1.1.1 電路和電路模型

知識先導——認一認

觀察手電筒電路的連接及組成，電路如圖1-1所示。

知識鏈接——學一學

1. 電路

電路是電流流通的路徑，是為實現一定的目的將各種元器件（或電氣設備）按一定方式連接起來的整體。電路一般由電源、負載及中間環節組成。

（1）電源

電源是產生電能和電信號的裝置，如各種發電機、蓄電池、傳感器、穩壓電源、信號源等。

（2）負載

負載是取用電能并將其轉換為其他形式能量的裝置，如電燈、電動機、揚聲器等。

（3）中間環節

中間環節是傳輸、分配和控制電能或信號的部分，如連接導線、控制電器、保護電器、放大器等。

電路的組成不同，其功能也就不同，電路的一種作用是實現電能的產生、傳輸、分配和轉換，各類電力系統就是典型實例。圖1-2（a）所示是一種簡單的實際電路，它由干電池、開關、燈泡和連接導線等組成。當開關閉合時，電路中有電流流通，燈泡發光，干電池向電路提供電能；燈泡是耗能元件，它把電能轉化為熱能和光能；開關和連接導線的作用是把干電池和燈泡連接起來，構成電流通路。

電路的另一種作用是實現信號的傳遞和處理，如電話線路、有線電視電路和網絡，傳遞著人們需要的信息。收音機、電視機、計算機的內部電路起著接收和處理信號的重要作用。如圖1-2（b）所示，話筒將語音信號轉換為電信號，經放大器進行放大處理傳遞給揚聲器，以驅動揚聲器發音。

2. 理想電路元件及電路模型

組成實際電路的元件種類繁多，但實際的電路元件在電路中所表現的電磁性質可以歸納為幾類，而每一個元件所反映的電磁性質又以某一特定項為主，其他性質在一定條件下可以忽略，這樣就可以把實際的電路元件理想化，將電路實體中的各種電氣設備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的元件模型來代替，而對它的實際上的結構、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。即用一個假定的二端元件來代替實際元件，二端元件的電和磁性質反映了實際電路元件的電和磁的性質，這個假定的二端理想電路元件，簡稱為電路元件，如電阻、電感、電容、電源等。

電阻：表示消耗電能的元件，如電阻器、燈泡、電爐等。可以用理想電阻來反映其在電路中消耗電能這一主要特征。

電感：表示產生磁場、儲存磁場能量的器件，如各種電感線圈。可以用理想電感來反映其儲存磁能的特征。

電容：表示產生電場、儲存電場能量的器件，如各種電容器。可以用理想電容來反映其儲存電能的特征。

電源：電源有兩種表示方式，即電壓源和電流源。表示能將其他形式的能量轉換為電能的元件。

理想電路元件特征：一是只有兩個端子；二是可用電壓或電流按數學方式描述；三是不能分解為其他元件。

實際電路是由一些電工設備、器件和電路元件所組成的。為了便于分析和計算，把實際元件和器件理想化并用國家統一的標準符號來表示，構成電路模型。即由理想電路元件組成的電路稱為電路模型，也就是人們常說的電路圖，如圖1-3所示。

將實際的元件用基本電路符號代替，是一個將事物抽象成理想模型的過程。基本電路元件是抽象了的理想元件，如電阻、電容、電感等。但實際的元件在電路中發生的作用是復雜的，如日光燈電路，不能簡單地把日光燈整套設備用電阻代替，日光燈的輔助器件——鎮流器，不僅具有電感的性質，還具有電阻和電容的性質。但由于鎮流器的電阻很小，電容所起作用也很小，所以在一般情況下可以忽略次要因素，突出其主要作用，即將鎮流器用理想元件電感來表示，再和表示日光燈管燈絲的電阻串聯，但在分析要求較高的情況下，又要將鎮流器用電感、電阻和電容三種元件相組合來代替。

本書所分析的電路，就是這種電路模型。在電路圖中，各種電路元件用規定的圖形符號表示。

需要注意的是，具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定條件下可用同一電路模型表示；同一實際電路部件在不同的應用條件下，其電路模型可以有不同的形式。不同的實際器件只要有相同的主要電氣特性，在一定的條件下可用相同的模型表示，如燈泡、電爐等在低頻電路中都可用理想電阻表示。

實踐操作——做一做

圖1-4所示為兩個雙聯開關控制一盞燈電路的原理示意圖，請在實驗線路板上根據圖示原理，利用直流電源、連接導線、雙向開關及小燈泡模擬實現兩地控制一盞燈電路。