电路基础

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一、电路中的概念

1、能量。

​ 能量（Q）：某段时间内产生的能量。单位为J。

​ Q = U * I * t

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2、电功率。

​ 电功率（P）：电产品在某一单位时间作的工（产生的能量，如热能）。单位W。

​ 一个电路中，如果电阻很小，电压和电流很大，就会产生很大的热能。

​ P = U * I （P->W，U->V，I->A）

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3、电压。

​ 电压（U）：电产品两端的电势差。单位V。

​ U = I * R （U->V，R->Ω，I->A）

​ 1V = 电场对1C电荷做1J功

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4、电流。

​ 电流（I）：单位时间内正电荷从高电压位移动到低电压位的个数。单位A。

​ 电流就像水流，从高处流向低处。其实是带负电的电子在往反方向移动。

​ 电学上定义的电流方向是电子移动方向的反方向；实际电流方向为电子移动的方向。

​ 1A = 1s内有1C（库伦）的电荷（6.242*(10^18)）个电子通过横截面积。

​ 1A = 1000mA

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5、电阻。

​ 电阻（R）：阻碍电流流动的东西叫电阻器。单位Ω。

​ 同一电压差下，电阻值越大，电流越小。

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6、其他概念

​ 通路：正常连接的电路；

​ 短路：断开的电路；

​ 短路：导线上没有负载的电路。短路的支路上电流无限大，与它并联的电路则分不到电流。

​ 直流电：方向不发生改变的电流；

​ 交流电：随周期变换方向改变的电流（正负交替流动）。

​ 弱电：国家规定安全电压是交流36V以下、直流24V以下；弱电一般用于信号传递；

​ 强电：比如220V的家用电、1000V以上的高压电等；强电一般用于传递能量。

​ 插座/插排的插口一般为 左零右火上地。

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二、电路中的串联和并联

1、串联电路

​ 如果电路中有两个电阻R1、R2：

​ 串联分压，作用在R1两端的电阻为：U1 = ( R1 / ( R1+R2 )) *U

​ 电路上总电阻为：R1+R2

​ 电路的电流为：I = U / (R1+R2)

2、并联电路

​ 并联电路中的总电阻值为并联电路中所有支路上电阻和的倒数之和再取倒数。

​ 假设R1、R2并联：

​ 电路上的总电阻为：1/(1/R1 + 1/R2) 别忘了倒数之和再取倒数 即为 (R1*R2) / (R1+R2)。

​ 电路上的总电流为：U/R总

​ R1上的电流为：I1 = R2 / (R1+R2)*I

​ R2上的电流为：I2 = R1 / (R1+R2)*I

​ 并联电路中，电流和电阻成反比。两电阻并联，如果阻值比为2：1，则电流比为1：2

​ 假设三个负载并联：

​ 求电阻总和时就需要倒数和再倒数的做法了。或者把后面的电阻看作一个，先求最后并联的两个的总和再一步步前推，比较麻烦了。

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三、电子元器件

​ 常见的电子元器件包括：电阻器、电容器、电感器、保险丝、接插件、蜂鸣器、电池等。

​ 电子元器件分类之一为：直插和贴片。

1、电阻 (R)

• 单位： 1KΩ = 1000Ω

• 电阻三个参数：

  • 阻值。

  • 功率。额定功率（标定功率）：正常气候条件下（如大气压、环境温度等），长时间连续工作可消耗或承受的最大功率。建议实际功率高出额定功率的一般。说白了就是标定出的该器件的耐受程度。

  • 精度。允许误差。

  • 温度系数（不作掌握）。电阻器的阻值会随温度变化而变化。

• 电阻的分类：固定电阻、可变电阻、特种电阻。

  ​ 特种电阻如 光敏电阻（随着光照强度增加阻值降低）；压敏电阻（电压变大阻值降低，用于吸收大电压）。

• 电阻标识：

  ​ 比如：2R4 为 2.4Ω； 421 为 42*(10^1)Ω； 绕线的如 RX24-50W-4RJ 为 50W, 4Ω, 5%误差； 还有根据对照表的、根据色环的……

2、电容 (C)

• 特点：通直隔交。以充电的反向放电。

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

• 容抗：电容与交流信号的阻碍作用。Xc = 1/ (2 * PI * f * C)。f为频率，C为容量。

• 电容三要素：容量、耐压值、容差。

• 电容按有无正负极可分为有极性电容和无极性电容。

• 电容正负极的区分：比如按引脚来看，长正短负；按圆面来看，黑正白负；按横截面来看，白条为负。

• 电容标示：

  ​ 比如 105 为 10 * 10^5 pF， 贴片电解电容 570 为 570uF

3、电感 (L)

• 特点：隔交通直。以充电的方向放电。电感以磁场的方式存储电能，给电感充的是磁场。

• 单位：1H = 10^3mH = 10^6uF

• 感抗：XL = 2 * PI * f * L

• 参数

  • 电感量。电感的感量与线圈的面积，线圈的圈数，有无磁心有关。
  • 直流电阻。线圈太长时，电阻会显现出来。
  • 精度。允许误差。

• 电感识别：

  ​ 比如 4R7J 为 4.7uH, 5%

4、继电器

• 特点：小电流控制大电流。自动调节、安全保护、转换电路等。开关作用。等。

• 参数

  • 额定电压。继电器线圈在正常工作状态下所能承受的最大电压值。
  • 最大切换电流。额定电压下，通过触点最大负载电流。
  • 最大切换电压。可经过触点的最大电压。
  • 触点形式。分为常开型、常闭型、转换型。

• 其中一种分类方式：单刀单掷（一个开关，一个接触点）、单刀双掷。

5、保险丝

• 作用：保护后续电路中的元器件。

• 参数

  • 额定电压。最高工作电压。
  • 额定电流。最高工作电流。
  • 熔断速度。分为 TT（特慢）、T（慢速）、M（中速）、F（快速）、FF（特快）。

• 分类：一次性保险丝、自恢复保险丝。

6、接插件

• 参数：引脚间距。

7、蜂鸣器

• 作用：发出警告音。
• 内部有线圈和铜圈，类似电感。
• 按驱动方式分：
  • 有源蜂鸣器：内含驱动电路。万用表测的话，阻值为0。
  • 无源蜂鸣器：需要外加震荡电路才能发声。万用表可以测出阻值。
• 参数。
  • 额定电压。正常工作的电压范围。
  • 工作电压。可以发出声响的电压范围。
  • 消耗电流（工作电流）。可以发出声响的电流范围。

8、电池

• 参数：额定电压、电池容量。
• 分类：不可充电电池、可反复充电电池。
• 举例：18650 ------ 直径18mm；长度65mm；圆形。

9、稳压电源芯片

• 作用：稳定输出电压
• 参数：输入电压、输出电压、输出电流。