初步电学（1）：从电池开始

故事从玩手机开始，当年身处寄宿学校的我，为了解决手机电池没电的问题。

那个时代的手机，使用的是可拆卸的锂离子电池：

理论上来说，只要多买几块电池就能挨过学校那两周漫漫长夜。

然而，作为一个小白，我并不知道如何购买电池。

所以，问题的关键就在于如何采集能源去给电池充电。

所以，我上网查了查手机电池充电方法，包括升压电路，以及常用充电器的构造。

最后，总结出一条思路。

这，就是我接触到电学这个神奇世界的开始。

充电的原理：

锂电池是一个可以储存电能的容器，电池会随着放电，电压降低。

而电池放电就是将电能释放出来的过程，是一种利用化学反应产出电能的过程。

为了使电池可以充电，这种化学反应被设计为可逆的。

我们要做的就是让这个化学反应逆转过来，使得它回到放电的起点。

如何让电池里面的化学反应逆转？

化学反应是有一个强度趋势的，由此引发电池上的电压不同。

简单来说，电池放电越靠近终点，则电池的电压越低，这就是目前普遍使用的电量检测计的原理。

而如果我们让电流流入电池内部，而不是流出，则电池内部的化学反应就会逆向进行，同时电池的电压会重新升高。就像是把弩箭的弦重新拉回一样，使得它重新具有能量。

如何让电流流入电池内部？

让电流流入电池很简单，只需要你提供一个大于电池电压的电源，就可以让电源给电池供电。

而常见的情况，不是提供一个恒压电源，或者干脆拿着发电机给电池充电；而是使用恒流电路，让电流以一个恒定流量流入电池。

至于为什么要这样做？它涉及到一个类似电容器并联的问题，电能很容易就会因为产生电磁波或者是热能的方式而消耗掉，使得能量被浪费。

这之间我走过了许许多多的弯路，例如用三节碱性电池串联，直接给手机锂电池充电，其效率极为低下。

所以如果要DIY便携锂电池充电器，应该使用5V升压模块或专用充电宝主板，搭配TP4056之类的恒流芯片来做，同时注意控制充电温度。（充电时请勿让电池超过50度，否则应及时停止充电）

学生党专题：

关于悄悄玩手机这件事，相信许多学生党都深有体会。|･ω･｀)

在学校这种地方充电，只有充电宝可以使用。因为太阳能电池的效率问题，除非是A4纸大小以上，发电功率很难满足充电的要求。

而充电宝也终究有使用完毕的一天，想要长久的充电就只能在人类新能源的道路上更进一步了。

一，是使用5V升压模块，温差发电片和散热片，DIY一个温差发电机。

温差发电机原料：温差发电片，散热片，5V稳压模块。以及焊锡和导热胶。

这样就可以使用酒精灯来发电，功率勉勉强强可以给充电宝供电。

二，是做一个大容量的充电宝，这个是最简单的，有两种做法。

原料（1）：18650电池或者锂聚合物电池若干，充电宝主板。将它们焊接起来即可。

注意：一般情况下不会有超过3000mah的18650锂电池，标称容量大于3000mah的18650大部分为假。

原料（2）：成品大容量12V锂电池，5V降压充电板，12V电池充电器。不需要焊接，用的时候连接起来就可以使用。

温馨提示：少看网文，多学知识。年轻人学习能力强过成年人，莫要浪费了智慧。

回到电池充电的例子，我们可以理解到这样一个事实：

在电路中，我们可以认为电能都存到了电容器（小电池）内部。

而电能在转移的过程中是会被消耗的，这是因为导线中有电阻的存在。

其他特殊电路中，电能被转化为了其他形式的能量，例如电感可以容纳磁能。

电容器是什么？你可以认为它就是某种形式的电池，它两端的电压却不像电池是曲线变化，而是直线变化的。同一个电容器两端的电压和它内部的电能成线性比例。

电阻是什么？电阻是可以理解为用来限制电流，或者说是给定额大小电流的元件。

电感是什么？电感就像一个转换器，将电磁能相互转化，而电磁是共生的，电感可以拿电来充磁，也可以拿磁来生电。

而在我们的电路中，电流是可以随时变化的，电感的主要作用就是拿内部的磁来补电，或者拿多余的电来充磁。于是电感就具有一定程度上使电流不变的特性。

于是，我们可以得到这样一个规律：

电容内的电能和电压成正比，电感内的电能和电流成正比。

大电容可以用于稳定电压，大电感可以用于稳定电流。

电容上的电流可突变（可用于产生大电流），电感上的电压可突变（可用于产生高电压）。

现在，看到电路图上密密麻麻的电阻、电容、电感，也不再像之前那么陌生了。

接下来，就是半导体的世界……