小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

先來看個小故事:

快過年了,姑娘第一次帶男朋友回家。

一翻交談之後,都很滿意。於是進入關鍵環節。

母親:“小夥子,你每個月工資多少”?

小夥子:“阿姨,我們工資是一年一發,算下來每個月5000”。

姑娘母親臉色很不好看,遞給小夥子一個梨:“這個工資嘛,這個這個,這以後日子怕是不好過啊”。

又看了看姑娘父親:“你說是不是“?

父親微微的抿了一口小酒,笑眯眯而怡然自得:“小夥子,和叔叔阿姨說說,你的年收入是多少”?

小夥子:“叔叔,我工資一年是60000,還有獎金和分紅,具體要看公司盈利情況,獎金一般為工資的1-1.5倍,分紅一般為工資的2-10倍。小夥子看了看心上人,繼續道:另外每年出國旅遊二次,可以帶2名家屬,如果買房,公司提供無息貸款……”

父親伸手將小夥子手裡的梨拿過來放回果藍,說:“天氣涼了,吃梨不好”,又遞給小夥子二個蘋果:“吃蘋果好,小夥子很不錯,繼續努力。叔叔看好你“。

母親尷尬一笑,跟著抓了一把棗往小夥子手裡塞:“對對對,小夥子真不錯,繼續努力,阿姨也看好你們。”


工資和收入,是二個概念。因為概念不清楚,尷尬可能就難免了!

見家長是如此,電路方面,也是如此!


小夥子:“老闆,來個電壓5A的充電器?”

老闆:“小夥子,別急著買充電器,還是先和我學學電路的基本概念吧!”


電流

反過來唸,流電,即流動的電(荷)。

正如水流,反過來唸,流水,即流動的水(分子)。

單位:安培,簡稱安,用A來表示。

字母符號:I

舉例:常用的空氣開關有16A、21A的,手機充電器上經常可以見到2A,5mm的LED發光二極管的工作電流一般為5-20mA。


教學十餘年,很多初學者,都容易進入同一個誤區:喜歡刨根問底!

電荷的流動形成電流,那什麼是電荷?

沒有必要去深究!至少,對於想學習電路的初學者來說,是一定沒有必要的。

水的化學式是H₂O,一個水分子含有2個氫原子和1個氧原子。

我們天天喝水,我們用水做飯,洗澡,洗衣服……不知道氫原子氧原子,影響你做飯嗎?

好吧,你非要去深究,原子、原子核、核外電子、質子、中子……

不會有盡頭的!

如果哪一天,你研究出了比當代人類已知的更小的組成物質,那麼恭喜你,你已經是人類中最頂尖的科學家之一了。但你依然看不懂電路。因為你自始至終,都沒有研究電路,而是在研究物質的組成。

一花一世界,一葉一菩提。宏觀沒有最大,只有更大;微觀沒有最小,只有更小。

打破沙鍋問到底,這未必是好學的表現。在餓的時候,你把沙鍋打破了,你拿什麼來做飯?

刨根問底?根都被你刨了,樹還怎麼活?

把握住我們當前的位置,才是重點!


電壓

反過來唸,壓電,使電流流動的一種壓力!

單位:伏特,簡稱伏,用V來表示。

字母符號:U

舉例:手機充電器有5V、9V的,乾電池有1.2V、1.5V的,市電是220V。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

打氣筒。

將手柄拉到最上,往下壓,推動空氣注入輪胎中。

為什麼空氣會流動(氣流)?

因為它受到了壓力。而且,打氣筒越長,手柄拉到最上,與擠到最下,二點的位差(距離)越大,產生的推力就越大,氣流就越大;反之,打氣筒越短,二點的位差(距離)越小,產生的推力就越小,氣流就越小。如果二點的位差(距離)為0,產生的推力為0,氣流為0。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

人往高處走,水往低處流。在沒有外力的作用下,水是從高水位流向低水位。

二點之間的水位差越大,水流越大;反之,二點之間的水位差越小,水流越小。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

這是一個封閉的池塘。因為它的每個點的水位,都是一樣的。任意

二點之間的水位差為0,水流為0,水不會流動。


  1. 打氣筒:二點之間的位差越大,空氣受到的壓力越大,氣流越大;二點之間的位差為0,氣流為0。
  2. 水流:二點之間的水位差越大,水受到的壓力越大,水流越大;二點之間的水位差為0,水流為0。
  3. 電流:二點之間的電位差越大,電荷受到的壓力越大,電流越大,二點之間的電位差為0,電流為0。

我們說,電壓,是使電流流動的一種壓力!

我們又可以說,電壓,是指二點之間的電位差!

既然是二點之間的差,就需要有一個參考點

  1. 水位差為100米,通常是以低水位作為參考點,再測量到高水位的距離。低水位定位為0米。
  2. 一個人身高2米,通常是以他的腳底板作為參考點,再測量到其頭頂的距離。腳底板定位為0米。

電壓,即二點之間的電位差,通常是以低電位作為參考點,絕大多數情況下,低電位定位為0V,也就是說,電壓,通常是以0V作為參考點。

綜上所述,看起來枯燥多餘,實際上很有用,在分析電路的時候,能解決很多初學者的疑惑。

馬步、弓步、僕步、虛步、歇步,一步一步,方能步步為贏!


電分二種,直流電和交流電。


直流電

極性(方向)不變的電壓,稱之為直流電。但其大小未必是固定不變的。

發明人:愛迪生。

字母符號:DC

  1. 乾電池是直流電,它的正負極是固定不變的。
  2. 手機充電器,它輸出的是直流電,極性也是固定不變的。
小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

這是穩定直流電壓的波形圖,黑色線為參考點,即負極,也就是地線。紅色線表示正極電壓。這是一個非常穩定的直流電壓,所以紅色線就像一根直線一樣。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

這也是直流電壓的波形圖,但是這不是一個穩定的直流電壓,雖然它的大小在變化,但是它的極性沒有變化,從圖上看,方向沒有變化,紅色線一直在黑色線的上邊。


交流電

極性(方向)會隨著時間的變化而週期性變化。

發明人:特斯拉。

符號:AC

峰值:Umax=根2倍的U,即1.414倍的。

我國的市電是交流220V,頻率為50HZ,因為是交流電,所以其電壓大小和極性在不斷變化,如下圖,電壓峰值,即電壓最高的時候為1.414×220≈311V。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

正半周:位於0V以上的電壓,如圖中的1、3、5、7、9,正半周都是正電壓。

負半周:位於0V以下的電壓,如圖中的2、4、6、8、10,負半周都是負電壓。

正峰值311V,負峰值311V,峰峰值311V+311V=622V。

週期:1個正半周+1個負半周=1個週期(一個重複動作)。

頻率:1秒鐘內完成的週期數,單位為赫茲(HZ)。

我們可以看到,1-2、3-4、5-6、7-8、9-10,都是重複的,被重複的一個動作,就是週期,一秒鐘內重複多少次,就稱之為頻率。

  1. 俯臥撐,臥下去,撐起來,之後的動作都是重複。一臥+一撐,是一個週期,那麼,你做俯臥撐的頻率,能達到1HZ嗎?
  2. 開關電源,其工作頻率,一般為50KHZ-150KHZ之間,也就是50000HZ到150000HZ之間。
  3. 華為手機芯片,麒麟990 5G,最大頻率為2.86GHZ,也就是2860000HZ。

別看人類本身做事本身頻率慢,但是人類做出來的傢伙,那叫一個比一個快,越來越快!

唉,要是人類能提高自己的身體頻率就好了,比如出拳頻率100KHZ,出劍頻率1GHZ,天下武功,唯快不破,這要穿越到古代,估計能一統江湖,文承武德……請叫我電路教主!


圖解交直流電壓

直流電,就好像一直從瓶子往杯子裡倒水,只是倒水的速度並不一定是固定不變的。

交流電,就好像是先從瓶子往杯子裡倒水,過一會把瓶子放下邊,杯子放上邊,又從杯子往瓶子裡倒水。如此反覆!

如果想要明天具體是如何工作的,需要學習發電機原理。顯然,又偏了!所以暫時不用管那麼多。

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我們的大多數電子電器產品都是使用直流電,而國家電網卻是使用的交流電,這是為什麼呢?

電子電器產品使用直流,是為了方便控制與保護。現在的芯片,主要都是基於直流的,很多的電子元器件也只有在直流中才能發揮更大作用。只有在直流環境下,電路設計才能變得更為靈活。可以實現時序化設計、自動化管理、過流、過壓、過溫、欠壓、欠流、開路等各種檢測與保護。

電網為什麼要使用交流呢。這是因為,交流,可以不需要電路,單獨一個變壓器就可以實現升壓,根據能量守恆定律,功率不變,電壓上升,電流就會變小。電流一小,電線就不必用太粗的,節約成本;又根據焦爾定律,導線固定不變,電流越小,發熱量越小,則在電力傳輸的過程中,損失的就越少。到了用電目的地,再用變壓器把電壓降下來,供千家萬戶使用。

如果電網採用直流,要升壓就非常麻煩了。需要用到開關電源,而如此大的電壓電流,估計一個小電站的升壓電路,就能有一座房子那麼大,關鍵是,找不到如此大電流大電壓的元器件啊。就算是找到了,價格估計也是難以承受的。所以,從經濟角度來講,交流比較合算。

但是中國已經有特高壓直流技術,而且據說是世界第一水平,具體另文再作詳細介紹!

這裡講到了一些定律,還涉及到了變壓器,先稍稍瞭解下即可。以後學得深了,都會明白的。


來看幾個常見的波形圖

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

這是交流電經橋式整後後的初始直流波形,又稱脈動直流

如上圖:脈動直流,雖然是直流,一樣可以有頻率。你能看出來它的週期(重複動作)嗎?

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這是脈動直流,經小容量電容濾波後的波形

如上圖:這個直流流,變化幅度尚算明顯,也勉強可以說它有頻率。

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這是脈動直流,經大容量電容濾波後的波形,基本上是穩定直流電了

如上圖:這個直流,就比較穩定了。其電壓的變化幅度已經很微弱了。所以,它就不講頻率了。如果非要講,就說頻率為0。沒有變化。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

如上圖,這個是受控制的直流波形,電壓要麼有,要麼變為0,稱之為矩形波,也有人稱之為方波,這是開關電源中最為常見的波形。

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

如上圖:電壓斜斜上升,然後突然變為0,稱之為鋸齒波,也是開關電源管理芯片中較為常見的波形。


什麼叫波形?就是用線來表示波浪的變化。

用來表示電壓的變化,叫電壓波形。

用於表示電流的波形,叫電流波形。

心電圖,也是波形,用來表示心臟每一心動週期的變化情況。

先來看看大海生氣的波形吧:大海無量!

小白學電路(序):學電路前需要先搞明白的幾個基本概念

大海無量


本篇內容,相對抽象,但實際上是有必要的。重在瞭解。

INPUT:輸入

OUTPUT:輸出

各位小白朋友,翻翻自家的電子產品吧,看看能不能看懂些什麼參數?

未完待續喲!

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