模电基础学习
模拟电路基础
计算机工作原理
用电去控制电，这是计算机工作的核心原理。
电学基础
软件编程更新迭代特别的快，而硬件的学习可能很多年都没有变化，越老越吃香。电路设计好比老中医，学会一个套路就可以用一辈子，因为电路设计是基于物理学原理一直都没有变化过，现在最常用的芯片设计，硬件电路描述语言verilog是上个世纪80年代的语言。
电流
什么是电流？
原子
世间万物都是由原子构成的，一个最简单的原子模型可以简化成带正电荷的原子核在中央，周围环绕由若干个带负电的电子。同性相斥、异性相吸。这是最朴素的法则。
原子与电荷
原子核带正电，吸引带负电的电子，电子带负电之间又互相排斥。绝大多数的固体材料，它们的原子核核电子靠的近是稳定的。就像是这个用木头制成的桌子一样。这个木头里面的原子核和电子就像蜂巢一样的稳定。
但是在金属固体里面，比如铜，电子离原子核较远，可以自由移动。由于原子核原地不动，所以才能保证材料的结构稳定，电子可能会在原子之间迁移跳动。
电流的产生
简化模型，我们假设生产了一根厚度只有一个原子的导线。
示意图为了简化，每一个原子核只画了一个电子。原子核是稳定的，电子是可移动的。假设1号带负电荷的电子不老实，他往右移动，会导致2号电子往3号的方向挤，3号电子也跟着往右边移动。（电子移动的速度是很慢的，但是电场的传播速度是光速）
类似一辆挤满人的公交车，前门进去一个，后门就挤出来一个。
电学的第一个概念，电流
电流的单位安培（A）
1秒内有6.2415093 x 10^18 个元电荷通过横截面的电流，就是1A电流类似理解可以理解成水管的流量，这就是常见的电流大小。
电路与电池
电路就是电路导通的道路，电池是一种特殊的通过化学反应产生能量的装置，电池正极，吸收电子，电池负极发生电子。
一个电池和灯泡组成
电池负极会发出电子，推着电子经过电灯泡回到电池的正极。
大量的电子在经过某些特殊的材料时，会发热和发光，这就是电灯泡的原理。
电流的方向
两百年前发现电的科学家都认为，电流是从正极流向负极的，因此所有的物理电学公式都是基于这个假设设计的，但是真实电子流的方向和电流的方向是相反的。不过这个方向不影响计算的结果。后面的学习都会按照传统电学电流从正极流向负极的方式来讲解。
AC和DC（交流电和直流电）
AC是交流电
1.交流电的电流方向随时间变化。
2.电荷会在正、负两个方向上流动，周期性的交替反向。
3.交流电通常是通过电网供应的电力。
4.交流电用于各种大型的较大功耗的电器设备和机械设备。（如：电视、电冰箱、微波炉、电动汽车的电机）
DC是直流电
1.直流电是指电流方向不变的电流。
2.电荷始终在同一个方向上流动。
3.直流电通常由电池或者其他直流电源供应。
4.直流电常用于需要稳定电压和恒定方向的小型设备中。（如：手机、电动自行车等）
直流电和交流电的对比
直流电和交流电的主要区别在于电流的方向和性质。直流电的电流方向不变，而交流电的电流方向随时间周期性变化。直流电常用于需要恒定电压和电流方向的设备，而交流电通常用于各种电器设备和机械设备中。
开路和闭路
"Open circuit"和"Close circuit"的区别在于电路中开关的状态是否闭合，这直接影响了电路中的电流是否能够流通，从而影响电路中的电器设备是否能够正常工作。
开路Open circuit
当电路中的开关处于断开状态，电路就处于"Open circuit” (开路)状态。在这种状态下，电流无法流通，电路中的电器设备也无法工作。
闭路close circuits
当电路中的开关处于闭合状态，电路就处于"Close circuit” (闭路)状态。在这种状态下，电流可以在电路中流通，电器设备也可以正常工作。
电压
电压就是电势能
什么是势能呢？势能是物理学描述的能量类型，说明物体具备的能量。
电压又称电势能，我们初中都学过弹性势能。看这是我的橡皮筋，我把他拉开，他就具备了弹性势能，具备了一种能量。如果我释放橡皮筋，刚才的弹性势能就转换成了纸团的移动的动能。
电压，电势能是指电子在电路中的动能。单位通常为伏特（V)。电压是电力系统中的一种重要概念，它决定电流流动的强度。电压越高，电子移动的越快，电流就会越大，而电压越低，电流就会越小。
小实验（电压与电机的转速）
实验材料：直流电机、可调直流电源、LED灯
图：可调直流电源
图：电机通电
图：点亮LED灯
实验结论
升高电压LED会更亮，电机会转的更快
升高电压后，就会产生更大的电流，通过的电流变大了，LED就会更亮一些，电机也会转的更快一些，但是电压不能无限增大，过大的电压会产生过多的电流，导致LED和电机烧毁。
电阻和欧姆定律
电压产生电势差，推动电流的流动。
阻碍电流的流动就是电阻
电阻是电子学中的基本概念，它是指电流经过导体时阻碍电流流动的程度。电阻的单位是欧姆。
电压，电阻和电流之问的关系有一个非常有意思的图片，大家可以看一下。
欧姆定律
欧姆定律是电学中的基本定律之一
它描述了电流和电压之间的关系。欧姆定律的公式为：I=U/R，其中I是电流，U是电压，R 是电阻。这个公式表明，在电阻不变的情况下，电压和电流成正比。
欧姆定律测试题
一起来算一算吧
1. 一条电路中有一个电阻为2欧姆，电流为3安培，求该电路的电压。
2.一个电路中有两个电阻分别为4欧姆和6欧姆，电流为2安培，求该电路的电压。
3.一个电路中有三个电阻，分别为3欧姆、4欧姆和5欧姆，电压为12伏特，求电路中的总电流。
4.一个电路中有两个电阻，分别为3欧姆和6欧姆，总电压为15伏特，求电路中的总电流。
5.一个电路中有三个电阻，分别为2欧姆、3欧姆和5欧姆，总电流为5安培，求电路中的总电压。
欧姆定律的计算
常见的串联电路和并联电路
思考题
电阻阻值计算
在设计电路时经常要计算电阻需要选用多大的
查阅数据手册，我们知 LED 最大电流是20ma，如果我们使用9V的电池接 LED灯，我们需要串联多少欧姆的电阻？
计算步骤
进入立创商城查找LED灯（LED灯编号为C5334401）的数据手册：
下载数据手册PDF：
FORWARD VOLTAGE（正向电压）这个LED的电压范围是2V～2.6V，工作电流是20mA也就是0.02A（1A=1000mA）
电压还是电流杀死人
讨论问题，是高电压会杀人还是大电流会杀人？
根据美国国家工作安全与健康研究所NIOSH (Natio