5G通讯 让半导体行业重新进入一个新起点

【大比特导读】5G通讯，对于我们普通人而言，是个既熟悉又陌生的词组。它是被各大媒体争先报道的对象，也是中美经贸摩擦的重点问题，更是全球数字化进程下的基础建设，而通信行业在搭建5G网络的过程中，自然是少不了使用大量的半导体材料以及相关器件。

5G通讯，对于我们普通人而言，是个既熟悉又陌生的词组。它是被各大媒体争先报道的对象，也是中美经贸摩擦的重点问题，更是全球数字化进程下的基础建设，5G似乎正以一种比以往任何一场通讯革命都更猛烈的方式，进入我们的生活当中。

尽管目前各路运营商们对于5G通讯实际的情况理解都各不相同，但唯一可以确认的是我们使用的网络性能将会得到大幅度提升，并引领我们迈向一个过去不敢想象的世界。

“新基建”政策东风

新型基础设施建设，简称“新基建”，指以5G、人工智能、数据中心、工业互联网、物联网为代表的新型基础设施建设，本质上是数字化的基础设施。

随着国内疫情情况不断向好，居于新基建首要位置的5G产业也正在为中国经济发展注入新活力。近期，工信部相继发布5G+工业互联网的512工程，关于推动5G加快发展的通知等政策。相关政策将凝聚了数字转型共识，加速5G与经济 社会 各领域融合发展的步伐，特别是在行业应用领域，智慧医疗、新闻媒体、智慧城市、车联网和工业互联网等领域的应用占比接近10%，已成为5G新兴应用领域。

5G基站现状如何?

中国是目前全球5G商用网络规模最大的国家。截止目前，据工业和信息化部信息通信发展司司长、新闻发言人闻库介绍，每一周平均新开通的5G基站都超过1.5万个，到6月底，3家企业在全国已建设开通的5G基站超过了40万个。

图源网络

另外，5G开放式小基站建设也能满足垂直行业应用的多样化需求，催生更加丰富的建网模式。

目前已有197款5G终端拿到了入网许可，今年5G手机出货量达8623部，截至6月底有6600万部终端连入网络。

这里需要注意的是，由于5G具备三大典型的应用场景增强型移动宽带(eMBB)、大连接物联网(mMTC)与低时延、高可靠通信(uRLLC)。针对这三大应用场景，基站的建设需要结合实际情况而制定方案，并与以往4G基站建设有较大的出入。

正因为该三大典型应用场景，超可靠低延迟通信对于5G的发展来说才有了非同寻常的意义。近日，国际标准组织3GPP宣布R16标准正式冻结，也就意味着5G走入万物互联的阶段可算是奠定了基础。其中最大的体现就是，不管是工业场景还是自动驾驶的 汽车 等，都不允许通信产业中断或者延迟，否则后果难以设想。

5G传感器应用场景联接

其实我们不妨设想一下，当我们生活中的机器有足够多的5G应用类传感器时，我们就可以监控它，并由该机器的电子系统自主学习应用程序，知会我们什么时候需要维修或者更换部件、 *** 作系统等。以航空飞机为例，当飞机行驶一定行程后，系统会即时显示飞机内部部件的磨损迹象，在飞机着陆的那一刻，备用零件就已经准备就绪，或有人会进行精准替换。

图源网络

另外，在工业自动化领域也是需要对于价值高昂的设备进行实时监控与维护，所以能够快速接受并处理海量数据的5G应用类传感器就显得不可或缺。

在近期，GSMA举办的新基建与企业数字化论坛上，华为无线网络首席营销官甘斌就对于5G应用场景联接提出了他的看法，甘斌表示，首先，基于大带宽、低时延能力，5G网络将数百亿终端产生的海量数据实时上传到云，为云端人工智能运算提供无穷算据，并实时进行运算和处理，缩短了训练周期。其次，云端的算力应用到终端，可减少终端对本地运算能力的要求，降低终端的成本，解锁终端的资源限制，并提升用户体验。

半导体行业下一波增长趋势

5G通讯网络的建设对应的是通信行业，而通信行业在搭建5G网络的过程中，自然是少不了使用大量的半导体材料以及相关器件，甚至到了未来建设中后期，诸多应用将可以在5G网络上实现，包括物联网、人工智能、大数据、云计算、智能家居、智能驾驶等等，当这些应用接入5G通信网络的时候，更是需要有强大性能的半导体芯片支撑。

根据韩国电子和电信研究院预计，今年5G网络设备的全球市场规模将在378亿美元(约合人民币2647.25亿元)左右，并且由于“到2024年5G将覆盖全球40%以上的人口”，上述5G网络投资数字还将继续增长。

另外，SIA在本周发布的全球芯片行业年度调查中表示，全球半导体市场的年销售额接近5000亿美元。尽管最近有所下降，但通信和计算驱动着上升趋势，预计5G无线和机器学习等新兴技术将扭转当前的下滑趋势。并且，在《世界半导体贸易统计》(WSTS)预测中2021年全球芯片销售将以每年6.2%的速度 健康 增长。

图源网络

可见，随着5G技术商用的全面展开，对于半导体等智能芯片制造行业的需求缺口将得到不断扩充，并在该些领域提供了未来新兴发展方向，推动 科技 的升级与迭代。

例如在智能家居：在计算回家距离时，就已经会将室内温度调节到舒适状态，客厅的交互界面会显示时间、天气、室内设备运作情况等等。对此，晶讯软件华南区区域销售经理刘洋表示，5G技术对于智慧生活是一次质的提升，无感式控制联合的半导体芯片器件则能使用户真正感受到智能交互的魅力。

而在智能驾驶：5G技术已经为信息交互和 汽车 革新等新型发展趋势提供了应用方向，而且整车的电子元器件比重逐步也在提升，减少车辆系统损耗以及提高系统效率的技术更是迭代更新。由于5G网络使云端系统与车辆之间或车辆状况进行更为频繁的信息交互，通过减少人为干预，提供更优质的车辆驾乘体验，实现即刻反馈的机制，那么这就对通讯技术和半导体器件有着性能升级的要求，而在半导体功率器件方面，降低损耗的技术趋势则是关键。

对此，PI区域大功率市场应用工程师王强认为，首先减少系统的损耗是一个系统的工程，它包括电机、电驱动以及变速箱三个组件的损耗，最主要的就是在电控部分，目前由于很多厂商开始应用新的技术器件，例如有碳化硅、氮化镓材料助力，因此能一定程度上缩小体积，从而提高系统效率。

总之，5G通讯技术让我们意识到，在这个万物互联的时代里，技术上的挑战往往都伴随着不同工艺技术、不同材料品质、不同功能优化之间的多样整合，创新及创造高价值的终端应用产品是主要趋势。

国产替代的前半场

值得一提的是，目前受华为事件影响，国内在众多领域的龙头厂商都在加快国产半导体投入的节奏，国产替代也会成为未来几年国内半导体发展的主线。尤其是5G通讯被视为一系列最高级技术的大荟萃，这就让国产芯片设计变得更加困难，而且在芯片的灵活性、可编程性等功能有着更严苛的要求。

那么如何制定总体方案、确定技术路线，选择基础平台，搭建开发环境、决定流片工艺等等，都是国内半导体企业行动前值得考虑的问题。毕竟在5G技术影响下的国产替代前半场中，如通信基站、传感器、芯片、电源设备等元器件需求都得到集中式爆发阶段，据中国信通院预测，预计到2025年5G网络建设投资累计将达到1.2万亿元。此外，5G网络建设还将带动产业链上下游以及各行业应用投资，预计到2025年将累计带动超过3.5万亿元投资。

当中我们还需要注意得是，5G网络的的投入使用是要与大数据、物联网、云计算等层面深度融合，才能真正使5G通讯发挥实打实的作用。根据全球移动通信系统协会预测,到2025年,各大领域接入5G网络并实现互连的设备将达250亿。

图源网络

由此可见，在这庞大的市场规模背后，是亟需国产半导体器件的技术支持。易良盛 科技 (天津)有限公司研发总监许宏彦表示，相比国外半导体器件供应商，国内厂商最大的特点就是物美价廉、供货稳定、服务周到，并且通过这些年的技术积累及国内半导体工艺的成熟，国产替代的产品现在不但做到了价格便宜，质量方面也毫不逊色，甚至在借助后发优势，国产元器件在某些参数上已经超越国外品牌产品。

总的来说，随着5G通讯技术应用，各领域的国产替代会逐渐走向成熟阶段，将持续为中国经济提供动力基础，并将推动国内半导体在技术领域和应用领域的不断进步。

新闻原文：11月14日，伯克希尔哈撒韦公司在一份文件中表示，其持有全球最大芯片制造商台积电约6010万股ADS，超过41亿美元，这是巴菲特对科技行业一次罕见地大举进军。

巴菲特给大家的印象是价值投资，对于科技股，大家一般都是嗤之以鼻的，认为巴菲特错过了特斯拉，高科技股只有苹果支撑门面。那么这一次巴菲特为何买入高科技的半导体代工龙头台积电？我认为可能有以下原因。

龙头护城河优势

台积电的护城河是它在半导体代工领域是当之无愧的龙头，占到了全球的59.5%的市场份额，被他甩在身后的还有英特尔、三星、中芯国际等知名企业。财务指标来看，台积电的营业利润率都在40%以上，比同行业半导体代工15%的平均水平高出了很多。

台积电还有其高科技制造的护城河属性。台积电在领先世界的先进制程，有高通、英伟达等大客户加持，未来几年5nm市占率在90%左右，3nm则介于80%-90%，打遍业内无敌手。

和我国的半导体制造龙头中芯国际相比，工艺水平方面，台积电目前是已经量产4nm，预计2022年年底会进入3nm的量产。而中芯国际目前能够量产的是14nm。从14nm到4nm中间还隔了10nm、7nm、5nm三代工艺。

而体现在工艺方面的，台积电主要靠先进工艺赚钱，55nm及以上工艺贡献的份额只占18%，而5nm贡献19%、7nm贡献31%、16nm贡献14%，这里就合计占了64%了。另外28nm贡献11%、40/45nm贡献7%。

而中芯国际主要靠成熟工艺，55nm及以上工艺贡献的，占比达到70%，然后FinFET/28nm贡献15%、40/55nm贡献15%。所以我国的半导体还有很大进步空间。

半导体周期下行结束

这张图是半导体市场规模，可以看到高高低低，有明显的周期性。其中比较小的起伏都是因为库存周期导致的，也就是在半导体上行周期中加大产能，但是在产能释放的时候恰好遇到了周期下行的情况，因此出现库存积压被迫降价。但是比较巨大的下行都伴随着经济衰退，比如2008年。

半导体产生周期性的原因是供需错配，也就是当半导体需求增加的时候，这些芯片厂商一般会下单给台积电去制造，那么台积电制造需要一个时间的间隔。这段时间之后，很可能芯片的市场就降温了，从而产能就过剩了，多出的芯片卖不出去，只能降价，从而进入下行周期。上行周期是一样的，也就是大家都缩减产能，然后芯片慢慢的供给缩减，价格开始上升，然后又进入了新一轮的周期。

现在半导体不仅处在库存周期的下行，而且还遇到了美国继续加息导致的经济衰退。那么半导体周期何时重新上行呢？

据SIA数据和中信证券的研究，2022Q2，全球半导体库存天数约为108天左右。从半导体行业库存水平来看，大概率已经在今年的Q3见顶开始回落，因此股价有可能在明年上半年产能去化后会见底回升。不过我查询了半导体的库存天数，但是并没有发现什么明显的规律，所以半导体的周期是挺难把握的。

另外，美股半导体的业绩依然是处于下行周期，美股的主要半导体企业的业绩一致预期，开始进入下调区间。

尽管现在半导体的企业的估值和2018年底下行周期的底部水平比较相似，但这些更多的是因为2020年之后，美联储QE带来的放水式的业绩提升，那么随着美联储的加息缩表、回收流动性，这些因为放水多出来的业绩会被回收回去，所以这个估值是有一定水分的。

并且本次半导体的下行遇到了美联储史无前例的激进加息。苹果砍单潮影响的就是消费电子所使用的半导体，消费电子市场的疲软就是经济衰退的体现，也会负面影响半导体销量。

利率和2008年引发次贷的利率相近，所以本次半导体受到了需求端的扰动，那么股价能否快速的上行依然是比较不确定的。

因此，中信证券的研究指出，尽管可能受益于美联储加息预期降温，半导体走出反d，但是本轮的反d的幅度一定是因为需求萎缩而较小的。

总结：半导体周期接近底部，但仍需确认。不过目前的估值很有吸引力。虽然我还是比较谨慎，但是再过半年半导体大概率能够触底。

和苹果、科技发展的联系

台积电是苹果最大供应商之一，可以说，iPhone的普及带来了半导体销售的放量。苹果公司2007年发布iphone，从此智能手机取代诺基亚的板砖手机，带动了半导体的销量，从而使半导体的主要客户从个人电脑转向智能手机。因此，09到18年，半导体企业的业绩增速是全球GDP增速的三倍。

相对于被担忧用户见顶的互联网公司，半导体可以说是数字化科技之母。从曾经的个人电脑到智能手机，到现在的新能源车，无一例外的需要使用半导体作为原料。例如新能源车需要的功率半导体。所以，随着科技的进步，半导体的业绩大概率能够稳健增长。

另外，半导体还被用于高性能计算，例如英伟达的显卡大多用于人工智能模型的训练。因此，科技的发展离不开半导体带来的数字化。

晶圆厂扩产

据华尔街日报报道，台积电准备在美国亚利桑那州投资120亿美元建设晶圆代工厂，这将会为未来的芯片供给提供放量，从而能够带动业绩的提升。

这些产能释放后，结合届时经济很有可能已经反转，将会为芯片半导体带来一波波澜壮阔的行情，这有助于带动半导体设备的需求增长。

根据机构的预测，这些晶圆厂的扩产将会在未来为台积电带来年复合19%的增长率。

估值

台积电市盈率是13.15倍，目前处于较为低估的位置。同时，台积电的股息率也达到了惊人的2.61%，这对于一家成长股来说非常的不容易。

总结

台积电拥有半导体代工的龙头护城河优势，同时半导体的周期下行有望结束，重回上行，同时也是巴菲特最大的苹果的最大供应商之一，受益于科技的不断发展，台积电本身也积极的扩产，有望受益于未来的需求爆发，估值也处在低位，所以巴菲特可能因为这些原因去选择建仓了。

科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。通常用字母 I表示，它的单位是安培（安德烈·玛丽·安培，1775年—1836年，法国物理学家、化学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名），简称“安”，符号 “A”，也是指电荷在导体中的定向移动。

导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了 电流。

电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。金属导体中电流微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由电子数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。

大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、电浆内的电子和离子、强子内的夸克。这些载子的移动，形成了电流。

基本介绍中文名 ：电流 外文名 ：Electron flow（Current） 别称 ：电流强度 表达式 ：I=Q/t 提出者 ：安德烈·玛丽·安培 套用学科 ：物理学 单位 ：安培（A） 物理量符号 ：I 电流的数学定义,单位,方向,表达式,获得条件,电流、电压、电阻的规律,计算式,产生条件,标准等级,物理性质,在各种介质内的电流的物理性质,三大效应,密度,测量仪器,学生用表,钳形表,新型仪表,分类,与电阻的关系,相关物理学家,乔治·西蒙·欧姆,安德烈·玛丽·安培,对人体伤害,学习口诀,例题, 电流的数学定义 单位 国际单位制中电流的基本单位是安培。1安培由基本电荷常数e 定义，指单位时间内通过1/1.602176634×1019 个电子对应的电流。 初级学习中1安培的定义：1秒内通过导体横截面的电荷量为1库仑，即：1安培=1库仑/秒。 换算方法： 1kA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000μA 1μA=1000nA 1nA=1000pA 一些常见的电流：电子手表1.5μA至2μA，白炽灯泡200mA，手机100mA，空调5A至10A，高压电200A，闪电20000A至200000A。 定义公式： , 在一段时间Δt内，通过导体横截面的电荷量ΔQ，单位是库仑。Δt为电荷通过导体的时间，单位是秒。 方向 物理上规定电流的方向，是正电荷定向运动的方向（即正电荷定向运动的速度的正方向或负电荷定向运动的速度的反方向）。电流运动方向与电子运动方向相反。 电荷指的是自由电荷，在金属导体中的自由电荷是自由电子，在酸，碱，盐的水溶液中是正离子和负离子。 在电源外部电流由正极流向负极。在电源内部由负极流回正极。 表达式 通过导体横截面的电荷量 Q 跟通过这些电荷量所用的时间 t 的比值称为电流，也叫电流强度。即 I=Q/t 。如果在1s内通过导体横截面的电荷量是1C，导体中的电流就是1A。 决定电流大小的微观量：在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，设导体的横截面积为 S ，导体每单位体积内的自由电荷数为 n ，每个电荷的电荷量为 e ，电荷的定向移动速率为 v ，则在时间 t 内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。由 (I=ΔQ/Δt)可得 I = nesv。 其中： n ：表示单位体积内的自由电荷数； e：自由电荷的电量； s：为导体横截面积； v：为自由电荷定向移动的速率。 获得条件 电路中保持有恒定的电动势（电力场）。 电流表 电路连线好，闭合开关，处处相通的电路叫做通路（也称为闭合电路）。 电流、电压、电阻的规律 串联电路（n个用电器串联）： 电流：I总=I1=I2....=In （串联电路中，电路各部分的电流相等） 电压：U总=U1+U2....+Un (总电压等于各部分电压之和） 电阻：R总=R1+R2....+Rn（总电阻等于各部分电阻之和） 并联电路（n个用电器并联）： 电流：I总=I1+I2....+In（并联电路中，干路电流等于各支路电流之和） 电压：U总=U1=U2....=Un（各支路两端电压相等并等于电源电压) 电阻：1/R总=1/R1+1/R2....+1/Rn（总电阻倒数等于各部分电阻倒数之和）。当2个用电器并联时，有以下推导公式：R总=R1R1/（R1+R2） 电阻公式推导方法： （1）串联：由U总=U1+U2....+Un，得到I总R总=I1R1+I2R2....+InRn 因为串联电路各部分电流相等，即I总=I1=I2....=In，所以得到： R总=R1+R2....+Rn（例如一个3Ω的电阻和一个6Ω的电阻串联，其串联的总电阻为9Ω） （2）并联：由I总=I1+I2....+In，得到U总/R总=U1/R1+U2/R2....+Un/Rn 因为并联电路各部分电压等于总电压，即U总=U1=U2....=Un，所以得到： 1/R总=1/R1+1/R2....+1/Rn（例如一个3Ω的电阻和一个6Ω的电阻并联，其并联的总电阻为2Ω） 对于只有两个电阻并联的部分来说，可以继续推导出以下公式： 由1/R总=1/R1+1/R2....+1/Rn可知：1/R总=1/R1+1/R2=R2/R1R2+R1/R1R2=（R1+R2）/R1R2 所以R总=R1R1/（R1+R2） 由上面的公式还可以得到一个结论：串联的总电阻大于其任意一分电阻，并联的总电阻小于其任意一分电阻。 计算式 电流的方向与正电荷在电路中移动的方向相同。实际上并不是正电荷移动，而是负电荷移动。 电子流 是电子（负电荷)在电路中的移动，其方向为电流的反向。电流强度可以用公式表达为： 其中，Q为电量（单位是库仑），t为时间（单位是秒）。 （1A=1C/s） (部分电路欧姆定律）或I=E(电动势)/(R[外]+r[内]) 或I=E/(R+Rg[检测器电阻]+r)(闭合电路欧姆定律） 在 中如果正负离子同时移动形成电流，那么Q为两种电荷的电量和。 产生条件 1、有电场。（电路当中，电源会产生电场。）

2、有自由移动的带电粒子。（电路中，还需要是闭合电路。） 标准等级 GB/T762-2002 单位A(安培)

1、1.25、1.6、2、2.5、3.15、4、5、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000、25000、31500、40000、50000、63000、80000、100000、125000、160000、200000 物理性质 在各种介质内的电流的物理性质 金属在固态金属导体内，有很多可移动的自由电子。虽然这些电子并不束缚于任何特定原子，但都束缚于金属的晶格内。甚至于在没有外电场作用下，因为热能(thermal energy) ，这些电子仍旧会随机地移动。但是，在导体内，平均净电流是零。挑选导线内部任意截面，在任意时间间隔内，从截面一边移到另一边的电子数目，等于反方向移过截面的数目。如同乔治·伽莫夫在他发表于 1947 年的科学畅销书《One, Two,Three…Infinity》谈到： “金属物质与其它物质不同的地方，在于其最外层的电子很松弛地束缚于原子，电子能够很容易地逃离原子。因此，满布于金属的内部，有很多未被束缚的电子，毫无目标地游动，就好像一群无家可归的醉汉。当施加电压于一根金属导线的两端，这些自由电子会朝着电势高的一端奔去，这样，形成了电流。” 其它介质在固态金属内，电荷流动的载子是电子，从低电势流到高电势。在其它种介质内，任何电荷载子的 载子流 都可以形成电流。在真空内，可以制作一个离子束(ion beam) 或电子束。这也是一种电流。在有些传导性物质内，电流是由正电荷载子和负电荷载子共同形成的。在像质子导体(proton conductor) 一类的物质内，电流可能完全是由正电荷载子形成。例如，在水溶液内，电解质会导电，电流内的正价氢离子（质子）朝着某方向流动，负价的硫酸根离子朝着反方向流动。在电花(spark) 或电浆内的电流内有电子、正离子、负离子。在半导体内，可以视电流为正值空穴（一个呈电中性的原子，由于少了一个负电的电子，所以那里就会呈现出一个正电性的空位）的流动。这种半导体称为 p型半导体 。 三大效应 热效应 导体通电时会发热，把这种现象叫做电流热效应。例如：比较熟悉的焦耳定律：是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。（焦耳定律） 磁效应 电流的磁效应(动电会产生磁)：奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。（毕奥-萨法尔定律） 化学效应 电的化学效应主要是电流中的带电粒子（电子或离子）参与而使得物质发生了化学变化。化学中的电解水或电镀等都是电流的化学效应。（法拉第电解定律） 密度 电流密度是一种度量，以矢量的形式定义，其方向是电流的方向，其大小是单位截面面积的电流。采用国际单位制，电流密度的单位是“安培/平方毫米”。用方程表达J=I/s 其中( I )是电流，( J )是电流密度，( s )是截面矢量。 测量仪器 学生用表 电流表的符号：- A - 电流表的使用方法：电流表要与被测用电器串联。正负接线柱的接法要正确：使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，俗称正进负出。被测电流不要超过电流表的量程。（否则会烧坏电流表）可用试触的方法确定量程。因为电流表内阻太小（相当于导线），所以绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。确认使用的电流表的量程。确认每个大格和每个小格所代表的电流值。钳形表 钳形电流表(简称钳表)，是集电流互感器与电流表于一身的仪表，其工作原理与电流互感器测电流是一样的。钳形表是 由电流互感器和电流表组合而成。电流互感器的铁心在捏紧扳手时可以张开，被测电流所通过的导线可以不必切断就可穿过铁心张开的缺口，当放开扳手后铁心闭合。穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。从而使二次线圈相连线的电流表便有指示——测出被测线路的电流。 钳形电流表分高、低压两种，用于在不拆断线路的情况下直接测量线路中的电流。 新型仪表 各类变频电量分析仪、高精度功率分析仪、宽频功率分析仪等高端仪器，可以测量任意波形的电压、电流、功率和谐波。 分类 电流分为交流电流和直流电流。 交流电：大小和方向都发生周期性变化。生活中插墙式电器使用的是民用交流电源。 直流电：方向不随时间发生改变。生活中使用的可移动外置式电源提供的的是直流电。 交流电在家庭生活、工业生产中有着广泛的使用，生活民用电压220V、通用工业电压380V，都属于危险电压。 直流电一般被广泛使用于手电筒（干电池）、手机（锂电池）等各类生活小电器等。干电池（1.5V）、锂电池、蓄电池等被称之为直流电源。因为这些电源电压都不会超过24V，所以属于安全电源。 与电阻的关系 摺叠欧姆定律 很早以前，人们就有有关电流、电压关系的猜想（当时没有电阻这一概念），但由于那时候没有能提供稳定电压的电源，所以这些猜想知道很久以后才被人类系统地总结出来。世界上第一个系统研究电流、电压与电阻关系的人是欧姆（1789~1854）。在大量实验的基础上，欧姆总结出了它们三者的关系：电压一定时，电流与电阻成反比；电阻一定时，电流与电压成正比，用公式表示就是：I=U/R。 除此之外，欧姆还在他其它的著作中说明了影响电阻的因素，其公式可以表达为R=ρL/S（ρ为导体电阻率，L为导体长度，S为导体横截面积）。 相关物理学家 乔治·西蒙·欧姆 乔治·西蒙·欧姆（1789~1854），德国物理学家，生于巴伐利亚埃尔兰根城。欧姆的父亲是一个技术熟练的锁匠，对哲学和数学都十分爱好。欧姆从小就在父亲的教育下学习数学并受到有关机械技能的训练，这对他后来进行研究工作特别是自制仪器有很大的帮助。欧姆的研究，主要是在1817～1827年担任中学物理教师期间进行的。他的研究工作是在十分困难的条件下进行的。他不仅要忙于教学工作，而且图书资料和仪器都很缺乏，所以他只能利用业余时间，自己动手设计和制造仪器来进行有关的实验。1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律，这是他最大的贡献。这个定律在我们今天看来很简单，然而它的发现过程却并非如一般人想像的那么简单。欧姆为此付出了十分艰巨的劳动。在那个年代，人们对电流强度、电压、电阻等概念都还不大清楚，特别是电阻的概念还没有，当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了；况且欧姆本人在他的研究过程中，也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触，他的这一发现是独立进行的。欧姆独创地运用库仑的方法制造了电流扭力秤，用来测量电流强度，引入和定义了电动势、电流强度和电阻的精确概念。 欧姆 欧姆发现了电阻中电流与电压的正比关系，即著名的欧姆定律；欧姆他还证明了导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积和传导系数成反比，以及在稳定电流的情况下，电荷不仅在导体的表面上，而且在导体的整个截面上运动。为纪念欧姆在电学上的重要贡献，国际物理协会将电学中电阻的单位命名为欧姆，用希腊字母欧米伽（Ω）来作为电阻的符号，欧姆的名字也被用于其他物理及相关技术内容中，比如“欧姆接触”“欧姆杀菌”，“欧姆表”等。 安德烈·玛丽·安培 安德烈·玛丽·安培 (André-Marie Ampère 1775～1836年)，法国物理学家，对数学和化学也有贡献。1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显出数学才能。 科学成就：1．安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究。 安培画像 ①发现了安培定则 奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。 ②发现电流的相互作用规律 接着他又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引，电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。 ③发明了电流计 安培还发现，电流线上圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。 ④提出分子电流的假说 他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在，每个磁分子成为小磁体，两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性。当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，分子间相邻的电流作用抵消，而表面部分未抵消，它们的效果显示出巨观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实，它带有相当大的臆测成分；在今天已经了解到物质由分子组成，而分子由原子组成，原子中有绕核运动的电子，安培的分子电流假说有了实在的内容，已成为认识物质磁性的重要依据。 ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律 安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律，描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”，1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位“安培”以他的姓氏命名。 他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过机率论和积分偏微方程；他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘，导出过阿伏伽德罗定律，论证过恒温 *** 积和压强之间的关系（玻意耳定律），还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。 2．“电学中的牛顿” 安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中，成为电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”。 安培还是发展测电技术的第一人，他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器，以后经过改进称电流计。 安培在他的一生中，只有很短的时期从事物理工作，可是他却能以独特的、透彻的分析，论述带电导线的磁效应，因此我们称他是电动力学的先创者，他是当之无愧的。 对人体伤害 造成触电伤亡的主要因素一般有以下几方面： 1．通过人体电流的大小。根据电击事故分析得出：当工频电流为0．5～1mA时，人就有手指、手腕麻或痛的感觉；当电流增至8～10mA时，针刺感、疼痛感增强发生痉挛而抓紧带电体，但终能摆脱带电体；当接触电流达到20～30mA时，会使人迅速麻痹不能摆脱带电体，而且血压升高，呼吸困难；电流为50mA时，就会使人呼吸麻痹，心脏开始颤动，数秒钟后就可致命。通过人体电流越大，人体生理反应越强烈，病理状态越严重，致命的时间就越短。 2．通电时间的长短。电流通过人体的时间越长后果越严重。这是因为时间越长，人体的电阻就会降低，电流就会增大。同时，人的心脏每收缩、扩张一次，中间有0．1s的时间间隙期。在这个间隙期内，人体对电流作用最敏感。所以，触电时间越长，与这个间隙期重合的次数就越多，从而造成的危险也就越大。 3．电流通过人体的途径。当电流通过人体的内部重要器官时，后果就严重。例如通过头部，会破坏脑神经，使人死亡。通过脊髓，会破坏中枢神经，使人瘫痪。通过肺部会使人呼吸困难。通过心脏，会引起心脏颤动或停止跳动而死亡。这几种伤害中，以心脏伤害最为严重。根据事故统计得出：通过人体途径最危险的是从手到脚，其次是从手到手，危险最小的是从脚到脚，但可能导致二次事故的发生。 4．电流的种类。电流可分为直流电、交流电。交流电可分为工频电和高频电。这些电流对人体都有伤害，但伤害程度不同。人体忍受直流电、高频电的能力比工频电强。所以，工频电对人体的危害最大。 5．触电者的健康状况。电击的后果与触电者的健康状况有关。根据资料统计，肌肉发达者、成年人比儿童摆脱电流的能力强，男性比女性摆脱电流的能力强。电击对患有心脏病、肺病、内分泌失调及精神病等患者最危险。他们的触电死亡率最高。另外，对触电有心理准备的，触电伤害轻。 学习口诀 电荷 摩擦起电分电荷，电荷电性分两种。 毛皮橡胶橡带负，丝绸玻璃玻带正。 同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。 看到排斥的现象，电荷电性肯定同。 元电荷：带的电荷1.6，乘以10的-19方。 电流方向 形成电流有规定，电荷定向之移动。 正电移动的方向，规定电流的方向。 金属导电靠(自由)电子，电子方向电流反。 串联和并联 串联电路 首尾相连为串联，串联电路一条路。 一个开关控全部，位置不同控相同。 所有电器互(相)影响，一个停止都停止。 并联电路 头头连，尾尾连，并列两点为并联。 电器独立能工作，互不影响是特点。 并联电路几条路，总关控全支控支。 根据实物图画电路图 寻找接线多线柱，串并关系要分清。 一画支路二并联，再画干路和电源。 元件符号要标清，画完对应要检查。 根据电路图连线实物图 按图连线要注意，一连支路二并联。 三连干路和电源，四再添加电压表。 【设计电路】 设计先画电路图，开关位置是关键。 开关控谁跟谁串，通常闭合电灯亮。 所有电器都控制，开关一定在干路。 任一开关闭合后，铃响铃定在干路。 电流的强弱 电流表 电流表，测电流，测谁电流跟谁串。 “+”进“-”出右偏转，左转线柱定接反。 禁止直接连电源，短路烧毁电流表。 读数首先看量程，再看最小刻度值。 量程选用0.6A，0.02A一小格。 量程选用3安培，一小格为0.1A. 探究串、并联电路电流规律 串联电流之关系，各处电流都相等，I=I1=I2. 并联电流之特点，总流等于支流和，I=I1+I2. 例题 例一 .电流表的表盘如图所示。 （1）若使用0.6A的量程，则电流表示数是多少？ （2）若使用3A的量程，则电流表示数是多少？ （3）若用此表测量约为0.3A的电流强度，应将表的哪两个接线柱接入？ 解答： （1）若用0.6A量程，最小刻度为0.02A，指针所指为0.49A。 （2）若用3A量程，最小刻度为0.1A，指针所指为2.45A。 （3）0.3A的电流强度，既未超过3A量程，也未超过0.6A量程，同时考虑准确度，应选用0.6A量程，即将电流表的“－”和“0.6”两接线柱接入待测电路。 思维方式：根据量程明确准确后再行读数。 例二 .某同学连线一个实验电路如图所示。 （1）图中电流表的连线有什么错误。 （2）若要测量通过灯泡L2的电流，只允许变动图中某一根导线中的一个端点的接线位置，应如何变动？ （3）在（2）中已作变动的基础上，如果要测量通过电源的电流，也只允许变动一根导线上的一个端点的接线位置，应如何变动？ 解答： （1）从图中可以看出，电流表与灯泡L1串联，即测量通过L1的电流强度，但电流表的+、－接线柱接反了。 （2）要测通过L2的电流，应将电流表与L2串联，应将导线a原接电流表“+”接线柱一端改接到“－”接线柱。 （3）要测通过电源的电流，即测通过L1和L2的总电流，应将电流表与电源串联，可将导线c原接电流表“－”接线柱的一端改接到“+”接线柱上。 思维方式：根据电流表测电流的使用规则分析。

---