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1、1 开关和保险丝一个电开关通常装在一个房间门附近的墙上。两条电线连到房间里的电灯上。开关被安装在它们当中的一个上。开关能使这种电线产生断路，然后灯熄灭。开关也能使电线的两个部分再连接起来，那么我们就得到了灯光。开关能控制许多不同的东西。小开关控制灯和收音机，因为这些开关承受不了大电流。大开关控制电炉。其它开关能控制电马达。2 计算机教室在一些学校里有一个计算机教室。例如，学生们能和一台计算机做他们的数学。计算机能在学生们前面的屏幕上显示问题，而学生用他们的键盘来回答问题。 这是一个女孩课程的一部分： 计算机：（显示在屏幕上）喂！你的名字和号码是什么？ 女孩： （压按键）玛丽，208。 计算机：
2、喂，玛丽！注意看这： 2x + 4y = 8 (2 个 x 加上 4y 等 2x - 4y = 0 (2 个 x 减去 4y 等于 0 女孩： （思考后）x=1; y=2 计算机：不对，再试。女孩： x=2; y=1 计算机：对了。很好，玛丽！现在看计算机认识玛丽。这不是她们的第一次课。计算机给了玛丽正确的课程，既不太快，也不太慢；并且计算机在同一时间里能为许多学生做这样的事。3 几乎可做每件事 一台计算机能做许多工作。它能高速的做成千上万的事情。例如，警察使用计算机。计算机存有关于交通的全部信息等。警察能在任何时间看到这些信息。如果一位警察在乡村发现一辆汽车，而在它的里面或附近没有人，那么计
3、算机能帮助他。它是谁的车？ 它从哪儿来？ 他可以问计算机这些事情。在计算机中有任何关于这辆车的信息吗？ 是的，几公里外的某人在两周前丢失了它。4 通 讯在电的基本意义上， “通讯 ”的术语是指用电的方法发送、接收和处理信息。三极管的发明使无线电的通讯成为了可能。通过发明和使用晶体管、集成电路和其它半导体装置，它后来成为更加广泛流传和完美。 一个现代化的通讯首先是关于核对、处理和发送之前的存贮；然后跟着实际的发送；最后我们接收。在远距离的通讯中，需要一个发射机来处理进来的信息，以便它适合发射和随后的接收。5 时间常数 当一个电压加在电容和电阻电路的端子上时，电容上的电压不会马上出现。电容器板要达
4、到完全充电需要时间。 电容器要成为完全充电的时间取决于电路电阻和电容的乘积。这个乘积（RC 或电阻乘以电容）被称为电容性电路的时间常数。这个 RC 时间常数给出了电压到达它最大值 63%（实际上 63.2%）时的时间（以秒计） 。时间常数越大，电容器达到它的最大电压的时间就越长。6 电 阻导体中的电流密度取决于电场 E 和导体的特性。一般来说，J 对 E 的依赖关系是相当复杂的。然而，有一些特殊材料它完全可以用一种正比例关系来表达。对这样的材料，E 和 J 的比率是一个常数。我们把一种特殊材料的电阻定义为电场和电流密度的比：即 电阻率是每单位电流密度的电场。一种“理想”的导体电阻率将是零。而一
5、种“理想”的绝缘体的电阻率无限大。金属和合金具有很低的电阻率，是最好的导体。7 串联电路如果几个电的元件（例如电阻）被连接在一起，那么在每一电阻上的电流是一样的，这些元件被称为处在串联电路中。分析一下由电池和三个电阻组成的最简单的串联电路。电流 I 导致了每一个电阻端子之间的电位差。即，V 1 = R1I， V2=R2I，和 V3=R3I 很清楚，这些电压的总和等于电池电动势，或 V=V1+V2+V3 上述的等式表明任何完整电路回路的电位差的代数和等于零。任何数量的电阻串联连接的等效电阻等于它们个别电阻的总和 8 电压，电阻和电流 电压是一种电路中的电位差。一种导体或一种绝缘体对电子流的阻碍被
6、称为电阻。 有两种电流：直流电（DC）和交流电（AC ） 。直流电是一种在导体中总是一个方向流动的电流。交流电是一种周期性变化其流动方向的电流。根据欧姆定律，我们知道电路中的电流等于电压除以电阻，换一句说，电流乘以电阻，我们得到电压。9 欧姆定律 欧姆在 1825 年发现：在三个基本电量之间存在着一种简单的相关性。即电阻，电流和电压。简单地说，电路中流过的电流与电压成正比，而与电阻成反比。这种叙述就是通常所说的欧姆定律。经常使用的是：通过使用字母给出更简单的欧姆定律。字母 I 表示电流，V 电压，和 R 电阻。 那么欧姆定律可以被写成：这种关系被认为是所有电工作中最重要的之一。然而，我们要记住
7、：这种关系适用于金属导体。10 导 体就象好的电导体一样，如金属也是热的良导体。不良导体例如陶瓷和塑料也是热的不良导体。在电传导中携带电荷的金属自由电子在热传导中也起着重要的作用。因此，我们想知道电导和热导之间的相关性。金属导体在常温下电流密度 J 正比于电场 E 是由 G.S.欧姆（ 1789-1854）发现的；同时被称为欧姆定律。服从欧姆定律的材料被称为欧姆导体，或线性导体。如果不服从欧姆定律的导体被称为非线性。11 电位差为了描述电场中充电的情况，要引入“电位差”的量。A 和 B 两点之间的电位差 VAB 定义为把电荷 q 从 A 带到 B 所做的功和电荷 q 的比: 在均匀的电场中，两
8、点之间的电位差是电场密度和沿着电场方向的间距的乘积。正电位差表示电荷能量 A 点大于 B 点，而负电位差表示 A 点的电荷能量小于 B 点。12 直流电和交流电 一直沿着一个方向流动的电流通常叫直流电，当然直流电是很有用的。它是一种总是与电池有关的电流。我们知道汽车和飞机、电报、电话和无轨电车电气系统使用直流电。直流电也用来满足一些工业需要。然而，对工业和许多其他用途，大部分的城市使用另外一种电流，这种电流首先沿着一个方向流动，然后沿着另一个方向，它被命名为交流电。我们知道交流电就是使无线电成为可能的电流。13 变压器人们不能称变压器为一台机器，因为它没有运动部件。我们知道变压是一种器件，它的
9、设计是通过磁感应来改变交流电压和交流电流，而频率保持不变。交流电的突出优点之一是能容易而有效地将低压功率转换成几乎等量的高压功率，反之亦然。使用变压器可以把交流电输送到很远的需要电压的地方。电 源电源是每一个电子设备的基本部件。在它最简单的形式时，它不外于由一个变压器、整流器和滤波器电路组成，但常常需要更加复杂的装置。尤其在计算机、数字仪器，直流放大器等工业领域。电源被定义为把输入电能（交流或直流）转换为直流输出的电路。该定义把电源与其它电子能源区分开来，这些电子能源还涉及以下方面：直流交流逆变器，直流直流转换器和静电逆变器。电源这个术语通常在涉及到电子平稳电路时使用。14 电子数字计算机一般
10、有两种类型的数字计算机。首先是专门用途的数字计算机，它完成固定的或预定的计算顺序。这种计算机可以被做成更加有效，例如比一般计算机更轻、更小和消耗更低的电能等。由于这些在结构上的优点，小的专用计算机被应用在受重要电能消耗方向限制的地方。第二种计算机被定义为一般用途的数字计算机。机器要执行的程序指令一般读进这种机器，并贮存在这种机器的内存里。由于一般用途计算机执行的程序指令可以容易地被改变，所以计算机具有很大的灵活性，这是一种通常应用在商务和科学计算方面的计算机。15 电 容最简单的电容器是由对平行的金属板组成，板中间用空气或其它绝缘材料隔离开来。当电位差 V 加在电容板上时，每一块板上充有相反符
11、号的电荷，并且在板之间形成了电场 E。E 的大小直接与电荷 Q 成正比。由于电场 E 也与电容板上的电位差 V 成正比，Q 与 V 之间的比例对任何电容器都是一个常数。对给定的电容，这个比值是 C，这样电容器的单位是法拉，这是很大的单位，实用上，它通常用微法或皮法来代替。16 电抗的频率效应对于给定的电容值，AC 电路中流过的电流大小取决于 AC 电压的频率。频率越高，流过的电流越大。电容性电路的电流随着频率的增高或电容值（量）的增大而增大。那么当频率或电容在增大时，对通过电容器电流有阻碍作用的电容性阻抗必须减少。获得电容电抗的惯用公式是 Xc=1/2FC，这是 Xc 是电容性电抗；F 是赫芝
12、，表示的频率；C 是用法拉表示的电容；而 2 是一具常数 6.28，因为 Xc 代表着对电流的阻碍或阻抗，它用欧姆表示。18 磁 现在我们任何人都知道在磁性材料中，分子的本身就是微小的磁体，每一个都有一个北极和一个南极。如果一个磁棒分开对半发现每一半都是一个有北极和南极的完整磁体，换句话说，假如我们磁棒可以一分为二的话，我们就用两个更小的磁体来代替更大尺寸的一个。同样，这两个小磁体的一个又被一分为二，其结果依次象以前一样。这个过程被无限地继续下去，每一个更小的块总是一个磁体，就象原来的磁棒。如果尽可能地分解磁体，直到分子为止，那么我们将发现每一个分子是一个磁体。19 电 缆绝缘电缆在电能方面有
13、广泛的应用。小电缆作分支线使用在周围的办公室、家庭和工厂里。大电缆被用来连接机器，这些机器会移动一定的距离。在某些情况，轻型电缆承载着相当高的电负荷，例如电驱动拉索情形，这需要几千马力来运作。架空电缆应用在那些不宜使用明线的地方（如树木、楼宇附近和其它建筑物等） 。地下电缆应用在许多情况，包括大电站之间高传输电路。一些电能电缆电路运行在765 千伏，承受 700 兆瓦的负载。承载更高电压的电缆也许很快就成为现实。20 自感应由于电流通过一导体总是产生磁场，所以电路中存在自感。这种磁场的磁力线总是围绕着导线；导体携带电流，形成围绕着导体的同心圆的磁力线。电磁场的强度取决于流过电流的大小。当电流增加或减少时，磁场强度就相应地增加或减少。当磁场强度增加，磁力线的数量增加，并且以导体为中心向外扩展。同样，当流过的电流减少，磁场强度减弱时，磁力线向着导体的中心方向缩减。正是这种随着电流变化而有膨胀和收缩的磁场引起一种自感应的电动势，而这种效应被称为自感。
