1.1 电路和电路模型

1.1.1 电路的组成及作用

电路是指电流所流经的路径，是由电气设备和元器件（称为负载）与供电设备（称为电源）通过导线按照一定方式连接起来的闭合通路。它可以实现电能和电信号的产生、转换、传递和处理等功能，如图1-1a所示的电力系统和图1-1b所示的扩音系统示意图。

电路的组成一般分为三部分：电源、负载和中间环节。

图1-1 实际电路

a）电力系统电路 b）扩音系统电路

电源是产生电能和电信号的装置，如图1-1中的发电机和传声器。负载是取用电能的设备，如图1-1中的电动机和扬声器。中间环节是连接电源和负载的电气部分，如图1-1中的变压器、放大器及连接导线。

1.1.2 实际电路和电路模型

实际电路是由电源、负载和中间环节三个部分的实际元器件（如电动机、变压器、晶体管及电容等）为完成某种预期的目的而设计、连接和安装形成的电流通路。图1-1中的电路就是实际电路。

电路模型是足以反映实际电路中电工设备和元器件（实际部件）的物理性能的理想电路。发生在实际电路元器件中的物理现象按性质可分为消耗电能、供给电能、存储电场能量及存储磁场能量。假定这些物理现象可以独立研究，将每一种性质的物理现象用一种理想电路元件来表征，则有四种最基本的理想电路元件：电阻、电感、电容和电源。

电阻是反映消耗电能转换成其他形式能量的过程（如灯泡及电炉等）的理想电路元件，电路符号如图1-2a所示。

电感是反映产生磁场并存储磁场能量的特征的理想电路元件，电路符号如图1-2b所示。

电容是反映产生电场并存储电场能量的特征的理想电路元件，电路符号如图1-2c所示。

电源是表示能够将其他形式的能量转变成电能的元件，如图1-2d所示是理想电压源的电路符号，图1-2e所示是理想电流源的电路符号。

图1-2 理想电路元件的电路符号

a）电阻 b）电感 c）电容 d）理想电压源 e）理想电流源

需要注意的是，具有相同主要物理性能的实际电路元件，在一定条件下可用同一模型表示。同一实际电路元件在不同的工作条件下，其模型可以有不同的形式。例如，在直流情况下，一个线圈的模型可以用一个电阻元件表示；但是在较低频率的信号作用下，则要用电阻元件和电感元件的串联组合表示；在较高频率的信号作用下，还要考虑到导体表面的电荷作用，即电容效应，所以其模型还需要包含电容元件。

若实际电路的电路模型选取恰当，则对电路的分析和计算结果就与实际情况接近；若模型选取不恰当，则会造成很大误差，有时甚至导致自相矛盾的结果。如果模型太复杂，还会造成分析困难，但是太简单又不足以反映所需求解的真实情况。因此在电路分析中通常抓住其主要性质，忽略其次要性质，将实际电路中的元件所体现出来的物理性质抽象化，用一些理想电路元件来模拟实际电路元件。比如生活中常见的荧光灯电路，其灯管可以用电阻元件来表示，镇流器可以用电感和串联电阻来表示。

如图1-3所示的电路模型就是图1-1所示实际电路的简化电路模型。

本书后面涉及的电路都是指电路模型，模型中的各种理想电路元件都用国际或国家标准所规定的图形符号来表示。

图1-3 电路模型

a）电力系统电路 b）扩音系统电路