貼片。

1、電阻 (R)

• 單位： 1KΩ = 1000Ω

• 電阻三個參數：

  • 阻值。

  • 功率。額定功率（標定功率）：正常氣候條件下（如大氣壓、環境溫度等），長時間連續工作可消耗或承受的最大功率。建議實際功率高出額定功率的一般。說白了就是標定出的該器件的耐受程度。

  • 精度。允許誤差。

  • 溫度繫數（不作掌握）。電阻器的阻值會隨溫度變化而變化。

• 電阻的分類：固定電阻、可變電阻、特種電阻。

  ​ 特種電阻如 光敏電阻（隨著光照強度增加阻值降低）；壓敏電阻（電壓變大阻值降低，用於吸收大電壓）。

• 電阻標識：

  ​ 比如：2R4 為 2.4Ω； 421 為 42*(10^1)Ω； 繞線的如 RX24-50W-4RJ 為 50W, 4Ω, 5%誤差； 還有根據對照表的、根據色環的……

2、電容 (C)

• 特點：通直隔交。以充電的反向放電。

• 單位：1F = 10^3mF = 10^6uF = 10^9nF = 10^12pF

• 容抗：電容與交流信號的阻礙作用。Xc = 1/ (2 * PI * f * C)。f為頻率，C為容量。

• 電容三要素：容量、耐壓值、容差。

• 電容按有無正負極可分為有極性電容和無極性電容。

• 電容正負極的區分：比如按引腳來看，長正短負；按圓面來看，黑正白負；按橫截面來看，白條為負。

• 電容標示：

  ​ 比如 105 為 10 * 10^5 pF， 貼片電解電容 570 為 570uF

3、電感 (L)

• 特點：隔交通直。以充電的方向放電。電感以磁場的方式存儲電能，給電感充的是磁場。

• 單位：1H = 10^3mH = 10^6uF

• 感抗：XL = 2 * PI * f * L

• 參數

  • 電感量。電感的感量與線圈的面積，線圈的圈數，有無磁心有關。
  • 直流電阻。線圈太長時，電阻會顯現出來。
  • 精度。允許誤差。

• 電感識別：

  ​ 比如 4R7J 為 4.7uH, 5%

4、繼電器

• 特點：小電流控制大電流。自動調節、安全保護、轉換電路等。開關作用。等。

• 參數

  • 額定電壓。繼電器線圈在正常工作狀態下所能承受的最大電壓值。
  • 最大切換電流。額定電壓下，通過觸點最大負載電流。
  • 最大切換電壓。可經過觸點的最大電壓。
  • 觸點形式。分為常開型、常閉型、轉換型。

• 其中一種分類方式：單刀單擲（一個開關，一個接觸點）、單刀雙擲。

5、保險絲

• 作用：保護後續電路中的元器件。

• 參數

  • 額定電壓。最高工作電壓。
  • 額定電流。最高工作電流。
  • 熔斷速度。分為 TT（特慢）、T（慢速）、M（中速）、F（快速）、FF（特快）。

• 分類：一次性保險絲、自恢復保險絲。

6、接插件

• 參數：引腳間距。

7、蜂鳴器

• 作用：發出警告音。
• 內部有線圈和銅圈，類似電感。
• 按驅動方式分：
  • 有源蜂鳴器：內含驅動電路。萬用表測的話，阻值為0。
  • 無源蜂鳴器：需要外加震蕩電路才能發聲。萬用表可以測出阻值。
• 參數。
  • 額定電壓。正常工作的電壓範圍。
  • 工作電壓。可以發出聲響的電壓範圍。
  • 消耗電流（工作電流）。可以發出聲響的電流範圍。

8、電池

• 參數：額定電壓、電池容量。
• 分類：不可充電電池、可反覆充電電池。
• 舉例：18650 ------ 直徑18mm；長度65mm；圓形。

9、穩壓電源晶元

• 作用：穩定輸出電壓
• 參數：輸入電壓、輸出電壓、輸出電流。