电学知识和基本元器件的详细资料介绍

本文档的主要内容详细介绍的是电学知识和基本元器件的详细资料介绍，电路中用得到的常见器件都有介绍。

　　电学知识

　　1.1 电压

　　装水的容器形成高度差，会形成水压，电压类似于水压，导体内部电子运动产生的电动势，微观的角度去看，任何物体两端都会产生电压，宏观上认为，电压来源于能存储电荷或者能产生电动势的装置

　　电压的标准单位是伏特（V），用大写字母U表示电压，弱电领域，除了伏特常用，还有：千伏KV、毫伏mV、微伏uV

　　端电压：指两点之间的电压

　　点电压：指某个点与参考点之间的电压

　　直流电（DC）：电压方向不会随着时间改变而改变，这种电压称为直流电

　　交流电（AC）：电压方向随时间变化而变化，正负极每秒钟变化的次数，称为频率，频率的单位是Hz，普通的交流电不但正负极交替变化，大小也会变化，老百姓家用的市电，频率为50Hz

　　交流电有效值：如果同一个负载用交流和直流电同时做功，如果直流电和交流电做功一样多，此时交流电的电压对应直流的电压就称为交流有效值，如果交流电是正玄波，有效值*1.414=最大值

　　交流电最大值：对应交流波形中最高处，一般也是交流电的峰值

　　交流电平均值：最大值*0.637=平均值

　　1.1 电流

　　电荷在导体中流动我们称为电流，类似于水流，有水位差，同时又有水管连接，水管没有被堵塞，才会形成水流，电流也是一样，有电压形成回路才会形成电流，无电压哪怕有回路也无电流，电流用I表示，标准单位是安培（A），由于安培单位太大，所以常用比安培小的单位：毫安（mA）、微安（uA）、钠安（nA）

　　1.2 电阻

　　对电流的阻碍作用称为电阻，电阻用R表示，单位是欧姆（Ω），常用的单位还有：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）、毫欧（mΩ）

　　1.3 欧姆定律

　　电压、电流、电阻三者之间的关系，称为欧姆定律

　　U=R*I I=U/R R=U/I

　　1.4 功率计算

　　P=U*I P=I2R P=U2/R

　　1.5 焦耳定律

　　描述负载的发热量

　　Q= I2*R*T

　　I—电流

　　R—阻值

　　T—时间

　　1.6 基尔霍夫定律

　　电流定律：流入该节点电流之和等于流出该节点电流之和

　　电压定律：一个回路内所有电压代数和等于0

　　1.7 电压源

　　也叫恒压源，输出电压恒定不变的电源，理想的恒压源电流为无穷大

　　1.8 电流源

　　也叫恒流源，输出电流恒定不变的电源，理想的电流源电压为无穷大

　　1.9 电流源

　　也叫恒流源，输出电流恒定不变的电源，理想的电流源电压为无穷大

　　基本元器件

　　1.1 电池（Battery）

　　概述：将化学能转化成电能的装置，称为电池，电池输出的是直流电，具有正极、负极之分。在电路中常用（BAT）表示。

　　1.1.1 电池的参数

　　1） 额定电压

　　电池在常温下的典型工作电压，又称标称电压。它是选用不同种类电池时的参考，电池的电压不是固定值，随着电量的流失，电压慢慢下降。

　　2） 电池容量

　　在规定的条件下（如温度、放电电流、终止电压等条件），电池应能放出的最高容量，单位为安培/每小时（A/h）由于安培太大，常用mAH表示电池容量，假如一节锂电池标称容量为1000mAH，表示该电池如果用1000mA电流放电，1个小时电量耗尽，如放电电流为500mA，2个小时电量耗尽。

　　3） 电池内阻（重要）

　　电池的内阻是指电流通过电池内部时受到的阻力，等效于电池向负载提供能量时串联了一个电阻，这个电阻越大，电池流出的电流就越小，内阻是决定电池性能的一个重要指标，它直接影响电池的工作电压，工作电流，输出的能量的大小，对于电池来说，其内阻越小越好。

　　关于电池内阻的测量：

　　一般情况下无法直接用万用表测量电池的内阻，只能采取专门测量电池内阻的仪器才可以测量，如：电池内阻仪

　　1.1.2 一次电池

　　不可充电的电池统称为一次电池，市场上常见的有

　　1） 锌锰干电池（商店里卖的最便宜的那种）

　　额定电压—1.5V，新买回来电压1.6V左右，内阻：0.5欧姆左右，环境有污染、在现在电子产品中只适用于电动玩具、遥控器、等电流需求不大的场合

　　2） 碱性电池（如：南孚、金霸王、双鹿、超霸）

　　额定电压—1.5V，（满电1.6V左右，低于1.35V可以认为已经没电了），内阻：0.2欧姆左右，碱性电池适用于对产品安全性较高的场合

　　3） 纽扣电池

　　额定电压—1.5V、3V ， 容量较小，内阻较大，只适用于负载电流非常小的场合

　　1.1.3 二次电池

　　电量用完，可以再次充电使用的电池

　　4） 镍镉电池（对环境有害）

　　标称电压—1.2V（充满1.44V），内阻：10毫欧左右，由于内阻较小，可以用在大功率的负载上，缺点是容量做不大，记忆效应严重，现在此电池已经被淘汰

　　5） 镍氢电池

　　标称电压—1.2V（充满1.44V）内阻：20毫欧左右，在镍镉电池的基础上改进而来，容量相对镍镉较大，寿命比镍镉长一些，现在可以做到1000次以上的寿命，记忆效应比镍镉小，但是任然有记忆效应

　　6） 铅酸电池（俗称“电瓶”）

　　标称电压—2V（充满2.35V）内阻：2毫欧以内，容量大，寿命较短（使用环境造成的），体积大，种重量，安全性好，由于内阻较小，输出电流非常大，常用在功率较大的场合，比如电瓶车、电动车、汽车电子打火

　　7） 锂电池（锂离子、锂聚合物、三元锂）

　　标称电压3.7—3.85v（充满4.2—4.35v）内阻：优秀的在35毫欧以内，普通的在50毫欧以内，容量大，体积小，重量轻，等优点，常用在主流消费电子产品中，由于锂材料化学特性比较活泼，所以锂电池比较危险，使用时必须加保护电路，以防止爆炸。充电时也需要先恒流，后恒压方式充电。现在大多数，都是用芯片来完成锂电的充电过程。

　　8） 磷酸铁锂电池

　　单节电压3.2（冲满3.7伏左右），（动力型磷酸铁锂）内阻10毫欧以内，寿命较长，不容易爆炸，现在常用在电动车上，温度适应性差，国内较大的供应商：宁德时代、中航锂电

　　电池的主要作用是给电路提供一个直流电源，任何一个用交流电转化成的直流电电源，都没有直接使用电池纯净，但是，由于电池电压和体积以及容量的关系，某些场合不适合采用

　　2.2 电阻器

　　概念：阻碍电流的流动的元器件、电路图中用R表示，单位欧姆Ω

　　1.1.4 电阻的种类

　　薄膜电阻——是在一个陶瓷圆柱上，采用蒸镀镀膜工艺加工而成。如：碳膜、金属膜等，特点：成本低、功率小、阻值范围宽、是目前应用最多的种类