物理學習指南/電子學

電子學是應用電磁理論（和量子理論）來構建能夠執行有用任務的裝置，從簡單的電加熱器或燈泡到複雜的強子對撞機。

電子學；電子學的組成部分

電子學

簡介

為了討論電子學，我們需要電學的基本概念：電荷、電流（電荷的流動）和電勢（兩個地方之間的勢能差）。請確保在繼續之前熟悉這些概念。

電路

電子學的興趣點在於電路。電路由連線元件的導線組成。典型的元件是電阻器、電壓源。為了維持恆定的電流，需要持續消耗化學能或機械能。

伏特電池是電路的常見電動勢電源。它主要由兩個極板組成，一個正極銅板和一個負極鋅板。需要注意的是，這兩個極板浸泡在稀硫酸中。當開關開啟或電路閉合時，鋅與它所處的稀硫酸發生反應。可以觀察到，此時施加到電路的電動勢被認為是在鋅電池的表面上從化學能轉化為電能。當電動勢從化學能轉化為電能時，電動勢會透過稀硫酸流動。然而，使用伏特電池或電池時會遇到一些缺點。當電路閉合時，氫氣泡會在銅板表面同時積累，從而降低施加到所討論電路的總電動勢。電動勢源在從鋅板流向銅板並穿過稀硫酸時所遇到的阻力被稱為內阻。因此，伏特電池使用稀硫酸而不是濃硫酸，以降低存在於電動勢源內部的內阻。

電路可以是開路，當存在斷路，電流無法流動時；也可以是閉路，當電流可以流動時。這些定義使我們能夠有效地討論電子學。

直流電和交流電

當電子在特定介質中以直線方式流動，而不會在其平均位置上振盪時，則稱為直流電。這種直流電被用於幾乎所有電子元件中。另一方面，交流電顧名思義，電子會來回交替，因此會產生大量電能。交流電主要用於減少電子浪費並在一次傳輸中傳遞大量能量。

歐姆定律

如果 'V' 是加在導體兩端的電壓差，'I' 是流過導體的電流，則 'I' 與 'V' 成正比。V = I x R

基爾霍夫定律

基爾霍夫定律通常適用於直流 (DC) 電路，但在處理變化的電流和電壓時失效，例如交流電 (AC) 或與電容器、電感器 和天線 結合使用的訊號處理。

基爾霍夫電流定律

流入和流出電路中任何一點的所有電流之和等於零。

$\sum _{k=1}^{n}I_{k}=0$

它基於電流僅在導體內流動的假設，以及每當電流流入導體的一端時，它立即從另一端流出的假設。

基爾霍夫電壓定律

電路迴路中所有電壓之和等於零。

$\sum _{k=1}^{n}V_{k}=0$

該定律基於一個假設：沒有變化的磁場穿過閉合迴路。

功率

p=所做的功/所用時間 p=I*V (電流 * 電壓) 也可以使用歐姆定律推匯出 P 的其他公式，例如 P = IR^2，因為 V=IR，可以代入得到 P= I * (IR)，另一個公式是 P = V^2/R。

串聯電阻

在串聯電路中，隨著更多電阻的加入，電阻增加。每個電阻都會對電荷流動的限制進行增加。電池的電流與總電阻成反比。等效（總）電阻可以透過將電阻相加來計算。R$eq$=R$1$+R$2$+R$3$+--------

並聯電阻

1/R = 1/R1+1/R2+1/R3+......

電容器

$C={Q \over V}$

$C_{\rm {series}}=\sum _{n}{1 \over C_{n}}={1 \over C_{1}}+{1 \over C_{2}}+{1 \over C_{3}}+\cdots +{1 \over C_{n}}$

$C_{\rm {parallel}}=\sum _{n}C_{n}=C_{1}+C_{2}+C_{3}+\cdots +C_{n}$

半導體

$I={\frac {Q}{T}}$

電流是電荷流動速率。

$I$ = 電流 [安培 - A]
$Q$ = 電荷 [庫侖 - C]
$T$ = 時間 [秒 - s]

$V=IR\$

howstuffworks.com

電壓等於電流乘以電阻。

功率等於電壓和電流的乘積。

電子學是電流透過矽和鍺等半導體器件的流動。

半導體器件是指在較高溫度下表現得像導體一樣的器件。

電晶體、二極體、可控矽是常見的電子器件。