逻辑运算与逻辑门

什么是电？

宇宙中物质的基本构成单位是原子，原子是由一个原子核和若干电子组成。原子核带有正电荷，电子带有负电荷。由于电荷相反，原子核和轨道上的电子之间有一定的吸引力，因为电子在一定轨道上围绕着原子核运动。
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原子的最外层轨道上可能有松散结构的电子，它们只要很小的能量就可以从母体原子中分离出来，因此这些电子也被称为自由电子。自由电子在物质内部随即移动，从一个原子转移到另一个原子。当一个物体因为外部能量失去电子后，其原子核携带的正电荷就要大于负电荷，物体表现为带有正电。当一个物体获取了电子后，其电子携带的负电荷就要大于原子携带的正电荷，物体表现为带有负电。

同性电荷相斥吗，异性电荷相吸，所以正电荷和负电荷之间会形成一个电势，可以将这个电势理解为吸引电子移动的能力。物理学中使用电压描述两点之间的电势差，电压的单位为伏特，简称伏，符号位V。比如我们常见的1.5V干电池，两级之间的电势差为1.5V。
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电势是一个相对量，其参考点可以任意选取的。无论被选取的物体是不是带点，都可以被选取为标准位置，即零参考点。地球是一个巨大的导体，对于电子而言就好像大海对于水滴而言。所以在这样的大导体上增减一些电荷，对它的电势改变微乎其微，其电势比较稳定，所以，一般情况下，我们都是将地球作为零电势参考点。在电路中如果某个位置接地了，那么就说明此位置的电势为0，电路图中使用如图所示的符号表示接地。
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当一个带点的物体通过导体连接到一个带正电的物体时，因为存在电势差，带负电的物体的多余电子开始流向带正电的物体，以补偿带正电的物体中缺少的电子。电子的流动，构成电流。因为物理规律认知的影响，最初人们误以为电荷也会移动，所以将正电荷移动的方向为电流方向，事实上，原子核中带正电荷的质子根本不会移动，所以电子移动方向与约定俗成的电流方向相反。

有些材料在常温下有大量自由电子，所以具有良好的导电性，被称为导体。而几乎没有自由电子的材料被称为非导体或绝缘体。

当自由电子移动时，自由电子与导体的原子发生碰撞，导致电子的流动速度受到限制。在物理学中导体对电流的阻碍作用称为电阻，电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示，R是英文单词Resistance的首字母。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。

电的信息表示

计算机使用的电路中只有两种电压：高电压和低电压。通常使用接地电压作为低电压，使用3.3V或5.5V作为高电压。如果将其对应为数学抽象，那么低电压可以对应数字0，高电压可以对应数字1，因此，计算机中的电路又称为数字电路。数字电路中的电压是离散的，只有高和低两个级别，英文中也用high level和low level表示，中文译为高电平和低电平。