1.2　直流電路

1.2.1　電動勢和全電路歐姆定律

（1）電動勢

電源的作用是把電荷從一極移到另一極，在移送過程中就要克服靜電引力，我們把這個力稱為非靜電力。非靜電力把電荷從一極移到另一極所做的功與被移送的電荷量的比值叫做電源電動勢，用字母E表示，即

E的單位是伏特（V）。

（2）全電路歐姆定律

部分電路歐姆定律是不含電源的電路情況，在實際工作中電源E的內電阻r0有時是不可忽略的，這時歐姆定律可以寫為。

我們把這個公式稱為全電路歐姆定律。

1.2.2　電池組

（1）電池串聯

把第一個電池的負極和第二個電池的正極連接，第二個電池的負極與第三個電池的正極連接，如此依次連接就構成了串聯電池組。如圖1-5所示，串聯電池的總電動勢E總為

E總=nE

總內阻r總為

r總=nr

（2）電池并聯

把電動勢相同的電池正極和正極相連，負極和負極相連就組成了并聯電池組。如圖1-6所示，并聯電池的總電動勢E總為

E總=E

總內阻r總為

r總=r/n

1.2.3　電阻連接

（1）電阻的串聯

把電阻元件順序地連接在一起，構成一條無分支的電路，稱為串聯電阻電路。如圖1-7所示。

在串聯電阻電路中有以下特點：

① 串聯電阻電路中的等效電阻等于各個串聯電阻之和，即

R=R1+R2

② 串聯電阻電路中流過每個電阻的電流都是相等的，并且等于總電流，即

I=I1=I2

③ 串聯電阻電路的總電壓等于各個串聯電阻兩端電壓之和，即

U=U1+U2

④ 串聯電阻電路中的各個電阻上所分配的電壓與各自的電阻值成正比，即

Ui=IRi

（2）電阻并聯

將兩個以上的電阻元件都連接在兩個共同端點之間，構成一條多分支的電路，稱為并聯電阻電路。如圖1-8所示。

在并聯電阻電路中有以下特點：

① 并聯電阻電路中各個電阻兩端的電壓都是相等的，并且等于總電壓，即

U=U1 =U2

② 并聯電阻電路的總電流等于各個并聯電阻電流之和，即

I=I1+I2

③ 并聯電阻電路中的等效電阻的倒數等于各個并聯電阻的倒數之和，即

④ 并聯電阻電路中的各個電阻上所分配的電流與各自的電阻值成反比，即

（3）電阻的混聯

既有電阻串聯又有電阻并聯的電路，叫電阻的混聯。

1.2.4　電位與電壓

（1）電位

電荷在電場中要受到電場力的作用而發生運動，因此我們可以認為電荷在電場中具有電位能。單位正電荷在電場中某點所具有的電位能叫做這一點的電位。單位是伏特（V）。

也就是說：在電場中任意選擇一點作為參考點，單位正電荷從某一點移動到參考點時，電場力所做的功也就是電場中該點的電位。而參考點本身的電位則為零。

（2）電壓

電場中任意兩點之間的電位之差叫做電位差，也叫電壓，用字母U表示，單位是伏特（V）。

參考點的選擇是任意的，而參考點的選擇對各點電位的大小是有影響的，但卻不影響電壓的大小。在理論研究時，通常取無窮遠處作為電位的參考點，在實際工作中，通常取大地作為電位的參考點，在電子設備中，通常取設備外殼作為電位的參考點。

1.2.5　基爾霍夫定律

（1）支路、節點和回路

由一個或幾個元件首尾相接構成的無分支電路叫支路。在同一支路內，流過所有元件的電流相等。圖1-9(a)中的AB、AC、AD都是一個支路。

三條或三條以上支路匯聚的點叫節點。圖1-9中的三個A點，都是節點。

任意的閉合電路叫回路。圖1-9(c)中FABG、ACDB和FCDG都是回路。

（2）基爾霍夫電流定律

在任一瞬時，流向某一結點的電流之和恒等于由該結點流出的電流之和。表示為

ΣI入=ΣI出

對圖1-9(b)就有I1+I4=I2+I3+I5。

但在分析較為復雜的電路時往往難于事先判斷某支路中電流的實際方向，為此，常可任意假定一個方向作為電流的正方向，或者稱為參考方向。當電流的實際方向與其正方向一致時，則電流為正值。當電流的實際方向與其正方向相反時，則電流為負值。

（3）基爾霍夫電壓定律

在任一瞬間，沿電路中的任一回路繞行一周，在該回路上電動勢之和恒等于各電阻上的電壓降之和。表示為ΣURI=ΣUS 。

對圖1-9(c)電路Ⅰ就有UR2+UR1=E1+E2。

（4）疊加定理

由線性電阻和多個電源組成的線性電路中，任何一個支路中的電流（或電壓）等于各個電源單獨作用時，在此支路所產生的電流（或電壓）的代數和。

圖1-9(c)就可以看做是圖1-10兩個電源單獨作用的效果。