电子学/电压和电流

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电压

这是一份粗略的草稿。

本节讨论电压和电流的性质。电压和电流源、串联和并联电压和电流属于直流部分。我不确定电压降应该放在哪里。

电压是两个电荷之间电场中的势能。电压降是势能的变化。电压在串联中加减。（将其与电压符号联系起来）

（已移至讨论页面）

两个带电粒子在一定距离内会产生与它们相关的势能，

两个电荷之间的势能，其中 k 是一个常数，q 和 Q 是两个电荷的值，r 是距离。请注意，势能随 1/r 递减。

$PE={kq_{1}q_{2} \over r}$

势能除以电荷量就是电压

$V={PE \over Q}$

$Volt={Joule \over Coulomb}$

理想电压源

理想电压源是基本电子元件，无论连接什么其他元件，它都能在两点之间产生恒定电压。由于它是理想的，因此一些电路配置是不允许的。

实际电压源，如电池、电源、压电片、发电机等，都具有内部源阻抗（与源串联），了解这一点非常重要。hfdh

电流

有时会教导说电路中的电流是由电子组成的，电子以光速从电源的负极流向正极。这并不完全正确。

电流由带电粒子携带。
这可以是任何携带电荷并可以自由移动的小粒子。在金属中，电子可以自由移动，而金属原子核不能。然而，在盐水中，电子、负离子、正离子都可以自由移动，并且确实会移动，当施加电压时（电池和电解电容是电荷作为离子移动的电气元件的例子）。在您自己的神经细胞中，电流是由移动的离子携带的，例如钾离子和钠离子。在半导体中，电流是由电子携带的，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，电流可以由带电的灰尘或小纸片携带。
电子漂移通过导体。
- 当您按下电灯开关时，电灯几乎立即亮起来。这并不意味着电子本身移动得那么快。事实上，它们通常移动得慢得多。在直流电子电路中，电子漂移的典型速度比糖浆还慢。电子本身确实移动得非常快，但并非朝着一个方向。它们一直在随机地从一个原子移动到另一个原子，并且只在一段时间内有一个非常缓慢的漂移或平均位置的偏移。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、温度以及其他因素。
- 实际上快速移动的是电磁波；即电子被它们的邻居推动。这与水波的形成方式类似。当您将一块石头扔进池塘时，从石头撞击水面的地方开始产生波浪。但是水本身移动了吗？没有。水表面的水分子只是来回移动，它们累积的效果就是您看到的波浪，波浪朝着一个方向传播。这与交流波沿传输线传播类似。（我们可以将它更好地比喻为汽车交通波或游乐场排队等候游乐设施的人群波）一个有趣的比喻是将手穿过空气。手就是波，空气就是随机的电子运动。
电磁波只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”，因为光本身在通过材料时会减速。在常见的同轴电缆中传播的信号的典型速度是光速（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。通过您的神经在您阅读本文时传播的波大约以 120 m/s 的速度传播。

（将电压与电流联系起来的章节。）当您增加电压时，您会对电子施加电场，电子会从负电位流向正电位。这就是为什么增加电压会直接增加电流的原因。反转电压会反转电流。如果没有电阻，这实际上就是短路，这意味着电子无阻碍地流动。

（您有电压但没有电流的章节。）有时您有电压但没有电流。描述它对电路的影响。

因此，负粒子从负电压漂移到正电压，而正粒子从正电压漂移到负电压。粒子在不同材料中的漂移速度不同。根据带隙确定“空穴”的速度。鉴于空穴的存在，我们倾向于忽略粒子，而专注于电流流动。电流由单位时间内的电荷流动量来衡量，它代表电磁波的速度。在讨论电流时，我们将主要讨论电子的流动，因为它们是金属和许多电路元件中主要的电荷载体。

电压 = 两个电荷之间的势能。定义为磁链的导数

$V(t)={d(Ni(t)) \over dt}$

电流 = 电子的流动。定义为电荷变化率

$I(t)={dQ(t) \over dt}$

理想电流源

理想电压源是电子学的基本元件，它在电路的一部分中产生恒定电流，无论连接到它的是什么。由于它是理想的，因此不允许某些电路配置。

实际电流源，例如电池、电源、压电陶瓷片、发电机等，都具有内部源阻抗（与电源并联），这非常重要。