基本电学单位：电流、电压、功率（电流的单位是什么?电压的单位是什么?）

电压和电流是电的基本概念 我们将为这些基本的电学概念创建第一个精神模型我们还将讨论电压和电流共同作用时产生的东西——功率电荷电的概念源于对自然的观察我们观察到一种物体之间的力，这种力和重力一样，在一定距离内作用。

这种力的来源被赋予了电荷的名称值得注意的是电力很强，远远强于重力然而与重力不同的是，电荷有两种类型相反类型的电荷吸引，相同类型的电荷排斥重力只有一种类型：它只吸引，永不排斥导体和绝缘体导体由原子组成，其外层电子（或价电子）与其原子核有着相对较弱的键，如这个奇妙的铜原子（Cu）的图像所示。

当一堆金属原子在一起时，它们很乐意共享彼此的外层电子（橙红色，蓝色箭头所指），从而形成不与某一个单独的核相关的“电子群”非常小的电力就可以使电子群移动铜，金，银和铝是良导体盐水也是还有不良导体因为电子不容易移动，钨（一种用于灯泡细丝的金属），以及钻石形式的碳都是相对较差的导体。

绝缘体是外层电子与其原子核紧密结合的材料中度的电力不能释放这些电子当施加电力时，原子周围的电子云会响应力而伸展变形，但电子不会离开玻璃，塑料，石材和空气都是绝缘体然而即使对于绝缘体，足够高的电力足以撕开电子——这被称为击穿。

这就是当你看到火花时空气分子发生的事半导体材料在绝缘体和导体之间它们通常像绝缘体一样，但在某些情况下可以被变得像导体一样最着名的半导体材料是硅（原子序数为141414）我们精确控制硅的绝缘和导电性能的能力使我们能够创造出像电脑和手机这样的现代奇迹。

半导体器件如何工作的原子级细节受量子力学理论的支配电流电流是电荷的“不断流动”电荷（e-）在电流（current）中流动 [你为什么要说两次？]每单位时间内通过一个边界的电荷数被称为电流假装你看到了一路通过导线的一个边界。

站在边界附近并数出经过的电荷的数量报告在一秒钟内通过边界的电荷量我们将正号分配给对应正电荷移动方向的电流。

电流（current）是在固定时间内通过边界的电荷（e-）量，因此可以在数学上使用以下等式表示：i=dt/dq关于电流的几件事金属中携带电流的是什么？由于电子可以在金属中自由移动，因此移动电子是构成金属电流的原因。

金属原子中的带正电的核固定在一个位置，对电流没有贡献即使电子具有负电荷并且在大多数电路中几乎做了全部的功，我们仍然定义正电流为正电荷移动的方向这是一个非常古老的历史遗留正电荷携带电流吗？是的有很多例子电流既由盐水中的正电荷又由盐水中的负电荷携带：如果我们将普通食盐放入水中，它就会成为良导体。

食盐是氯化钠，NaCl盐溶于水，变成自由漂浮的 Na++start superscript, plus, end superscript 和 Cl−−start superscript, minus, end superscript 离子。

两种离子都响应电力并以相反的方向穿过盐水溶液在这种情况下，电流由移动的原子组成，包括正离子和负离子，而不仅仅是松散的电子在我们体内，电流是移动的正离子和负离子相同的电流定义依然有效：计算在固定时间内经过的电荷数量。

导致电流的原因是什么？带电物体响应电力和磁力而移动这些力来自电场和磁场，而电场和磁场又来自其他电荷的位置和运动电流的速度是多少？我们不经常谈论电流的速度“电流流动的速度有多快？”回答这个问题，需要了解复杂的物理现象，而且往往没什么关联性。

电流通常不是关于每秒几米，而是关于每秒多少电荷更多的时候，我们回答的问题是“有多少电流在流动？”我们如何谈论电流？在讨论电流时，像流经和流入这样的术语很有意义电流流经电阻器;电流流入导线如果你听到“电流穿过......”，那听起来应该很奇怪。

电压为了获得我们对电压的概念的初步涉入点，我们来看一个类比：电压与重力相似对于质量 m，高度变化 ℎ 对应势能U的变化ΔU=mgΔh,对于带电粒子 q，电压 V 对应势能的变化，ΔU=qV电路中的电压类似于

g⋅Δh的乘积其中 g是由重力导致的加速度，Δℎ 是高度的变化山顶上的一个球滚下来当它处于中途时，它已经失去了了一半的势能电压“山”顶部的电子“下坡”流经电路的导线和元件它失去了势能，沿途做功当电子在下山下了一半时，它已经失去或“掉落”了一半的势能。

无论是球还是电子，下山都是自发的球和电子本身都向低能量状态移动在旅途中，可能会有东西挡球的路，在树木或熊身上反弹对于电子，我们可以用导线引导电子并使它们流经电子元件——电路设计——并沿途做些有趣的事情我们可以在数学上将两点之间的电压表示为电荷所经历的能量变化：

V=ΔU/q​这是对电压简而言之的直观描述功率功率定义为随着时间的推移改变或转移的能量（UUstart text, U, end text）的速度我们以焦耳/秒为单位测量功率，也称为瓦特(1 瓦特=1 焦耳/秒)。

功率=du/dt电路能够传输功率。 电流是电荷流量，电压测量每单位电荷传输的能量。我们可以将这些定义代入到功率的公式中：

电功率是电压乘以电流的乘积。以瓦为单位。总结这些电流和电压的精神模型将让我们开始研究各种有趣的电路。如果你想超越这种电压的直观描述，可以阅读电势和电压的更正式的数学描述。