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电流是电荷沿导线流动的量,单位为安培(A);电压是推动电荷流动的力(电位差),单位为伏特(V);电阻是阻碍电流流动的程度,单位为欧姆(Ω)。若将电压比作水位高低差,电流比作水流量,电阻比作管道的狭窄程度,便更容易理解。
欧姆定律是表示电压(V)、电流(I)、电阻(R)三者关系的公式,表达为V=IR(电压=电流×电阻)。利用这一公式,已知电压和电阻时可求出电流(I=V/R),反之也可计算所需的电阻值,这是设计和分析电路时的基础计算。
串联电路只有一条电流通路,因此所有元件通过的电流相同,但总电阻等于各电阻之和,若其中一个元件断开,整个电路都会停止工作。并联电路中电流分成多条支路流动,各元件两端电压相同,即便某个元件损坏,电流仍可通过其他路径继续流动,因此家用插座大多采用并联方式连接。
电流要流动,必须形成一个不间断的回路,即闭合电路(闭环电路):从电源(如电池)的正(+)极出发,经过导线和电气元件,再返回负(-)极。若关闭开关或导线断开,电路就会变成开路(断开电路),电流无法流动,灯泡等设备也会随之熄灭。
保险丝是一种安全装置,当电路中流过超过额定值的过大电流时,内部细小的金属丝会因发热而自行熔断,从而切断电路、防止火灾;断路器(断路开关)则是在感应到过电流时,内部开关自动跳闸切断电路,与保险丝不同的是,在排除故障原因后,只需用手重新扳上开关即可再次使用。
电气设备单位时间内使用的电能量称为功率,单位为瓦特(W),功率(P)等于电压(V)与电流(I)的乘积(P=VI)。例如,一台在220V插座上通过1A电流的微波炉,其功率即为220W,这个数值越大,影响电费的耗电量也就越大。
从智能手机充电器到家中的插座,我们身边所有的电子设备都是基于电路运作的。了解电流·电压·电阻之间的基本关系以及电路的构成方式,就能从原理上理解为什么灯泡不亮,或为什么在一个插排上插太多设备会有危险。
电路中消耗的功率,是电能转化为热能或光能等其他形式的过程。如果您好奇能量在转化形式的同时如何保持守恒的原理,请参阅理解能量守恒定律。
大多数采用并联方式连接。这是因为并联连接能使所有插座和照明设备获得相同的电压(220V),而且即便一个设备发生故障,其他设备也能继续正常工作。
根据欧姆定律(I=V/R),在电压恒定的情况下,电阻越大,流过的电流量就越小。这是因为电阻表示的正是阻碍电流流动的程度。