电子学/电压

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电场：E

静止电荷周围存在一个电场，由下式给出

$EA=Q/\epsilon _{o}$

A 是 4 π r²，即球体的表面积
Q/ε_o 表示电场使空间变形程度

这变成

$E={Q \over 4\pi r^{2}\epsilon _{o}}$

介电常数：&epsilon

介电常数：(&epsilon) 材料在电场作用下吸收能量的程度。类似于拉伸弹簧，当电场移除时，材料会释放出它吸收的能量。

真空介电常数：真空的介电常数。&epsilon_o = 8.85419 10-12 F/m。

相对介电常数：材料的介电常数相对于真空的比值。也称为介电常数：&epsilon_r。其中 &epsilon 是材料的介电常数。

\epsilon _{r}={\frac {\epsilon }{\epsilon _{0}}}

介电材料：通常为绝缘体。作用是降低电场强度。

介电强度：介电材料在电场作用下，能够承受的最大电场强度，超过该强度，电场会释放其束缚电子，使材料变成导体。在特定情况下，击穿发生的场强取决于介电材料（绝缘体）和施加电场的电极的几何形状，以及施加电场的速率。电压通常小于此数值，当超过此数值时发生击穿。

双折射：双重折射。

各向同性：行为不依赖于方向。

各向异性：行为依赖于方向。

电压：V

电场中两点之间的差异是电压 V。

$V=E\Delta x$

电压用于加速器中将带电粒子加速到光速。在电子学中，电压是由两个相反电荷之间的势能决定的，公式如下：

$V={q_{1} \over 4\pi \epsilon _{o}r_{1}}+{q_{2} \over 4\pi \epsilon _{o}r_{2}}$

其中 &epsilon_o 是真空介电常数，q₁ 和 q₂ 是两个电荷的值（以库仑为单位），r₁ 和 r₂ 是它们的距离。请注意电压如何随着 1/r 衰减。

如果电荷相同，则没有任何意义。但如果粒子具有相反的电荷，则电压连接了这些电荷。通过电压，正电荷流向负极，负电荷流向正极。

电压导致带电粒子根据排斥和吸引的规则移动，因此电子从负极移动到正极。两个带电粒子之间存在一个与它们分离距离相关的势能。

分离一定距离的带电粒子之间存在相关的电压。如果粒子具有相同的电荷，则电压为排斥力，没有多大意义。

功：W

势能
电场中距离 r 处的带电粒子与其相关的电势能 U。

$U=QV$

动能
当带电粒子放置在距离 r 处的电场中时，它会受到力的作用。力的方向取决于两个电荷，但使势能最小化。

$F=QE$

加速度

当带电粒子由于电场力而移动时，它会做功。这项工作导致粒子加速。

功 W 是 U 的变化，或者是在一定距离上施加的力 F。

$W=\Delta U=F\Delta x$

下坡运动对电场来说是正功，而上坡运动对带电粒子来说是正功。同种电荷相互排斥，因此将它们靠近是上坡运动。异种电荷相互吸引，因此将它们分开是上坡运动。

电流：I

因此，带电粒子的电压会导致其加速。这被称为电流。

有时会讲，电路中的电流由电子组成，电子以光速从电源的负极流向正极。这不是（完全）正确的。

电是由带电粒子携带的。
这可以指任何携带电荷并可以自由移动的微小粒子。在金属中，电子可以自由移动，而金属原子核则不能。然而，在盐水中，电子、负离子以及正离子都可以自由移动，并且在施加电压时确实会移动（电池和电解电容器就是以离子形式携带电荷的电子元件的例子）。在您自己的神经细胞中，电流由钾和钠等移动的离子携带。在半导体中，电流由电子携带，但通常更容易理解为“空穴”的移动；即电子的缺失。在一些静电实验中，带电尘埃或小纸片可以携带电流。
电子漂移穿过导体。
- 当你翻动电灯开关时，灯几乎立即亮起。这并不意味着电子本身移动得很快。事实上，它们通常移动得非常慢。直流电子电路中电子漂移的典型速度比糖蜜还要慢。电子本身确实移动得很快，但不是朝一个方向。它们不断地在原子之间随机移动，并且只具有非常缓慢的漂移或平均位置随时间的推移而发生的偏移。电子漂移的速度实际上取决于电压、导体的电阻、导体的形状、导体的材料、温度和其他因素。
- 实际上快速传播的是电磁波；电子被其邻居推动的现象。这类似于水波的工作方式。当你向池塘里扔一块石头时，波浪从石头击中水面的地方向外扩散。但是水本身移动了吗？并没有。水面上的水分子只是来回移动，它们的累积效应就是你看到的波浪，波浪朝一个方向传播。这类似于交流波沿传输线传播的方式。（我们可以做一个更好的类比，比如汽车交通波或游乐园排队等候乘坐的游客波）一个有趣的类比是将手穿过空气。手是波，空气是随机的电子运动。
电磁波仅在真空中以光速传播。
- 当有人说“光速”时，通常指的是“真空中的光速”，因为光本身在穿过材料时会减速。信号沿普通同轴电缆传播的典型速度为光速（在真空中）的2/3。（大约200,000,000 m/s。）沿电缆传播的波实际上与光相同，只是频率不同。当你阅读这段文字时，通过你神经传播的波速约为120 m/s。

随着电压的增加，你增加了电场和带电粒子传播的速度。这就是为什么增加电压直接增加电流的原因。反转电压会反转电流。

有时你会有电压但没有电流。这在模拟和数字电路中用于控制开关。

因此，负粒子从负电压漂移到正电压，而正粒子则从正电压漂移到负电压，方向相反。粒子在不同材料中的漂移速度不同。基于能带隙的“空穴”速度。鉴于空穴的存在，我们倾向于忽略粒子并专注于电流流动。电流由单位时间内电荷流动的量来衡量，并表示电磁波的速度。在讨论电流时，我们主要讨论电子的流动，因为它们是金属和许多电路元件中的主要电荷载体。

电流 = 电荷流动（通常是电子）

电流是电荷随时间的变化。

无法解析 (SVG (MathML 可以通过浏览器插件启用): 服务器“https://127.0.0.1:6011/en.wikibooks.org/v1/”返回无效响应 ("Math extension cannot connect to Restbase."):)：{\displaystyle I={dQ \over dt}}

电流的累积是电荷。讨论电池和电容器。

$Q=\int Idt$

电阻：R

电阻阻碍电子的流动。在没有电阻的情况下，电流会短路并畅通无阻地流动，就像电源浪涌一样。电阻与电压相结合，限制了允许流过电子设备的电流。这是必要的，否则部件会熔化（极端的电子迁移）。随着电阻的增加，电荷的流动会减慢到涓涓细流，直到电流停止流动。鉴于流动的电子数量众多，只有当电阻有效地达到无限大时，这种情况才会发生。

如果没有电阻，这实际上就是短路，这意味着电子畅通无阻地流动。

The current is limited by the voltage. Resistance stops the flow of current. A short circuit has no resistance. As resistance increases to infinity the current stops flowing and becomes an open circuit.

$I={V \over R}$

这被称为欧姆定律。它指出电流I等于电压V除以电阻R。或者说电压产生电流，电阻限制电流的流动。在电路中，电阻变化不大，因此电路的大部分行为取决于控制电流的电压。

导体和空气等绝缘体中的电流。