物理学习指南/电子学

电子学是应用电磁理论（和量子理论）来构建能够执行有用任务的设备，从简单的电加热器或灯泡到复杂的强子对撞机。

电子学；电子学的组成部分

电子学

简介

为了讨论电子学，我们需要电学的基本概念：电荷、电流（电荷的流动）和电势（两个地方之间的势能差）。请确保在继续之前熟悉这些概念。

电路

电子学的兴趣点在于电路。电路由连接元件的导线组成。典型的元件是电阻器、电压源。为了维持恒定的电流，需要持续消耗化学能或机械能。

伏特电池是电路的常见电动势电源。它主要由两个极板组成，一个正极铜板和一个负极锌板。需要注意的是，这两个极板浸泡在稀硫酸中。当开关打开或电路闭合时，锌与它所处的稀硫酸发生反应。可以观察到，此时施加到电路的电动势被认为是在锌电池的表面上从化学能转化为电能。当电动势从化学能转化为电能时，电动势会通过稀硫酸流动。然而，使用伏特电池或电池时会遇到一些缺点。当电路闭合时，氢气泡会在铜板表面同时积累，从而降低施加到所讨论电路的总电动势。电动势源在从锌板流向铜板并穿过稀硫酸时所遇到的阻力被称为内阻。因此，伏特电池使用稀硫酸而不是浓硫酸，以降低存在于电动势源内部的内阻。

电路可以是开路，当存在断路，电流无法流动时；也可以是闭路，当电流可以流动时。这些定义使我们能够有效地讨论电子学。

直流电和交流电

当电子在特定介质中以直线方式流动，而不会在其平均位置上振荡时，则称为直流电。这种直流电被用于几乎所有电子元件中。另一方面，交流电顾名思义，电子会来回交替，因此会产生大量电能。交流电主要用于减少电子浪费并在一次传输中传递大量能量。

欧姆定律

如果 'V' 是加在导体两端的电压差，'I' 是流过导体的电流，则 'I' 与 'V' 成正比。V = I x R

基尔霍夫定律

基尔霍夫定律通常适用于直流 (DC) 电路，但在处理变化的电流和电压时失效，例如交流电 (AC) 或与电容器、电感器 和天线 结合使用的信号处理。

基尔霍夫电流定律

流入和流出电路中任何一点的所有电流之和等于零。

$\sum _{k=1}^{n}I_{k}=0$

它基于电流仅在导体内流动的假设，以及每当电流流入导体的一端时，它立即从另一端流出的假设。

基尔霍夫电压定律

电路回路中所有电压之和等于零。

$\sum _{k=1}^{n}V_{k}=0$

该定律基于一个假设：没有变化的磁场穿过闭合回路。

功率

p=所做的功/所用时间 p=I*V (电流 * 电压) 也可以使用欧姆定律推导出 P 的其他公式，例如 P = IR^2，因为 V=IR，可以代入得到 P= I * (IR)，另一个公式是 P = V^2/R。

串联电阻

在串联电路中，随着更多电阻的加入，电阻增加。每个电阻都会对电荷流动的限制进行增加。电池的电流与总电阻成反比。等效（总）电阻可以通过将电阻相加来计算。R$eq$=R$1$+R$2$+R$3$+--------

并联电阻

1/R = 1/R1+1/R2+1/R3+......

电容器

$C={Q \over V}$

$C_{\rm {series}}=\sum _{n}{1 \over C_{n}}={1 \over C_{1}}+{1 \over C_{2}}+{1 \over C_{3}}+\cdots +{1 \over C_{n}}$

$C_{\rm {parallel}}=\sum _{n}C_{n}=C_{1}+C_{2}+C_{3}+\cdots +C_{n}$

半导体

$I={\frac {Q}{T}}$

电流是电荷流动速率。

$I$ = 电流 [安培 - A]
$Q$ = 电荷 [库仑 - C]
$T$ = 时间 [秒 - s]

$V=IR\$

howstuffworks.com

电压等于电流乘以电阻。

功率等于电压和电流的乘积。

电子学是电流通过硅和锗等半导体器件的流动。

半导体器件是指在较高温度下表现得像导体一样的器件。

晶体管、二极管、可控硅是常见的电子器件。