本篇文章介绍电子世界的基本概念
一切物质都是由原子构成的,而所有的原子都是有电子、质子和中子构成的。
电子围绕着质子和中子旋转
质子带正电
电子带负电
围绕着原子核的电子运动轨迹的集合
每个电子层由不同的运动轨道组成,轨道的命名依次为s,p,d,f
第1个电子层包含1个s轨道
第2个电子层包含1个s轨道和3个p轨道
第3个电子层包含1个s轨道和3个p轨道和5个d轨道
第4个电子层包含1个s轨道和3个p轨道和5个d轨道和7个f轨道
每个轨道最多只能包含2个电子,所以
第1个电子层包含最多2个电子
第1个电子层包含最多8个电子
第1个电子层包含最多18个电子
第1个电子层包含最多32个电子
到这里就产生了一个疑问,这四个电子层一共才能容纳60个电子而已,还有更多的层级吗?
有,但是电子的排列不是一个电子层排满再去排列下一个电子层,电子的排列是按照轨道的能量由高到低排列的
,并且电子会从能量低的轨道跃迁到能量高的轨道,轨道能量的排列如下:
这里第四层s轨道的能量已经小于第三层的d轨道
原子最外层的电子层称为价电子层,价电子层中的电子称为价电子,正是由于价电子的存在,化学反应才称为可能。同时也决定了物质的电特性。
价电子吸收能量后摆脱原子核的束缚而成为自由电子,这个过程称为电离
电离后的原子带正电,称为阳离子
导电性的一般规律如下:
带有异种电荷的物质会相互吸引,而带有同种电荷的物质会相至排斥,电荷的符号是
Q
Q
Q,单位是库仑,单位符号为
C
\text{C}
C
6.25
×
1
0
8
6.25 \times10^8
6.25×108个电子所带的电荷总数是1库仑
电压定义为单位电荷所消耗的能量或所做的功
V
=
W
Q
V = \frac{W}{Q}
V=QW?
若在两点间通过一库仑的电荷所消耗的能量为1焦耳,则这两点之间的电压为1伏特
电压的符号为
U
U
U,电压的单位为伏特,单位符号为
V
\text{V}
V
使用伏特表可以测量电压的大小
物质中自由电子从负极到正极所做的定向运动形成电流
电流的符号为
I
I
I,电流的单位为安培,单位符号为
A
\text{A}
A
电流表明电荷通过的速度
I
=
Q
t
I = \frac{Q}{t}
I=tQ?
如果在1秒内通过导体横截面的电荷的数量为1库仑,就说导体的电流量是1安培
使用安培表可以测试电路中的电流量大小
电阻阻碍或者限制电路中电流的通过
电子和介质中的原子碰撞会产生热,电流越大,产生的热量越多
电阻的符号为
R
R
R,电阻的单位为欧姆,单位符号为
Ω
\Omega
Ω
当电阻两端的电压为1伏特,通过的电流为1安培时,电阻的阻值为1欧姆
使用欧姆表可以测量电阻的大小
电阻的倒数就是电导,符号为
G
G
G,电导的单位为西门子,单位符号为
S
\text{S}
S
G
=
1
R
G = \frac{1}{R}
G=R1?
电流是由电子的移动产生的,所以按道理电流的方向应该是电子移动的方向,但是在这之前,人们已经发现了电流,并且一直认为电流是由正电荷的移动产生的,所以方向与电子的运动方向相反。
电子学领域一般把电流的方向认为是从正极到负极的方向
导线电阻的大小有四个方面的影响:
其中,不同材料的导线通过电阻率
ρ
\rho
ρ来表示材料的导电性,在特定温度下,材料的电阻可以表示为
R
=
ρ
×
l
A
R = \frac{\rho \times l}{A}
R=Aρ×l?
l
l
l为导线的长度,
A
A
A为导线的横截面积
电容存储电荷,常常用来阻断直流,导通交流
电感也称为线圈,在电磁学领域常常用来储存能量
用来升高或降低交流电压
二极管、三极管、晶体管
SI:国际单位制
量 符号 单位 单位符号 电容 C 法拉 F 电荷 Q 库仑 C 电导 G 西门子 S 电流 I 安培 A 能量 W 焦耳 J 频率 f 赫兹 Hz 阻抗 Z 欧姆 Ω 电感 L 亨利 H 功率 P 瓦特 W 电抗 X 欧姆 Ω 电阻 R 欧姆 Ω 时间 t 秒 s 电压 V 伏特 V \begin{array}{|c|c|c|c|} \hline 量&符号&单位&单位符号\\ \hline 电容&C&法拉&\text{F}\\ \hline 电荷&Q&库仑&\text{C}\\ \hline 电导&G&西门子&\text{S}\\ \hline 电流&I&安培&\text{A}\\ \hline 能量&W&焦耳&\text{J}\\ \hline 频率&f&赫兹&\text{Hz}\\ \hline 阻抗&Z&欧姆&\Omega\\ \hline 电感&L&亨利&\text{H}\\ \hline 功率&P&瓦特&\text{W}\\ \hline 电抗&X&欧姆&\Omega\\ \hline 电阻&R&欧姆&\Omega\\ \hline 时间&t&秒&\text{s}\\ \hline 电压&V&伏特&\text{V}\\ \hline \end{array} 量电容电荷电导电流能量频率阻抗电感功率电抗电阻时间电压?符号CQGIWfZLPXRtV?单位法拉库仑西门子安培焦耳赫兹欧姆亨利瓦特欧姆欧姆秒伏特?单位符号FCSAJHzΩHWΩΩsV??
注意:符号都是斜体表示,单位符号都是非斜体表示
量 符号 单位 单位符号 磁通密度 B 特斯拉 T 磁通量 ? 韦伯 Wb 磁场强度 H 安(匝 / 米) At/m 磁通势 F m 安(匝) At 磁导率 μ 韦伯 / 安(匝 / 米) Wb/Atm 磁阻 R m 安(匝 / 韦伯) At/Wb \begin{array}{|c|c|c|c|} \hline 量&符号&单位&单位符号\\ \hline 磁通密度&B&特斯拉&\text{T}\\ \hline 磁通量&\phi&韦伯&\text{Wb}\\ \hline 磁场强度&H&安(匝/米)&\text{At/m}\\ \hline 磁通势&F_m&安(匝)&\text{At}\\ \hline 磁导率&\mu&韦伯/安(匝/米)&\text{Wb/Atm}\\ \hline 磁阻&R_m&安(匝/韦伯)&\text{At/Wb}\\ \hline \end{array} 量磁通密度磁通量磁场强度磁通势磁导率磁阻?符号B?HFm?μRm??单位特斯拉韦伯安(匝/米)安(匝)韦伯/安(匝/米)安(匝/韦伯)?单位符号TWbAt/mAtWb/AtmAt/Wb??
国际单位
国际单位词头
符号
10
的幂
值
皮
p
1
0
?
12
万亿分之一
纳
n
1
0
?
9
十亿分之一
微
μ
1
0
?
6
百万分之一
毫
m
1
0
?
3
千分之一
千
k
1
0
3
一千
兆
M
1
0
6
一百万
吉
G
1
0
9
十亿
太
T
1
0
12
万亿
\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline 国际单位词头&符号&10的幂&值\\ \hline 皮&p&10^{-12}&\text{万亿分之一}\\ \hline 纳&n&10^{-9}&\text{十亿分之一}\\ \hline 微&\mu&10^{-6}&\text{百万分之一}\\ \hline 毫&m&10^{-3}&\text{千分之一}\\ \hline 千&k&10^{3}&\text{一千}\\ \hline 兆&M&10^{6}&\text{一百万}\\ \hline 吉&G&10^{9}&\text{十亿}\\ \hline 太&T&10^{12}&\text{万亿}\\ \hline \end{array}
国际单位词头皮纳微毫千兆吉太?符号pnμmkMGT?10的幂10?1210?910?610?31031061091012?值万亿分之一十亿分之一百万分之一千分之一一千一百万十亿万亿??