创客教育材料漫谈：电与电源

●陈染 文 周周 编

要让创客作品更具有互动性、更加智能，我们需要将电引入到创客教育中。从最基础的电子创客制作“点亮一个LED灯”，到设计出多功能的创客机器人，电在创客教育中扮演着重要的角色。当我们创作与电相关的创客作品时，必须思考它们是如何工作的。

我们首先要思考的一个问题：创客作品中的电从何而来？我们知道，电可以分为直流电和交流电。交流电被广泛应用于电力传输之中，我们最常接触的是家用插座上220V60Hz的交流电；而我们所用的电器大多数是直流电，创客作品也几乎都是直流电的天下。

那么，我们在创客教育中如何获得直流电呢？最常见的方法有2种：使用直流电源，或者将交流电转化为直流电。除了这些方法，有些创客作品还会使用太阳能电板提供电源，或者利用机械装置将机械能转化为电能。

说到直流电源，首先令我们想到的是干电池。所谓“干”是指使用糊状的电解液产生稳定直流电的电池，与之相对的是用液态电解液的“湿”电池。干电池易于携带、储存和使用，在创客制作中应用广泛。干电池又可以分为一次性电池和可充电电池两大类。也可以按照电池的化学材料划分，分为锌锰电池、碱性电池、镍镉电池、锂电池等类型。

提到干电池，我们常常会想到5号电池、7号电池等。我们常说的几号电池，是中国划分的型号，常见的有1号、2号、5号、7号、8号、9号电池。这些型号的电池都是圆柱体，电压都是1.5V，最大的区别在于体积和电量的不同，这些差异可以让我们用于不同的场合。

最大的1号电池直径达到34.2 mm，电量达到20500mAh，很适合用于对体积要求不高、连续使用时间不长的场合，许多燃气热水器或燃气灶的打火器就会用到1号电池。最小的9号电池直径仅有8.3mm，电量也只有625mAh，适合于对电量有一定要求、又对体积要求较高的场合，某些遥控器会用到9号电池。

创客教育中最常用的干电池有5号电池和7号电池。5号电池直径为14.5mm，电量为2850mAh；7号电池直径为10.5mm，电量为1250mAh，你可以根据自己作品的实际需求选用电池。5号电池和7号电池通常配合电池盒使用，将多颗电池串联在一起，以增加其电压和电量。例如创客教育中常见的EV3机器人就安装了6颗1.5V的5号电池，让它的电压能够达到9V，电量达到7500mAh。

另一种创客教育常用的电池是PP3电池，通常也叫9伏电池（不要跟9号电池混淆），它的外观呈圆角长方体，顶端并列着一圆一方2个接口，PP3电池只需扣上电池帽就可以使用。它最大的特点是电压高达9V，而体积和重量仅相当于2颗5号电池。PP3电池很适合便携式作品的制作，但其电量仅为625mAh，即使是高容量PP3电池也仅有1000mAh，价格也比普通的电池高出一截，所以PP3电池不适合用于需要长时间开机的创客作品。

如果你的创客作品对于体积的要求较为苛刻，你可以选择纽扣电池，它仅有几毫米厚，重量仅15g，很适合微型创客作品的制作。

有时候，创客制作还会用到锂离子电池。锂离子电池可以说是我们现在生活中接触最多的电池了，小到手机、智能手环，大到纯电力汽车都会用到这种电池。锂离子电池可多次反复充电，能量密度高，电压稳定，适合设计多种类型的创客作品。但创客教育中使用锂离子电池一定要注意潜在的危险，错误的使用可能会造成电池过热、膨胀，甚至发生爆炸。

如果你的创客作品需要长时间供电，并且对便携性要求不高的话，你可以考虑用插座供电。家用电源是220V的交流电，我们需要用整流器将它变成直流电，再用变压器转换成我们所需的电压，才能用于创客作品中。

除了用电池供电和电源供电之外，少数创客作品还会将光能、机械能转化为电能。创客教育通常采用能产生25V直流电源的太阳能板为设备供电。但和光伏发电的痛点一样，这种方法受外界影响较大，容易电流不稳，在设计创客作品时需考虑这个问题。

有了电源，我们就能大展身手创作出有趣的创客教育作品，但我们需要先用导线连接用电器，并用开关控制它们。