Для простоты (когда вы перейдете к физике в колледже, это будет расширено), заряд - это скопившиеся электроны, или отсутствие электронов там, где вы ожидаете, что они будут. Электроны имеют отрицательный заряд и протоны положительный заряд. У нормального атома столько же электронов, сколько у протонов, поэтому нет чистого заряда.
На некоторых атомах несколько внешних электронов несколько «ослаблены». Когда у вас есть целая куча этих атомов рядом друг с другом, как атомы меди в медной проволоке, эти свободные электроны могут прыгать между соседними атомами. Однако, если они прыгают слишком далеко, они оставляют положительный заряд (поскольку отрицательный ушел) там, где они ушли, и отрицательный заряд там, где они находятся. Этот дисбаланс зарядов создает электрическое поле , которое можно рассматривать как силовое поле, которое толкает и тянет электроны. Электроны притягиваются к положительным зарядам и отталкиваются отрицательными. Следовательно, это электрическое поле не позволит электронам покинуть одно место и накапливаться в другом в течение нескольких атомов.
Источник напряжения, такой как батарея, создает электрическое поле. Если вы подключите противоположные концы батареи к противоположным концам этого медного провода со всеми несколько подвижными электронами в нем, вы можете получить в среднем все электроны для перемещения от конца отрицательного напряжения провода к концу положительного напряжения. Чтобы поддерживать электрическое поле, приложенное к проводу, батарея затем качает электроны, которые стекают с + конца провода обратно на - конец провода, где они снова перепрыгивают между атомами меди и снова оказываются на + конце ,
Движение массы электронов называется током , по которому течет заряд. Это очень похоже на течение в реке, где течет множество маленьких молекул воды. Поскольку заряд одного электрона очень мал и малопригоден для человеческого масштаба, мы используем единицу заряда, называемую кулоном . Тем не менее, кулон - это просто калиброванная куча заряда. На самом деле, это стоит около 6,24 х 10 18 электронных зарядов. На самом деле это -6,24 x 10 18 электронов, так как мы произвольно решили, что электроны имеют отрицательный заряд.
Опять же, чтобы сохранить диапазон чисел лучше в человеческом масштабе, мы измеряем ток в амперах , который представляет собой один кулоновский заряд, протекающий каждую секунду. Таким образом, если в проводе слева направо течет 1 Ампер (иногда «Ампер» или официальная аббревиатура «А»), то на самом деле 6 240 000 000 000 000 000 электронов текут справа налево в секунду за любую точку этого провода.
Теперь, когда у вас есть базовое представление о заряде и токе, забудьте об электронах, движущихся со своими отрицательными зарядами. Вся остальная электроника построена на усилителях и кулонах. Думайте об этом как о концептуальных единицах тока и заряда, которые вы будете использовать с этого момента. Тот факт, что они (как правило) основаны на фактических отрицательных зарядах, не имеет значения и просто вызывает путаницу.
Итак, теперь давайте вернемся к той батарее, которая вызвала ток в нашем проводе. Батарея - это просто насос для зарядки. Другими словами, это может сделать текущий. Тем не менее, есть еще одна метрика, которую важно упомянуть, это то, насколько сильно батарея может толкать. Одна батарея может сильнее давить на зарядку, чем другая, точно так же, как один водяной насос может создавать более высокое давление, чем другой. Именно это давление заставляет двигаться электрическое поле, то есть ток. Это электрическое давление измеряется в вольтах . Чем больше вольт может выдавать батарея, тем больше тока она может протекать через то же сопротивление . Это так же, как водяной насос более высокого давления может пропускать больше воды через сопло того же размера.
Итак, как мы можем связать напряжение, ток и сопротивление? Как вы, вероятно, видите, большее напряжение (давление) создает больший ток (поток), но большее сопротивление (меньшее сопло) создает меньший поток. Чтобы выразить это математически:
ток = напряжение / сопротивление
Это также дает нам определение сопротивления путем перестановки этого уравнения:
сопротивление = напряжение / ток
Понятие сопротивления часто встречается в электронике, поэтому у нас есть специальный прибор для измерения, называемый Ом . На самом деле, Ом определяется как:
Ом = Вольт / Ампер
У нас есть короткие сокращения для всех трех из этих величин, так как почти вся электроника основана на них. Вольт сокращается до «V», Ампер - как «A», а Ом - с греческой буквой «Ω».
Это уравнение, которое связывает сопротивление, напряжение и ток, является краеугольным камнем электроники и называется Законом Ома , в честь парня, который впервые придумал его.
Давайте вернемся к первой форме закона Ома, которую я показал, которая говорит нам, какой ток мы получаем:
В физических величинах: ток = напряжение / сопротивление.
В общих единицах: Ампер = Вольт / Ом или А = В / Ом.
Об этом уже много нужно думать. Постарайтесь обдумать это, прежде чем идти дальше. Задайте вопросы здесь, как вам нужно, чтобы понять это. Как только вы получите это, мы можем перейти ко всем видам интересных вещей.