1.1 电路及电路模型

1.1.1 电路的组成和作用

(1)电路的组成

随着科学技术的发展，电的应用越来越广泛，要用电，就离不开电路。所谓的电路，就是为了用电需要而将电气设备和器件按一定的方式连接起来形成的电流的通路。电路的具体形式是多种多样的，但不管多么复杂，电路都是由电源、负载和中间环节3个基本部分组成的。下面以如图1.1.1(a)所示的手电筒电路为例，介绍电路的3个基本组成部分。

1)电源

电源是电路的能源。其作用是将其他形式的能转换为电能。例如，手电筒中电池的作用是将化学能转换为电能。

2)负载

负载是用电设备。其作用是将电能转换为其他形式的能。例如，手电筒中灯泡的作用是将电能转换为热能和光能。

3)中间环节

中间环节由连接电源和负载的导线、开关及保护电器等组成，起传输、分配电能或保护的作用。

(2)电路的作用

实际电路借助电压、电流完成传输电能和信号、处理信号等功能。其具体作用主要体现在以下两个方面：

1)实现电能的传输和转换

典型电路为如图1.1.2所示的电力系统。发电机将热能、水能、核能等其他形式的能量转换为电能，升压后传输到用电处，再降压后送给用电设备使用，用电设备将电能转换为热能、机械能等其他形式的能。

2)实现电信号的传递和处理

典型电路为如图1.1.3所示的扩音机电路。话筒将声音信号转换成相应的电信号（电压和电流），然后由放大器将电信号放大后送到扬声器，驱动扬声器发出声音。话筒是输出电信号的设备，称为信号源，相当于电源；扬声器接收和转换信号（将电信号转换为声音信号），相当于负载；放大器处理（放大）和传递信号，是中间环节。

1.1.2 电路模型

实际电路是由多个电气器件组成的，而实际器件工作时常常同时具有几种电磁性质。人们把电流通过时器件消耗电能视为电阻的性质；产生磁场并储存磁场能视为电感的性质；产生电场并储存电场能视为电容的性质；将其他形式的能量转变成电能视为电源的性质。为了描述电路，有必要把每一种电磁性质表示出来。具有某种特定电磁性质并具有精确数学定义的基本结构，称为理想电路元件，简称电路元件。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件及电源元件（理想电压源和理想电流源）等。其符号如图1.1.4所示。为了对实际电路进行分析和计算，需要将实际器件理想化，即在一定条件下突出其主要电磁性质，忽略其次要电磁性质，将其理想化为一个或几个理想电路元件的组合。例如，可将手电筒电路中的电池视为理想电压源与电阻元件的串联，电灯泡视为电阻元件（其电感的作用微小，是次要因素，可以忽略）。

实际电路中的器件都可用能反映其主要电磁特性的理想电路元件来代替。由理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型，电路模型简称电路，通常电路又称网络。用规定的图形符号来表示理想电路元件，并用实线表示连接导线而形成的图形，称为电路原理图，简称电路图。电路图是电路模型的图形表示，如图1.1.1(b)所示为手电筒电路的电路模型。今后分析、计算所使用的都是电路模型。对电路模型进行分析、计算所得的结果，基本能反映实际电路的工作情况。

在电路分析中，常将电源输出的电压和电流，称为激励，它推动电路工作；激励在电路各部分产生的电压和电流，称为响应。分析电路，实质上就是分析激励和响应的关系。