手电筒的剖析

一个电路就是一个环路。只有从电池到导线，再到灯泡和开关，然后再通过导线回到电池的整个回路是连通的，灯泡才能被点亮。电路中出现任何的中段都能使灯泡无法发光。开关的作用就是控制这个断开的过程。

灯泡之所以能稳定而持续地发光，是因为电子并不是简单地只是从一点跳到另一点。电路中，某原子所含有的一个电子逃逸到它相邻的下一个原子，与此同时，这个原子又从相邻的上一个原子中获取一个电子，而失去电子的原子又会从与其相邻的一个原子获得电子，如此循环。

所有电池的内部都会发生化学反应，也就是说一些分子被分裂形成其他的分子，或者分之间互相结合形成了新分子。电池内的化学物质是进行选择的，它们之间的化学反应能够使多余的自由电子聚集到标负号“－”的那端，而标有正号“＋”的那端则变得急需额外的电子。化学能就转化成电能。

当电路存在的时候，电路将负极的电子带走，补充正极缺失的电子，化学反应才继续发生。如图所示，电子在电路中是逆时针方向移动的。

电池单独放置，没有连接任何设备。

它的电压E是1.5V，代表做功的势能，但是因为正负极通过空气也有连通，所以R非常非常的大，电流几乎为0.

现在用一小段铜线把正负极连接起来。

这种情况被称为“短路”，电压仍然是1.5V，但是由于电阻非常非常小，电流变得非常非常的大。导线点呢个被转化为热能，发热甚至发光或熔化。

大部分的电路都介于这两种极端情况之间。我们可以把它们统一表述为如下图所示。

上图中的那段折线对于电气工程师来说就是表示电阻的负号。这里表示电路中的电阻既不大也不小。

导线电阻较低的话，它将变热而且发光。这就是白织灯发光的原理。

灯泡里面有一根很细的金属丝，称为灯丝。灯丝是钨制成。通电时，金属丝的电阻开始发热，如果暴露在空气中，钨丝将达到燃点并开始燃烧，当在灯泡的真空泡室内，钨丝就会发光发亮。

开关只能是闭合或断开状态。电流只能是有或者无。灯泡只能是发光或不发光。就像莫尔斯和布莱叶发明的二进制一样，手电筒要么是开着，要么是关着。