第1章 电路的基本概念和基本定
电路理论是电工技术和电子技术的基本理论。本章将介绍电路中的基本物理量、基本概念和基本定律。着重讨论电流和电压的参考方向、基尔霍夫定律及电路等效原理等。通过本章内容的学习可了解和掌握电路中的基本概念和定律,为后续分析复杂电路打下一个基础。
1.1 电路和电路模型
1.1.1 实际电路的组成和作用
人们在生产和生活中使用的电器设备如:电动机、电视机、计算机等都由实际电路构成。实际电路的种类繁多,用途各异,但都可以看成是由电源、负载和中间环节三个基本部分组成。其中电源的作用是为电路提供电能,如发电机将机械能或核能转化为电能,蓄电池将化学能转化为电能,光电池将光能转化为电能等;负载则将电能转化为其他形式的能量加以利用,如电动机将电能转化为机械能,电炉将电能转化为热能等;中间环节用作电源和负载的连接体,包括导线、开关、控制电路中的保护设备等。图1.1所示的简单照明电路中,电池作电源,灯作负载,导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。
在电力系统、电子通信、自动控制、计算机以及其他各类系统中,电路有着不同的功能和作用。电路的作用可以概括为以下两个方面:①实现电能的传输和转换。如图1.1中,电池通过导线将电能传递给灯,灯将电能转化为光能和热能。②实现信号的传递和处理。如图1—2是一个扩音机的工作示意图。传声器将声音的振动信号转换为电信号即相应的电压和电流,经过放大处理后,通过电路传递给扬声器,再由扬声器还原为声音。
1.1.2 电路模型
实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所组成。实际电路元件种类繁多,且电磁性质较为复杂。例如*简单的白炽灯,它除了具有消耗电能的性质外,当电流通过时,还具有电感性。为便于对实际电路进行分析和数学描述,需将实际电路元件用能够代表其主要电磁特性的理想元件(ideal element)或它们的组合来表示,称为实际电路元件的模型。反映具有单一电磁性质的实际元件的模型称为理想元件,包括电阻、电感、电容、电源等。图1-3是我们在电工技术中经常用到的几种理想元件的电路符号。
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