电路

概述 #

欢迎来到101电路！学习电子知识时首先会遇到的事情之一是电路的概念。本教程将解释什么是电路，并进一步详细讨论电压。

一个简单的电路（包括一个按钮，一个LED和一个电阻器）构建了两种不同的方式。

电路基础 #

电压及其工作方式

您可能已经听说电池或壁装电源插座具有一定数量的电压。这是对电池或连接至壁装电源插座的公用电网产生的电势的度量。

所有这些伏特都坐在那里等着您使用它们，但是有一个陷阱：为了使电完成任何工作，它必须能够移动。有点像炸开的气球。如果将其捏掉，释放出来的空气中有空气可以做些什么，但是直到您放开它之后，它才真正起任何作用。

与气球中的空气不同，电流只能流过可以导电的材料，例如铜线。如果将电线连接到电池或壁装电源插座上（警告：壁装电源插座中的电压很危险，请不要这样做！），您将为电流供电。但是，如果电线没有与其他任何东西连接，则电力将无处可走，并且仍然不会移动。

是什么使电力运动？电力希望从较高的电压流向较低的电压。这就像气球一样：气球中的压缩空气要从气球内部（较高的压力）流到气球外部（较低的压力）。如果在较高电压和较低电压之间创建导电路径，电流将沿着该路径流动。如果您在该路径中插入有用的东西（例如LED），那么流动的电流将为您做一些工作，例如点亮该LED。头晕！

那么，在哪里可以找到较高的电压和较低的电压？这是一个非常有用的知识：每种电源都有两个方面。您可以在两端都有金属盖的电池上，或者在墙上有两个（或多个）孔的插座上看到此信息。在电池和其他DC（直流）电压源中，这些侧面（通常称为端子）分别称为正极（或“ +”）和负极（或“-”）。

为什么每种电源都有两个方面？这可以追溯到“电势”的概念，即您需要一个电压差才能使电流流动。这听起来很愚蠢，但是如果没有两点不同，就无法有所作为。在任何电源中，正极都将具有比负极更高的电压，这正是我们想要的。实际上，当我们测量电压时，我们通常说负侧为0伏，而正侧为电源可以提供的许多伏。

电源就像泵。泵总是有两个侧面，一个吹出某物的出口和一个吸入东西的入口。电池，发电机和太阳能电池板的工作方式相同。它们内部的某些东西很难将电移向插座（正极），但是离开设备的所有电都会产生空隙，这意味着负极需要拉入电力来替换它。*

到目前为止，我们学到了什么？

• 电压是潜在的，但要做任何有用的事都需要电流流动。
• 电流需要一条流经的路径，该路径必须是诸如铜线之类的电导体。
• 电流将从较高的电压流向较低的电压。
• 直流电压源始终具有两个面，分别称为正和负，其中正侧的电压比负侧的电压高。

最简单的电路

我们终于准备好为我们供电了！如果我们将电压源的正极连接到可以完成某些工作的设备（例如发光二极管（LED）），然后再连接到电压源的负极，那么我们可以将其连接到电压源的负极。电力，或电流，将流动。而且，我们可以将事物放置在当电流流过它们时会做有用的事情的路径中，例如发光的LED。

使电流流动并做一些有用的事情总是需要的这种圆形路径称为电路。电路是一条在同一位置开始和结束的路径，这正是我们正在做的事情。

单击此链接 可查看流过简单电路的电流的仿真。此模拟需要Java才能运行。

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*本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）最初写道，电流从电压源的正极流向负极。但是，富兰克林无法知道电子实际上是朝相反的方向流动-在原子水平上，它们从负侧出来并返回正侧。因为在发现真相之前，工程师一直遵循富兰克林的领导数百年，所以直到今天，我们仍然使用“错误的”约定。实际上讲这个细节并不重要，只要每个人都使用相同的约定，我们就能构建一切正常的电路。

短路和开路 #

什么是“负载”？

我们要建立电路的原因是使电力对我们有用。我们这样做的方法是将使用电流的东西放到电路中以点亮，发出噪音，运行程序等。

这些东西称为负载，因为它们“负载”电源，就像您随身携带东西时“负载”一样。用同样的方法可以减轻您的负担，也可以减轻电源的负担，这会减慢电流的流动。但是与您不同的是，也可能使电路的负载过少-这可能会使过多的电流流过（如果您不承受任何重量，想象运行得太快），这可能会烧坏您的部件甚至电源。

在下一教程中，您将学习有关电压，电流和负载的所有信息：电压，电流，电阻和欧姆定律。但现在，让我们了解一下电路的两种特殊情况：短路和开路。在对自己的电路进行故障排除时，了解这些信息将大有帮助。

短路

请勿这样做，但是，如果将电线直接从电源的正极连接到负极，则会造成所谓的短路。这是一个非常糟糕的主意。

这似乎是最好的电路，那为什么不是个好主意呢？请记住，电流要从较高的电压流向较低的电压，如果在电流中施加负载，则可以执行一些有用的操作，例如点亮LED。

如果确实有电流负载，则流经电路的电流将限制为设备消耗的电流，通常很小。但是，如果您不放任何东西来限制电流，那么将不会有任何东西来减慢电流，它会变得无限大！

您的电源无法提供无限的电流，但会提供尽可能多的电流，这可能很多。这可能会导致电线烧坏，损坏电源，耗尽电池或其他令人兴奋的东西。大多数情况下，电源会内置某种安全机制，以在发生短路时限制最大电流，但并非总是如此。这就是所有房屋和建筑物都装有断路器的原因，以防止在布线中某处发生短路时引发火灾。

一个密切相关的问题是意外地让过多的电流流过电路的一部分，导致一部分烧毁。这不是一个很短的电路，但是已经很接近了。当您使用不正确的电阻值时，通常会发生这种情况，这会导致过多的电流流过其他组件（例如LED）。

最重要的是：如果您发现东西突然变热或零件突然烧毁，请立即关闭电源，寻找短路的可能。

开路

短路的相反是开路。这是回路未完全连接的电路（因此，它实际上根本不是电路）。

与上面的短路不同，此“电路”不会伤害任何东西，但您的电路也不会起作用。如果您不熟悉电路，通常很难找到中断点，尤其是当您使用隐藏所有导体的面包板时。

如果您的电路无法正常工作，则最有可能的原因是电路断路。这通常是由于连接断开或电线松动所致。（短路会从电路的其余部分窃取所有电力，因此请确保也要寻找这些电力。）

提示：如果您不容易找到电路断开的位置，则万用表可能是非常有用的工具。如果将其设置为测量伏特，则可以使用它来检查通电电路中各个点的电压，并最终找到电压无法通过的点。

https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-a-circuit