关于电的知识

远在2500多年前，古希腊人就发现用毛皮磨擦过的琥珀能吸引一些像绒毛、麦杆等一些轻小的东西，他们把这种现象称作“电”。

公元1600年，英国医生吉尔伯特（1544～1603）做了多年的实验，发现了“电力”，“电吸引”等许多现象，并最先使用了“电力”、“电吸引”等专用术语，因此许多人称他是电学研究之父。在吉尔伯特之后的200年中，又有很多人做过多次试验，不断地积累对电的现象的认识。1734年法国人杜伐发现了同号电相互排斥、异号电相互吸引的现象。1745，普鲁士（德国的前身）的一位副主教克莱斯特在实验中发现了放电现象。

18世纪中叶，在大洋彼岸的美国，大电学家富兰克林又做了多次实验，进一步揭示了电的性质，并提出了电流这一术语。他认为电是一种没有重量的流体，存在于所有的物体之中。如果一个物体得到了比它正常的份量更多的电，它就被称之为带正电（或“阳电”）；如果一个物体少于它正常份量的电，它就被称之为带负电（或“阴电”）。所谓放电就是正电流向负电的过程。富兰克林的这一说法，在当时确实能够比较圆满地解释一些电的现象，但对于电的本质的认识与我们现在的“两个物体互相磨擦时，容易移动的恰恰是带负电的电子”的看法却是相反。

富兰克林对电学的另一重大贡献，就是通过1752年著名的风筝实验，“捕捉天电”，证明天空的闪电和地面上的电是一回事。他用金属丝把一个很大的风筝放到云层里去。金属丝的下端接了一段绳子，另在金属丝上还挂了一串钥匙。当时富兰克林一手拉住绳子，用另一手轻轻触及钥匙。于是他立即感到一阵猛烈的冲击（电击），同时还看到手指和钥匙之间产生了小火花。这个实验表明：被雨水湿透了的风筝的金属线变成了导体，把空中闪电的电荷引到手指与钥匙之间。这在当时是一件轰动一时的大事。一年后富兰克林制造出了世界上第一个避雷针。

电流现象的研究，对于人们深入研究电学和电磁现象有着重要的意义。最早开始电流研究的是意大利的解剖学教授伽伐尼（1737－1798）。伽伐尼的发现源自于1780年的一次极为普通的闪电现象。闪电使伽伐尼解剖室内桌子上与钳子和镊子环连接触的一只青蛙腿发生痉挛现象。严谨的科学态度，使他没有放弃对这个“偶然”的奇怪现象的研究。他花费了整整12年的时间，研究象青蛙腿这种肌肉运动中的电气作用。最后，他发现如果使神经和肌肉同两种不同的金属（例如铜丝和铁丝）接触，青蛙腿就会发生痉挛。这种现象是在一种电流回路中产生的现象。但是，伽伐尼对这种电流现象的产生原因仍然未能回答，他认为蛙腿的痉挛现象是“动物电”的表现，由金属丝构成的回路只是一个放电回路。

伽伐尼的看法在当时的科学界中引起了巨大的反响，但是，另一位意大利科学家伏打（1745～1827）不同意伽伐尼的看法，他认为电存在于金属之中，而不是存在于肌肉中，两种明显不同的意见引起了科学界的争论，并使科学界分成两大派。

1800年春季，有关电流起因的争论有了进一步的突破。伏打发明了著名的“伏打电池”。这种电池是由一系列圆形锌片和银片相互交迭而成的装置，在每一对银片和锌片之间，用一种在盐水或其他导电溶液中浸过的纸板隔开。银片和锌片是两种不同的金属，盐水或其他导电溶液作为电解液，它们构成了电流回路。这是一种比较原始的电池，是由很多银锌电池连接而成的电池组。但在当时，伏打能发明这种电池确是很不容易的。

伏打电池的发明使人们第一次获得了可以人为控制的持续电流，为今后电流现象的研究提供了物质基础，也为电流效应的应用打开了前景，并很快成为进行电磁学和化学研究的有力工具。

1. 电路基础知识 --电路
电路---是指由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路，称其为电路。直流电通过的电路称为“直流电路”;交流电通过的电路称为“交流电路”。
电路的组成---电路由电源、负载、连接导线和辅助设备四大部分组成。电源提供电能的设备。电源的功能是把非电能转变成电能。负载在电路中使用电能的各种设备统称为负载。负载的功能是把电能转变为其他形式能。导线连接导线用来把电源、负载和其他辅助设备连接成一个闭合回路，起着传输电能的作用。辅助设备用来实现对电路的控制、分配、保护及测量等作用。
电路的作用---实现电能的传输、分配与转换;实现信号的传递与处理。
电路模型- -在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研究，通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，即用抽象的理想电路元件及其组合近似的代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
2. 电路基础知识 –电流
电流--是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量。电流分直流和交流两种，电流的方向不随时间的变化的叫做直流，电流的大小和方向随时间变化的叫交流。
电流单位及换算--单位是安培，简称“安”，符号“A”。
1A= mA= uA= nA= pA
电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够的，规定以正电荷移动的方向为电流的真实方向。列写电路方程时，电压、电流的正、负是以电流图上预先假定的参考方向为依据的，若计算结果为正值，说明电压、电流的真实方向与参考方向相符，否则相反。
3. 电路基础知识 –电压、电动势
电压----也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。需要指出的是，“电压”一词一般只用于电路当中，“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。
电压的单位----在国际单位制中的主单位是伏特，简称伏，用符号V表示。伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1 V = 1 J/C。
电动势(E)----表示电源特征的一个物理量，电源中非静电力对电荷作功的能力，称为电动势，在数值上等于非静电力把单位正电荷从电源低电位端b经电源内部移到高电位端a所作的功。
电动势的大小----等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。
电路的基本元素是元件，电路元件是实际器件的理想化物理模型，应有严格的定义。电路中研究的全部为集总元件，电路元件的端子数目可分为二端、三端、四端元件等。电路中最基本的几个元件是电阻、电容和电感。下面我们依次简单介绍一下这几种基本元件。
5. 电路基础知识 --电阻、电容和电感
电阻----英文名称为Resistance，缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。导体的横截面积，材料，长度可改变导体电阻的大小，有时温度也同样可以影响其大小。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。
电容----指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C，国际单位是法拉(F)。电容也是电容器的俗称。电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。
电感----是用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一。电感是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝，它在电路中用字母“L”表示，主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。

在2500多年前

朝代

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