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编码 隐匿在计算机软硬件背后的语言 · 第 28 页

PDF 物理页索引 44 · 编码隐匿在计算机软硬件背后的语言

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编码 隐匿在计算机软硬件背后的语言
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编码隐匿在计算机软硬件背后的语言
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的电压,任何的物质都是可以导电的。

铜具有很低的阻抗,但实际上或多或少仍然会存在一点。导线越长,它的阻抗就越高。如果你用几英里长的导线来为自制手电筒布线的话,导线所产生的阻抗将变得很高,以至于手电筒将无法正常工作。

导线越粗,它的阻抗就越低。这可能有些违背我们的直观感觉。你可能会想,粗一些的导线需要更多的电流来“填满它”。但是实际上粗一些的导线可以使更多的电子顺畅地通过线路。

前面我多次提到了电压,但是却还没有定义它。一个电池有1.5伏的电压,这意味着什么呢?实际上,电压因亚历山大·伏特(Alessandro Volta,1745-1827)伯爵的名字而得名,他于1800年发明出第一枚电池在初等电学中是最难理解的概念之一。电压表征了电流做功的“势”(potential),也就是电势能的大小。不管电池是否被连接到电路中,电压都是存在的。

想象一块砖,当它在地板上时,这块砖只有很少的势能。把它从地面上举到离地板四英尺的高度,现在这块砖就会有比较多的势能。如果你想了解所谓“势能”到底是多少,把砖扔掉就可以了。当我们拿着砖跑到一座高楼的楼顶时,它的势能会更多。在这三个场景中,你只是拿着这块砖,它并没有做什么,但是这块砖的势能却差别迥异。

电学中还有一个比较简单的概念是电流(current)。电流与流经电路的电子数有关。它的计量单位是安培,这得名于安德烈·玛丽·安培(André Marie Ampère,1775-1836),不过大家一般简称这个单位为“安”,例如“10安的保险丝”。假如要获得1安的电流,你就需要保证每秒有6,240,000,000,000,000,000个电子通过电路中的某一点。

“水和水管”的这个比喻现在可以帮你理解这些概念:电流可以看成是水管中流水的量。电压可以看做是水压。阻抗有些类似水管的宽度一水管越细,阻抗越大。所以水压越大,流经管子的水也就越多。水管越细,水管里流动的水也就越少。水管中流水的量(相当于电流)与水压(相当于电压)成正比,与水管的纤细程度(相当于电阻)成反比。

在电学中,如果你知道了电压和电阻,就可以计算出电路中的电流是多少。电阻一般来说物质都倾向于阻拦电子的通过—的单位是欧姆,它得名于乔治·西蒙·欧姆(George Simon Ohm,1789-1854)。著名的欧姆定律就是由他提出的。该定律可以表示为:

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