在许多自然现象中都可以观察到电。如果你曾经目睹过暴风雨中的闪电,或者被静电冲击,或者在地毯上摩擦袜子来电击你毫无戒心的弟弟,那么你已经在自然界中体验过电。更重要的是,从手指传递电击感的信号是电的,而解释大脑内部电击的神经元是电的。电就在我们身边,但人类只利用电力并控制它来完成任务不到200年。今天,当我们想到电力时,我们会想到我们利用它的方式,从灯泡到计算机再到电动汽车。
那么,它是什么?
电流是从高电位点到低电位点的电流。电流在电导体中的流动方式与水向动(从高势能点到低势能点)或水通过管道的方式(从高压点到低压点)相同。电势称为电压,因此在电路图中,高电位显示为正电压,低电位显示为等于或接近零的值。然后说电流从最高正电压电位点流向最低电压电位点。电路图中显示电池具有正极和负极,电流被描述为从正极流过电路,然后流回负极。这被称为常规电流理论。
关于传统电流理论的令人震惊的真相
传统的电流理论与电子的实际流动方式相反!本杰明·富兰克林根据他在18世纪中叶的电实验定义了传统的电流理论。他正确地识别了电流从一个带电位置(即具有过量的“电流体”)流向另一个位置(即,具有低于正常量的“电流”)。他当时不知道的是,电流是由电子携带的,所以多余的“电流”的积累实际上是负电荷。结果是,今天所有电路图仍然基于的传统电流理论是倒退的!
但这里有一个双重令人震惊的转折:没关系。事实证明,只要您始终如一地参考正负端子以及电流方向,所有电气图、电路和数学运算都完全正确。因此,今天,由于200多年的惯例以及电气工程的发展,将电路中从正向负的电流流列为可接受的标准。
电池如何安装?
电池是通过内部化学过程在其端子上产生一定量电压的设备,并且可以在一段时间内向连接的电路提供电流,直到其化学过程耗尽。电池就像一个加压的水箱,通过软管排入水池。流出的电流将根据水箱开口的大小、软管是否有任何泄漏以及软管对水流的阻力而变化。电流从中流出,直到它空了,油箱干了(或者电池没电了)。
电路设计意图
电力在电路中用于完成任务。电流可用于打开灯、运行电机或为计算机处理器供电。这些东西是电路的意图,它是您希望将电力的全部功率引导的地方。将电池想象成前面描述的水箱,从软管中流出的水转动水车。设置的目的是以一定的速度转动车轮,因此如果软管太小以至于车轮转动得不够快,这是一个设计问题,可能需要增加油箱高度。如果软管泄漏或未对准,以至于部分水不会撞击车轮,同样的事情。任何被限制或浪费的电流部分都需要调整设计的其他部分进行补偿。
电路损耗
与水车示例一样,电流可能会在电路中丢失或浪费。这些损耗是低效率的 - 不用于电路意图的电能或功率量。不转动车轮的水量,或者正在使用但不打开灯、运行电机或为处理器供电的电量。在电路中,ESR 和 DCR 等会导致效率低下——它们就像软管中的泄漏或堵塞一样。这些低效率的损失会导致您的电池耗尽得更快,或者您的电费更高。
更高效的电路
具有较低 ESR 和 DCR 特性的电气元件使电路更高效。它们允许来自电池或其他电源的更多电能被引导到电路的预期工作。
审核编辑:郭婷
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