欧姆定律

从初中开始我们就开始接触欧姆定律，电压，电流和电阻。做了很多关于欧姆定律的习题，分压电路，分流电路等等。但欧姆定律的本质到底是什么？我当时不十分理解，但随着我的知识增长，我对欧姆定律有了更好的理解。这篇文章就记录了我对欧姆定律的理解。里面的说法只代表我个人的理解，也许有不准确的地方，欢迎大家告诉我。

理解欧姆定律从蓄水大坝说起

欧姆定律非常类似蓄水大坝。大坝的高度类比于电压，大坝的宽度类比于电阻，而单位时间从大坝上流到大坝底的水的动量类比于电流（简单说就是水量和水速）。当我们把大坝建的非常高，那么水流下落到坝底的速度就越快，动量会大；当然如果我们把大坝修的很宽，单位时间会有更多的水流下落到坝底，那么动量也会大。

设想一下，大坝下有一个木制的水轮发电机，这个水轮发电机利用水下落的动量来转动发电。如果我们把大坝很高或者很宽，这时下落的水量的动量很大，会有可能超过这个水轮发电机的承受范围而导致它无法正常工作。

这就好比我们把一个36V的电源直接接到一个标定输入电压的2.2V的外设上，因为这个外设无法控制这么大的电流流进来，会产生很多热量，会把外设烧坏。所以关键是我们能够限定流入外设的电流，这时我们可以在外设和电源中间接一个电阻（减少大坝的宽度），或者减少电源的电压（减少大坝的高度），这两种方法都可以做到限制流入外设的电流的目的。

电流是核心

决定水轮发电机的发电量只和流到水轮上水的动量有直接关系，和大坝的宽度和高度只有间接的关系。在电子设备中，控制电流是核心，但在电子设备中想量化电流非常困难，比如我们有一个嵌入式MCU，外接了一个电机，这个电机在按下开始按钮的时候会转动，按下停止按钮会停止转动。如果想真正计算出这个系统的电流，需要计算MCU, 按钮，电机各自的电流，然后在它们各自工作的时候提供给它们需要的电流。这样需要外部的电源在合适的时候提供各个部分合适的电流。

在设计电路的时候，通常我们规定输入的额定电压，最主要的原因的相比于电流，电压更容易控制。所以当电机不工作的时候我们把电机的输入电压接地，当电机工作时，我们把电机的输入电压接高电平，让电流流入。如果这时候电机进水的话，电机内部电路容易短接（不该接上的两点接到一起了），这时电机的电阻就变小了，瞬间会有大电流流入，导致电机烧掉。所以当我们把外设接到一个电压源（比如一般的电源，或者是电池等等）上的时候，外设来决定它需要提多少电流，很多情况电流在不断变化，比如控制电机转速，不同转速肯定需要不一样大小的电流。

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