电路的基本概念

🏠 首页 《无线电》杂志 1979年 🔗 第3期 🔗 第30页 分类:电子管、半导体和其他元件 🔗 宋东生 🔗, 颜超 🔗, 张学志 🔗

导体、绝缘体与电路

假如世界上一切物质都是能够传导电流的导体,甚至连空气也不例外,那将会是什么样子呢?电荷将会象气体分子一样扩散开来,不要说摩擦电,就连发电机或电池发出的电流,也会源源不断地向四周溢流,这样也就根本谈不上对电的控制和使用了。

又假如世界上一切物质都是绝缘体吧,同样会使人大伤脑筋。因为,人们就连个通电的方法也找不到,更不要说使用电了。

幸亏有各种导体和绝缘体,才能在需要通电的地方,用导体来连接构成通路;而在不需要通电的地方,就用绝缘体隔断电的去路。实际上象金属导线和金属极板等导体是不能孤零零地单独使用的,总是需要用绝缘的物件来支撑或固定住,这样才能让电流在一定的路径里流通,而不致于发生漏电现象。

电流的通路

大家对手电筒都比较熟悉吧!它有一个小灯泡,通过金属导线和开关,与干电池相连接(图1)。把开关合上,小灯泡就亮了;把开关断开,小灯泡就熄灭。这正说明只有在闭合的通路里才能有电流流通。这种闭合的电流通路,叫做电路或回路。

图1
图1 🔍原图 (402×312)

电荷在电路中流通的情况,可以用水的流动情况作比喻来解说(图2)。水的源头是贮水池,电流的源头是电源。任何一种电源都有两个电极,一端叫正极,它能吸引电路中的电子;另一端叫负极,它能向电路输送大量的电子。在闭合的回路里,电流从电源的正极出发,经过外电路流回电源的负极。如果电流在某个地方通不过去了,那一定是由于前面有绝缘的物体阻塞了通路。在电流经过的路径上,只要有一段是绝缘体,整个回路里就不再有电流(图3)。

图2
图2 🔍原图 (690×342)
图3
图3 🔍原图 (317×242)

从水流的难易来看电阻

电流在导体中流动,并不是畅通无阻的。导体对电流有一定的阻力,这阻力叫做电阻。电阻的大小和什么因素有关呢?为了回答这个问题,我们还来看一下水流的例子(图4)。河床的宽窄和深浅对水流的影响,与导体的粗细程度对电流的影响十分相象。另外,河流的长度和弯曲程度,河底的淤积情况等等对水流的影响,与导体的长度及其原子结构对导电性能的影响也十分相象。这样看来,导体越粗越短,它的电阻也就越小;反之,导体越细越长,它的电阻也就越大。不同材料的导体,即使长短粗细都一样,它们的电阻大小也可能会有相当的差别。导体的电阻,是从数 量上衡量物体导电能力的一种尺度。可是,有时为了把电路里的电流限制在一定的范围内,也常常人为地接入具有适当电阻的物体。

图4
图4 🔍原图 (347×476)

需要指出,即使是导电性能良好的铜导线,它也是具有一定电阻的;而绝缘性能很强的塑料,它的电阻也不可能是无穷大。绝缘体受潮以后,电阻变小。如果我们用湿手去触摸电气用具,无意中就会有触电的危险(图5)。

图5
图5 🔍原图 (409×390)

电路的组成

为了了解电路是怎样组成的,我们再回过头来研究手电筒的电路(图1)。这里,干电池是供给电能的源泉,叫做电源;小灯泡是把电能变成热能和光能的消耗电能的设备,叫做负载;电源和负载之间通过导线连成闭合回路。电源、负载和连接导线是构成任何一个电路所必不可少的(图6),(图7)。

图6
图6 🔍原图 (490×207)
图7
图7 🔍原图 (335×262)

电流在电路里流通,与人体内的血液循环系统十分相似。在人体中,心脏将血液输送到各个器官。心脏是使血液具有一定压力的原动力,因此心脏就相当于电路中的电源。由心脏向外输送血液的“导线”是动脉血管,而使血液返回心脏的“导线”是静脉血管。大脑和四肢等器官和脏器接受血液所提供的氧气和营养,因此相当于电路中的负载。

电路图上的符号

图1所示的电路,是按照实物原样画出来的,它很直观,使人一目了然。可是实际的电子线路往往是由成百上千个元器件所组成的,对于这些复杂的电路,如果都要一个个画出每个元器件的外形,就不胜其烦了。所以,工程上的电路图中一般都采用统一规定的电路符号来表示电路的各个组成部分。图1的电路如果用电路符号来表示,就可以画成图8的形式。

图8
图8 🔍原图 (258×259)

电路中常用的部分符号列在图9中。以后我们还要陆续介绍一些新的符号。熟悉了这些符号,我们就能更容易地理解各种实际电路图的含义。(张学志 颜超 宋东生编译)

图9
图9 🔍原图 (831×1226)