第1章 电路的基本概念与基本定律
电路是电工技术和电子技术的理论基础。电路理论研究的对象是由理想元件构成的电路模型。本章说明了电路的组成、作用及工作状态,**介绍电路中的基本概念、基本物理量和基本定律,主要讨论电流和电压的参考方向、基尔霍夫定律以及电路中电位的计算等。通过本章的学习,为后续分析复杂电路打下坚实的基础。
1.1 电路和电路模型
在人们的日常生活和生产实践中,电路无处不在。从手电筒、电饭煲、电视机、电冰箱、计算机到自动化生产线等都是由实际电路构成的。当前,集成电路的应用已渗透到各个领域,集成度越来越高,在很小的芯片上容纳的部件、器件数目越来越多,可达数百万或更多,这些元器件相互连接构成了复杂的电路系统。
电路(Circuit)是为了满足某种实际需要,由一些实际器件(例如电阻器、蓄电池、电容器、晶体管、集成元件等)按一定方式相互连接、构成电流通路的装置。比较复杂的电路呈网状,常称为网络(Network)。实际上,电路与网络这两个名词并无明显的区别,一般可以通用。但是,电路理论所研究的对象并不是由实际器件构成的实际电路,而是实际电路的科学抽象——电路模型(Circuit Model)。
1.1.1 电路的组成、作用及工作状态
1.电路的组成
实际电路的组成方式很多,结构形式多种多样,电路器件的品种千差万别、日新月异。例如,用导线和开关将电池和小灯泡连接起来组成了照明用的手电筒,就是一个十分简单的电路。而有些实际电路非常复杂,例如,电能的产生、输送和分配是通过发电机、变压器、输电线等完成的,它们形成了一个庞大而复杂的电路系统。但是,任何一个完整的实际电路,无论结构是十分简单,还是非常复杂,通常都是由电源、负载和中间环节三个���分组成。
电源(Power Source)是为电路提供能量或电信号的电器设备。例如,把机械能、热能、水能或核能等其他形式的能转换为电能的发电机,将化学能转换成电能的蓄电池,将光能转换为电能的太阳能电池等,都是常见的提供电能的电源。另外,用来提供各类电信号的信号源也属于电源。负载(Load)是将电能转换为其他形式的能、并利用电能进行工作的用电设备。例如,将电能转换为光能的电灯,将电能转换为机械能的电动机,将电能转换为热能的电炉,将电能转换为声音输出的扬声器等,都是常见的负载。除了电源和负载外,电路中还有用来连接电源和负载的中间环节,它起传输、分配和控制电能和电信号的作用,例如开关、导线、控制电路中的保护设备、变压器等。
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