電路基礎(chǔ)

手機(jī)、燈、冰箱、熱水器、空調(diào)、電動(dòng)車等，這些生活電氣的使用都離不開(kāi)電。電在我們的生活中扮演著重要的角色，給我們提供便利，讓我們的生活更加精彩。但是電也是危險(xiǎn)的，大家來(lái)跟著我來(lái)了解關(guān)于電路基礎(chǔ)知識(shí)吧!

電路與電路圖

首先我們來(lái)看下圖所示的是一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)物電路，這個(gè)電路由電池、開(kāi)關(guān)、燈泡、導(dǎo)線組成。電源的作用是提供電能;開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線是控制和傳遞電能的，稱為中間環(huán)節(jié);燈泡是消耗電能的用電設(shè)備，它可以將電能轉(zhuǎn)換為光能，稱為負(fù)載。所以，電路是由電源，中間環(huán)節(jié)和負(fù)載組成的。

如下圖所示為實(shí)物電路的電路圖，和上圖比較，不難看出，非常方便和簡(jiǎn)單美觀，所以我們就采用一些簡(jiǎn)單的圖形符號(hào)代替實(shí)物的方法來(lái)畫(huà)電路，這樣畫(huà)出的圖形稱為電路圖。

電流與電阻

電流在上圖中的電路中，將開(kāi)關(guān)閉合，燈泡會(huì)發(fā)光，這是因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，帶負(fù)荷的電子源源不斷地從電源負(fù)極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線、燈泡、開(kāi)關(guān)流向電源正極。這些電子在流經(jīng)燈泡內(nèi)的鎢絲時(shí)，使鎢絲發(fā)熱，溫度急劇上升而發(fā)光。大量的電荷朝一個(gè)方向定向移動(dòng)就行成了電流，我們稱電子運(yùn)動(dòng)的反方向作為電流方向，即正電荷在電路中的移動(dòng)方向規(guī)定為電流的方向。科學(xué)定義為：把單位時(shí)間里通過(guò)導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流。

如上圖所示，電源正極開(kāi)關(guān)燈泡電源負(fù)極。電流用字母“I”表示，單位為安培(安德烈·瑪麗·安培，1775年—1836年，法國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，在電磁作用方面的研究成就卓著，對(duì)數(shù)學(xué)和物理也有貢獻(xiàn)。電流的國(guó)際單位安培即以其姓氏命名，簡(jiǎn)稱“安”)，用“A”表示，比安培小的單位有毫安(mA)、微安(μA)，他們之間的關(guān)系為：1A=1000mA=1000000μA。

電阻

我們?cè)賮?lái)看一下上面的電路圖，給電路增加一個(gè)元器件--電阻，發(fā)現(xiàn)燈光會(huì)變暗，這是為什么呢?原來(lái)電阻器對(duì)電流有一定的阻礙作用，從而使流過(guò)燈泡的電流減小，燈泡變暗。導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙稱為該導(dǎo)體的電阻，電阻用字母“R”表示，電阻的單位為歐姆，簡(jiǎn)稱歐，用“Ω”表示，比歐姆大的單位有千歐(KΩ)、兆歐(MΩ)，三者之間的關(guān)系為：1MΩ=1000KΩ=1000000Ω 。

導(dǎo)體的電阻計(jì)算公式為：

公式中，L為導(dǎo)體的長(zhǎng)度(單位為m);S為導(dǎo)體的橫截面積(單位為㎡);ρ為導(dǎo)體的電阻率(單位為Ω*m)，不同的導(dǎo)體，ρ值一般不相同。

電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長(zhǎng)度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。

電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。

在長(zhǎng)度L和橫截面積S相同的情況下，電阻率越大的導(dǎo)體其電阻越大。比如，L、S相同的鐵導(dǎo)線和銅導(dǎo)線，鐵導(dǎo)線的電阻大概是銅導(dǎo)線的5.9倍。由于鐵導(dǎo)線的電阻率比銅導(dǎo)線大很多，為了減少電能在導(dǎo)線上的損耗，讓負(fù)載得到較大電流，所以供電電流一般采用銅導(dǎo)線。

另外，導(dǎo)體的電阻除了與材料有關(guān)外，還受溫度影響。一般情況下，導(dǎo)體溫度越高電阻越大，例如常溫下燈泡內(nèi)部鎢絲的電阻很小，通電后鎢絲的溫度上升到千度以上，其電阻急劇增大;導(dǎo)體溫度下降電阻減小，有些導(dǎo)電材料在溫度下降到一定程度時(shí)(如-109℃)，

電阻會(huì)突然變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象，具有這種性質(zhì)的材料稱為超導(dǎo)材料。

一些常見(jiàn)導(dǎo)體的電阻率如下表(溫度為20℃時(shí))。

審核編輯：湯梓紅