什么是收费?

电器工程 电脑 基本的 收费 图书
2022-01-24 07:04:17

我是一名高中生。我喜欢电脑和电子产品。几周前,我想打造自己的电子产品,但不幸的是,我对电子产品了解不多。所以,我决定学习。在到处搜索之后,我发现了大量的信息。没有什么,除了一件事,让我畏惧和恐吓的是电荷一词的含义?没有一本书说明它是什么意思。有人说这是事物的基本属性,只是它,没有进一步定义。而有些人甚至懒得说出来。维基百科上,它被定义为:

电荷是物质的物理特性,当它靠近其他带电物质时,它会受到力。

这个定义有点困难和混乱。同样,从All About Circuits网站教程中,我得到了不同类型的定义和理解。

从书本上,我知道我们对电荷仍然知之甚少,即使像斯蒂芬霍金爵士这样的伟大科学家也不了解它。这是正确的吗?如果不是,那为什么它写在书中(我的意思是书不是书),它的正确定义是什么?为什么大多数书籍没有定义什么是收费

4个回答

暂时保持简单(一旦你进入大学物理,这将被扩展),电荷是堆积的电子,或者你期望会有一些电子的缺乏。电子带负电荷,质子带正电荷。正常原子与质子具有相同数量的电子,因此没有净电荷。

在某些原子上,外部的少数电子有些“松散”。当你有一大堆这些原子彼此相邻时,就像铜线中的铜原子一样,这些松散的电子可以在相邻原子之间跳跃。但是,如果它们跳得太远,它们会在它们离开的地方留下正电荷(因为负电荷消失了),在它们所在的地方留下负电荷。这种电荷的不平衡会产生一个电场,您可以将其视为推动和拉动电子的力场。电子被拉向正电荷并被负电荷推开。因此,该电场不会让电子离开一个位置并在几个原子空间内堆积在另一个位置。

电压源,如电池,是产生电场的东西。如果将电池的另一端连接到该铜线的另一端,其中包含所有有点移动的电子,则平均可以使所有电子从导线的负电压端移动到正电压端。为了保持施加在电线上的电场,电池会将从电线 + 端流出的电子泵回电线的 - 端,在那里它们再次在铜原子之间跳跃并再次到达 + 端.

电子的质量运动称为电流,即电荷流动。这很像河流中的水流是许多小水分子在流动。由于一个电子的电荷非常非常小,在我们人类的尺度上几乎没有用处,我们使用一种称为库仑的电荷单位。但是,库仑只是经过校准的电荷堆。事实上,它的价值约为 6.24 x 10 18 个电子电荷。实际上它是-6.24 x 10 18 个电子,因为我们任意确定电子带有负电荷。

再次为了在人类规模上保持数字范围更好,我们以安培为单位测量电流,这是每秒流动一库仑的电荷。因此,如果您有 1 安培(有时是“Amp”或官方缩写“A”)在导线中从左到右流动,那么实际上每秒有 6,240,000,000,000,000,000 个电子从沿着该导线的任何一点从右到左流动。

现在您已经基本了解电荷和电流是什么,忘记带负电荷移动的电子。其余的电子设备都建立在安培和库仑之上。将其视为您将从这里开始使用的电流和电荷的概念单位。这些碰巧(通常)基于实际的负电荷这一事实是无关紧要的,只会引起混淆。

所以现在让我们回到导致电线中产生电流的电池。电池实际上只是一个充电泵。换句话说,它可以使电流。然而,这里还有一个重要的指标,那就是电池的推动力。一个电池可能比另一个电池更能推动充电,就像一个水泵可以产生比另一个更高的压力一样。正是这种压力使电场使电荷移动,这就是电流。该电压以伏特为单位测量。电池可以产生的伏特越多,流过相同电阻的电流就越多。这就像更高压力的水泵可以使更多的水流过相同尺寸的喷嘴。

那么我们如何关联电压、电流和电阻呢?正如您可能看到的那样,更大的电压(压力)会产生更多的电流(流量),但更大的电阻(更小的喷嘴)会产生更少的流量。用数学的方式来表达:

  电流=电压/电阻

这也通过重新排列这个方程为我们提供了阻力的定义:

  电阻=电压/电流

电阻的概念在电子产品中出现了很多,因此我们有一个专门用于测量它的特殊单位,称为欧姆实际上,欧姆定义为:

  欧姆 = 伏特 / 安培

我们对所有这三个数量都有简短的缩写,因为几乎所有的电子产品都是基于它们的。伏特缩写为“V”,安培缩写为“A”,欧姆缩写为希腊字母“Ω”。

这个与电阻、电压和电流相关的方程是电子学的基石,被称为欧姆定律,以第一个提出它的人的名字命名。

让我们回到我展示的第一种形式的欧姆定律,它告诉我们我们得到了多少电流:

  物理量:电流 = 电压
  /电阻 常用单位:安培 = 伏特 / 欧姆,或 A = V/Ω

这已经很重要了。在继续之前,试着把你的想法包起来。在这里提出问题,因为您需要了解这一点。一旦你得到这个,我们就可以继续各种很酷的东西。

正如阿里所说,电荷是粒子的一种属性(或特性或特征)。粒子可以是原子,也可以只是原子的一部分,如电子或质子。

不幸的是,我们不能真正说明为什么粒子具有这种特性,或者是什么导致了这种特性的存在。我们只能描述我们观察到的关于这个属性的一些事情,我们称之为charge

  • 电荷有两种类型,我们任意标记为“正”和“负”。

  • 正电荷以我们可以测量的力相互排斥,负电荷相互排斥,相反的电荷相互吸引。

  • 我们发现原子的某些成分称为“质子”和“电子”,它们总是分别带正电和负电。

  • 电荷是守恒的。这意味着,在我们尝试过的所有实验中,封闭系统中正负电荷量的差异在实验结束时与实验开始时相同,因此我们认为这是宇宙中所有封闭系统都是如此。

尽管我们不知道电荷是什么或它最初来自哪里,但对它的作用的描述足以让我们预测很多有用的东西,并制造出很多有用的工具,比如收音机和计算机。

奥林的回答非常好。我想补充一点,一个类比可能会有所帮助。

(为了这个类比的目的,让我们忽略牛顿之后的一切。广义相对论和希格斯玻色子很有趣,但无助于理解电荷。)

你可能对质量有本能的理解,特别是引力质量但它是什么?

引力质量是物质的一种特性,当它靠近其他有质量的物质时,它会产生一种叫做引力的力。原子的单个质量非常非常小,但我们有很多,它们加起来确实可以形成非常大的质量。

尽管所有原子的质量都很小,但有些原子的质量比其他原子大得多。如果你有一袋氢和一袋铅,它们的原子数相同,那么其中一个的质量会比另一个大得多。

一个大质量物体如何影响另一个物体的数字描述称为引力场如果你想象一个大质量——比如地球——想象一个很小的质量——比如一个滚珠轴承——神奇地悬浮在地球上方的某个点,如果你突然神奇地让它移动,它会以特定的方向——朝向地球的中心。想象一下地球被一圈微小的箭头所包围,所有的箭头都指向滚珠轴承下落的方向。箭头的长度是拉动滚珠轴承的力度:在地球表面附近非常坚硬,几乎没有超过月球的轨道。那个箭头的“场”就是地球的引力场。

电荷与引力质量非常相似。像质量一样,它是物质的基本属性。像质量一样,它使两个物体在它们之间经历一种力。就像质量一样,就像某些物质比其他物质更大一样,某些物质也比其他物质更倾向于产生电荷。就像质量一样,你可以取一个大的电荷源,想象一个围绕它的箭头场,告诉你放在那里的一个小电荷的方向和强度。那是静电场

那么电荷和质量如何不同?电荷和质量之间的主要区别是:

(1) 质量只有一种,电荷有两种。所有质量都被所有其他质量吸引。像电荷排斥,不像电荷吸引。

(2) 充电力远大于重力。在你的头发上擦一个气球,然后把它贴在天花板上。气球中的电荷足以克服地球大小的物体的吸引力!(尽管不可否认,距离是相关的。你的气球距离地球中心数千米,并且非常靠近天花板。)与电荷之间的力相比,质量之间的力小得离谱。

(3) 与质量相比,电荷非常容易四处移动。电荷通过导体的运动是光速的很大一部分。(单个带电粒子的运动可能很慢;可以将其想象为打开连接到已经装满水的很长软管的水龙头。将水从软管的业务端喷出的压力波在软管中的传播速度比在软管上传播的速度要快得多。从水龙头里流出的水确实如此。)

电荷是物质的物理特性,当它靠近其他带电物质时,它会受到力。

听起来对我来说是一个很好的定义。引用理查德·费曼的话:

“我们无法准确地定义任何事情!如果我们试图这样做,我们就会陷入哲学家的思想麻痹状态,他们彼此相对而坐,一个人对另一个人说,'你不知道你在说什么!' 第二个说‘你说的知道是什么意思?你说的说话是什么意思?你说的是什么意思?

不过更严重的是;在经典物理学中有两个重要的力量。你可能非常熟悉的万有引力。这就是太阳在银河系中公转的原因,也是地球公转的原因,也是中国人不从地球上掉下来的原因。您可以使用以下方法计算两个物体之间的引力

Fgrav=Gm1m2r2,
在哪里G是一个常数m1, 和m2是两个物体的质量,并且r是它们之间的距离。电力你可能不太熟悉,但事实证明它是我们可以看到的原因,我们有触觉的原因,以及我们可以制造 iPhone 的原因。对于两个带电荷的物体,例如电子,您可以计算它们之间的力
Felec=Cq1q2r2
在哪里C是一个常数,q1q2物体的电荷r是它们之间的距离。

看看那里的对称性!电荷之于电力就如同质量之于万有引力!有一些不对称性,例如电荷有正负两种口味,而质量只能是正的,但现在不要担心。

祝你的项目好运!