笔者之前在博客开的专栏是一些偏理论、数学的算法内容,作为计算机专业的学生,掌握一定的硬件、电子方面的知识也是非常有必要的,那么我们便从这本《电路和模拟电子技术》来初步涉及一些电子方面的基础理论知识。
首先我们来介绍电路当中的一些基本概念。
电流:
我们从生活出发,可能并不太贴切,用于引入电流的概念。我们有过静电的经历,那是我们最直观地接触“电”,如果感觉这还不太过瘾,我们还可以触摸电线来感受“电”(高危动作不要尝试),那么这两种对“电”的感觉显然是不同的,前者给人的感觉无非是微微发麻,但是后者却能让人感受到死亡的气息,如何表征这种差异呢?我们通常说,前者的电流较小而后者的电流很大,但是我们如何量化的描述这种大小关系呢?我们能够看到,电流的产生是由电荷的定向移动产生,我们形象化的去想象,电子是飞驰的汽车,汽车跑动过程中带动的气流形成了所谓的“电流”,那么是不是汽车跑的越快我们带动起来的“流”就越大呢?
通过这个层面的引导,我们似乎可以很合理引出对电流大小的定义了。
定义:单位时间内通过导体截面的电荷量多少,表示电流的大小。
通过定义,我们不难给出电流I的表达式。
I = Q/t
容易看到,上文中给出的表达式是基于电流恒定的,如果单位时间内通过导体横截面的电荷量q每时每刻都在变化呢?那么显然电流i也要每时每刻变化,那么结合微积分中的极限思想(这里给出一个模糊的描述,它本质体现了微分方程强大的描述自然的能力,等笔者进修完《微积分学教程》后,会继续补充),我们能够得到变电流下i的表达式:
i = dq/dt