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電子工程

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圖中嘅係一啲簡單嘅電路,以竉板嘅形式實現:好似噉嘅電路,常見於屋企整嘅小型 project。而且專業電子工程上亦時會用竉板嚟建造原型

電子工程粵拼din6 zi2 gung1 cing4,係工程學嘅分支,專門研究同電子學有關嘅元件,譬如電子電路微處理器單晶片

學科定位

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内文:工程
睇埋:電機工程

電子工程同電機工程一樣,都係關注要點樣應用嘅工程學科。而二〇二五年更新嘅不列顛百科全書係噉樣描述電子工程[註 1][1]

電子工程關注嘅,係電磁波譜嘅運用,仲有係集成電路以及電晶體電子元件嘅應用。

喺二十世紀嗰陣,啲人講親電子工程同電機工程之間有咩分別,好多時都著眼於用緊嘅電流有幾強[1]:根據呢種講法,電機工程主要係應付大功率嘅強電流,例如發電廠供電嗰時用到嘅電力工程技術,就一般都屬於電機工程;相比之下,電子工程則比較在意電腦手機入便嗰啲電子訊號,尤其係講到點樣用呢啲訊號嚟傳達資訊,以及相關嘅應用。不過,用電流強弱嚟分嘅呢種分野,亦唔係 100% 非黑即白嘅。

喺二十一世紀初,初階電子工程,即使係一般大眾都可以接觸到,例如運用樂高積木同第啲容易取得嘅材料,配合埋 Arduino 等嘅架生,都可以喺屋企自製簡單嘅電子工程 project [2]

理論概念

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電子工程嘅理論分析,會大量使用古典電磁學講到嘅概念。諸如係電子電流電壓電路電阻等嘅概念,都屬於電子工程嘅基本知識。呢啲理論概念,往往係用數學模型嚟描述相關嘅現象。研究者可以將呢啲數學式編做程式,用電腦模擬嘅方法,嚟得知喺唔同嘅條件下例如唔同嘅輸入電壓、電阻等,電路嘅其他重要未知數會點樣隨之而變化。而工程界亦有埋專化嘅軟件,做電路模擬[3]

電路定律

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要分析同設計電子電路,最基本就要搞清電路入面嘅電壓電流以及電阻點樣互動。喺呢度,電子工程上嘅分析會將電源供應想像成係會「射出」電荷,並且考慮到兩套定律歐姆Ohm定律同埋基爾確夫Kirchhoff電路定律

歐姆定律指出,喺最基本嗰種情況下要分析一件導體,作[4]

當中 I 係通過件導體某兩點間嘅電流,V 係兩點間嘅電壓,而 R 則係兩點間嘅電阻 R。基爾確夫電路定律則細分做兩條,用嚟分析電路中嘅 V 同 I:

  • 電流定律:講緊電荷守恆,意思係話是但搵電路中嘅一個理想節點,流入嗰點嘅電流總和,實會等如流出嗰點嘅電流總和。
  • 電壓定律:講緊能量守恆,意思係話喺電路中任何一個閉合嘅迴路入便[註 2]所有元件兩邊嘅電壓升降,加埋一齊嘅代數和,必須等於零。



電抗

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内文:電容電感電抗
睇埋:電荷磁場

電容,符號 C ,簡單噉講係指元件儲存電荷嘅能力,可以理解為電勢改變會引致幾大嘅電荷改變[5]:237–238

當中 q 係其中一邊極板上電荷量嘅大細,而 V 則係兩端之間嘅電勢差電感,符號寫作 L ,係導電體可以有嘅特性,指呢啲物體有種傾向會抗拒流通佢哋嘅電流改變。設而家有股電流通過某導電體,當股電流改變嘅時候,會感生電壓,而電感可以界定為感生嘅電壓同引起佢嘅電流改變嘅變率,兩者嘅比例[6]

當中 V(t) 係特定噉指因感生效應而產生嘅電壓,而同 L 相乘嗰個項,反映電流嘅改變率[註 4]電容器電感器响電子工程上相當有用,譬如電源供應不穩嗰陣,電容器就可以起到舒緩嘅作用,篩走部份嘅電壓波動。電感器都可以「濾波」—減輕電壓嘅波動。兩者嘅差異大致可以理解為:電容器靠嘅係抵抗電壓快速改變,而電感器靠嘅則係抵抗電流快速改變[7]

電子元件

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唔同嘅電子零件;圖中有把間尺,用嚟突顯啲零件有幾大。
内文:電子元件

電子元件分好多種。

電源供應電阻係幾乎係所有電子電路都會有嘅部份。電源負責提供電壓「推郁」電路內嘅電荷,而電阻則可以用嚟控制電路內嘅電流量。電阻嘅詳情可以睇返歐姆定律講嘅嘢。

唔同嘅電子元件可以令到電流有唔同嘅變化。例如二極管噉,二極管只容許電流以其中一個方向通過,因此可以用嚟做整流器[註 5],假如有個以正弦波形式存在嘅交流電,電路中有二極管就可以令個正弦波變樣:簡化噉諗,下便左圖係原先嘅交流電源嘅電壓 U 隨時間嘅變化,中圖係個電路,當中 D 係條二極管,而右圖則係最後得出嘅 U 變化[8]。透過運用唔同嘅電子元件,電子工程師可以將電流同電壓變成唔同嘅波形,每種波形做到嘅效果都唔同。



唔少電子元件都可以用嚟防範突波。喺實際應用上,施加嘅電壓不時都會出現所謂嘅突波,突然出現一股好強嘅電壓,電壓突升就好可能會引致突如其來嘅強烈電流,而呢點有可能會損壞個電路。壓敏電阻就可以用嚟防止呢種問題:壓敏電阻嘅特徵係其電阻局部取決於施加喺佢身上嘅電壓,舉個簡單例子,想像個電路分兩條並聯式,一條駁住主電路,另一條駁住壓敏電阻,壓敏電阻嘅特徵係一旦遇到電壓突升,其電阻就會下降[註 6],於是乎,當有股突然嘅強電壓出現嗰時,壓敏電阻就可以將大部份嘅強烈電流導走[9]

電子元件亦可以用嚟做開閂代數噉嘅運算,當中邏輯門可以用嚟做異或等嘅運作,好似係與門噉,只有喺兩個輸入都有電嗰陣至會畀電過[註 7]。好似噉嘅做法,有助電子工程師控制電路嘅每部份喺咩情況下會有電咩情況下會冇。例如三個入口嘅與門,可以簡化同直觀噉[註 8]想像成[10]

即係話只有當 A B C 都係 A B C;符號作 A ∧ B ∧ C 嘅時候,先會有電流流經呢個簡化電路中 R 嗰嚿電阻。

睇埋

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接地嘅符號

資源

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註解

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  1. 英文electronic engineering
  2. 假設依家冇顯著變化緊嘅磁通量穿過個迴路。
  3. 無論設入係正出係負,定係入係負出係正,結果都係一樣,只要對正負號嘅使用前後一致,就得。
  4. 有關呢啲數學符號嘅具體意思,可以睇微積分
  5. 整流器:特徵係能夠將方向交替改變嘅交流電,變成單一方向嘅直流電
  6. 不過其電壓與電阻關係,唔係線性嘅。
  7. 或者再精確啲講,係兩個輸入都有高邏輯電平,個輸出先會有高邏輯電平。
  8. 簡化:即係話現實用嘅與門,並唔係好似呢幅圖所示嘅噉。

引咗

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  1. 1 2 Ryder, John D., Fink, Donald G.. "electrical and electronics engineering". Encyclopedia Britannica, 9 Jul. 2025, https://www.britannica.com/technology/electrical-and-electronics-engineering. Accessed 6 July 2026.
  2. The 10 Best Arduino Lego Projects
  3. Lessons In Electric Circuits,呢本網上教科書嘅第二章節,有講 Computer simulation of electric circuits
  4. Griffiths, David J. (1999), Introduction to electrodynamics (第3版), Prentice Hall, p. 289, ISBN 978-0-13-805326-0
  5. Harrington, Roger F. (2003). Introduction to Electromagnetic Engineering (第1版). Dover Publications. p. 43. ISBN 0-486-43241-6.
  6. Serway, A. Raymond; Jewett, John W.; Wilson, Jane; Wilson, Anna; Rowlands, Wayne (2017). "Inductance". Physics for global scientists and engineers (第2版). Cengage AU. p. 901. ISBN 9780170355520.
  7. Alexander, Charles K.; Sadiku, Matthew N. O. (2013). Fundamentals of Electric Circuits (第5版). McGraw-Hill. p. 226. ISBN 978-0-07-338057-5.
  8. Beginner's Guide to the Rectifier Circuit
  9. Varistors: Working Principle, Types and Applications
  10. Norman Hendrich. "AND gate (12 inputs)". Universität Hamburg. 喺2024-02-04搵到.