1.1 電路及其模型

1.1.1 電路組成及作用

1.電路組成

簡單來說，電路就是電流流通的路徑，它是根據某種需要由具有不同電氣性能及作用的元器件按照一定方式連接而成的。電路的結構將依據它所完成任務的不同而不同，可以簡單到由幾個元器件構成，也可以復雜到由上千甚至數萬個元器件構成。無論簡單與復雜，一個完整的電路都可以看作由電源、負載及中間環節（包括開關和導線等）3部分組成。

例如，最簡單的手電筒電路，其電路組成的3部分是：電源-干電池，負載-小燈泡，中間環節-開關和筒體的金屬連片，手電筒電路如圖1-1所示。

電源是供應電能的設備，它把其他形式的能量轉換為電能，例如，發電機將機械能轉換為電能；負載是取用電能的設備，它把電能轉換為其他形式的能量，例如，電動機將電能轉換為機械能，電爐將電能轉換為熱能，電燈將電能轉換為光能等；中間環節是把電源和負載連接起來，為電流提供通路，把電源的能量供給負載，并根據負載的需要接通或斷開電路。

2.電路的作用

電路的作用可分為兩大類：一類是實現電能的傳輸和轉換，如圖1-2所示的電力電路，發電機產生電能，經過變壓器和輸電線輸送到各用電單位，再由負載把電能轉換為光能、熱能以及機械能等其他形式的能量；另一類是實現信號的傳遞和處理，如圖1-3所示的擴音機電路，傳聲器將聲能信號變換為相應的電信號，并將其送入電子電路加以放大，然后，通過揚聲器把放大了的電信號還原成更大的聲能信號。

電路中的電壓和電流是在電源或信號源的作用下產生的，因此，電源又稱為激勵。由激勵在電路中產生的電壓和電流統稱為響應。有時根據激勵和響應之間的因果關系，把激勵又稱為輸入，響應稱為輸出。

1.1.2 電路模型

實際電路都是由一些按需要、起不同作用的實際電路元器件所組成的，諸如發電機、變壓器、電動機、電池、晶體管以及各種電阻器和電容器等。它們的電磁性質較為復雜，例如一個白熾燈，它除具有消耗電能的性質（電阻性）外，當通有電流時還會產生磁場，就是說，它還具有電感性。但電感非常微小，可忽略不計，于是可認為白熾燈是一個電阻元件。

為方便電路的分析和計算，在一定條件下將實際電路中的元器件，突出其主要電磁性質，忽略其次要因素，近似地看作理想電路元器件。如電路中的電熱爐、白熾燈等看作理想電阻元件，電感線圈看作理想電感，各種電容器看作理想電容等。用一個理想電路元器件或幾個理想電路元器件的組合來代替實際電路中的具體元器件稱為實際電路的模型化。

可見，電路模型是由理想電路元器件和理想導線相互連接而成的整體，是對實際電路進行科學抽象的結果。

將一個實際電路抽象為電路模型的過程，又稱為建模過程，其結果與實際電路的工作條件以及對計算精度的要求有關。例如手電筒電路，其實際電路器件有干電池、小燈泡、開關和筒體，它的電路模型如圖1-4所示。其中，理想電阻元件是小燈泡的電路模型，理想電壓源U_S和理想電阻元件R_S的串聯組合是干電池的電路模型，筒體起著傳導電流的作用，其電阻忽略不計，用理想導線表示。

圖1-4所示的電路模型又稱為電路圖。在電路圖中，將理想電路元器件用特定的電路符號表示；理想導線可以畫成直線、折線或曲線等。

思考與練習

1.電路由哪幾部分組成？各部分在電路中起什么作用？

2.實際電路和電路模型有什么關系？