1.2 電路元件及電路模型

1.2.1 電路元件

實(shí)際電路由起不同作用的電路元件組成，它們所表征的電磁現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)換特征一般都比較復(fù)雜，為便于分析和計(jì)算實(shí)際電路，引入理想電路元件的概念。每一個(gè)理想電路元件只反映一種電磁特性。例如，用“電阻”反映電阻器消耗電能的性質(zhì)，用“電容”反映電容器儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的性質(zhì)，用“電感”反映電感線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的性質(zhì)等。理想電路元件簡(jiǎn)稱電路元件，它有兩個(gè)與外部電路相連的端鈕，因此也稱為二端元件。二端元件分為無源二端元件和有源二端元件兩類。

常見的無源二端元件有電阻元件R、電感元件L和電容元件C，它們的圖形符號(hào)如圖1-4所示。有源二端元件分為電壓源元件和電流源元件，它們的圖形符號(hào)如圖1-5所示。

沒有說明具體性質(zhì)的二端元件通常用具有兩個(gè)引出端的方框符號(hào)來表示，如圖1-6所示。當(dāng)這些電路元件的參數(shù)為常數(shù)時(shí)就稱為線性元件。由線性元件組成的電路稱為線性電路。

1.2.2 電路模型

用理想電路元件組成的電路稱為理想電路模型（簡(jiǎn)稱電路模型），也稱電路原理圖（簡(jiǎn)稱電路圖）。

手電筒實(shí)體電路的電路模型如圖1-1（b）所示。其中，電阻R是小電珠的電路抽象，電壓源E與內(nèi)阻R0的串聯(lián)組合是干電池的電路抽象，導(dǎo)線和開關(guān)這些中間環(huán)節(jié)是筒體的電路抽象。

具體說明如下。

小電珠是利用電流的熱效應(yīng)原理制成的，主要表現(xiàn)為電阻性，故可以把小電珠看成是一個(gè)理想化的電阻器，在電路圖中用一個(gè)電阻元件代替。

干電池在輸出電能的同時(shí)要發(fā)熱，說明內(nèi)部有電阻在消耗能量。假設(shè)電源的內(nèi)阻R0和小電珠的電阻R相比不能忽略，則它消耗的能量也不能忽略，因此在電路中可以用輸出電壓恒定的電壓源元件E和內(nèi)阻元件R0串聯(lián)的電路模型來表示。

手電筒的金屬外殼在電流通過時(shí)會(huì)發(fā)熱，呈現(xiàn)出電阻性，但因耗電量很小可以忽略不計(jì)，故手電筒的筒體可用理想導(dǎo)體（導(dǎo)線）與開關(guān)這些中間環(huán)節(jié)表示。

在圖1-1（b）中，電壓源E和內(nèi)阻R0的串聯(lián)組合既可以表示干電池，也可以表示任何直流電壓源；電阻元件R既可以表示白熾燈，也可以表示電爐、電烙鐵等電熱器，只是它們的參數(shù)（電阻值）不一樣。

電路模型的構(gòu)建過程就是用電路元件及其組合來表示實(shí)體電路的過程。例如，工頻交流電路中的電感線圈，在低頻交流的情況下的電路模型，可用理想電阻元件和理想電感元件的串聯(lián)組合表示；在直流電路中可看成是一個(gè)小電阻；在高頻交流電路中還需要考慮線圈的匝間分布電容等。