2.1　电路

本章首先简要回顾电路的特性。

铜等导电材料具有在电场中产生电流的能力。而玻璃、橡胶和聚氯乙烯（PVC）等非导电材料则完全阻止电流流动，因此它们被用作绝缘体来保护导体以免短路。在金属中，电流由运动的电子组成。允许部分电流流动，并且可以按需求限制电流大小的材料用于制造电阻。

电路中电流、电压和电阻之间的关系类似于液压系统中流量、压力和限流之间的关系。以厨房的水龙头为例：当阀门打开时，管道中的压力会迫使水流向水龙头。如果阀门只打开一点点，从水龙头流出的水就是涓涓细流。如果开大阀门，水流就会增加。增加阀门打开程度相当于降低了流过水龙头的水流阻力。

电路中的电压与水管中的压力类似。以安培（单位符号为A）为单位的电流，对应于流经管道和水龙头的水流速率。电阻相当于阀门的开启程度造成的流量限制。

电压、电流和电阻间的关系由公式V=IR表示，其中V是电压（以伏特为单位），I是电流（以安培为单位），R是电阻（以欧姆为单位）。这就是以格奥尔格·欧姆的名字命名的欧姆定律，他于1827年首次发表了这一关系。

图2.1显示了欧姆定律的简单电路表示。左侧堆叠的水平线表示电压源，例如电池或计算机电源。右边的Z字形表示电阻。连接元件的线是理想导线。用字母I表示的电流沿着电路顺时针方向流动，从电池的正极流出，通过电阻，再回到电池的负极。电池的负端在本电路中定义为电压参考点，该点的电压为0V。

图2.1　简单的电阻电路

如果拿水管来类比，则零伏的导线代表一池水。“泵”（图中的电池）从池中抽出水，并将其从电池符号顶部的“泵”中推入压力更高的管道中。水以电流I的形式流向水龙头，水龙头由右侧的电阻R表示。通过限流龙头后，水最终进入水池，在那里可以再次被抽入水泵。

如果假设电池电压或水泵两端的压力是恒定的，那么电阻R的任何增加都会使电流I按比例减小。例如，将电阻加倍会使电流减半。将电压加倍可以使流经电阻的电流加倍。

下一节将介绍晶体管，它是所有现代数字电子设备的基础。