1.1 电路的基本概念
1. 电路的组成
电路是由电工设备和元器件按一定方式联接起来的总体,为电流流通提供了路径。图2-1所示电路是一个手电筒电路,它由电源、负载和中间环节(包括联接导线和开关)三部分组成。其中,干电池为电源,灯泡为负载,连接导线和开关为中间环节。在电路中随着电流的流动,进行着不同形式能量之间的转换。
电源:电路中供给电能的设备和器件称为电源,它是将非电能转换为电能的装置。如发电机、干电池等。
负载:电路中使用电能的设备和元件称为负载,它是将电能转换成非电能的装置。
中间的环节:是把电源与负载联接起来的部分,起传递和控制电能的作用。
对于一个完整的电路来说,电源(或信号源)、负载和中间环节是三个基本组成部分,它们缺一不可。
电路模型
在实际应用中,通常用电路图来表示电路。在电路图中,各种电器元件都不需要画出原有的形状,而是采用国家统一规定的图形符号来表示。图2-2为图2-1所示的手电筒的电路图。这种用理想元件构成的电路也称为实际电路的“电路模型”,我们在进行理论分析时所指的电路,就是这种电路模型。
2. 电路的作用
电路按其功能可分为两类:一类是电力电路,它主要起实现电能的传输和转换作用,因此,在传输和转换过程中,要求尽量减少能量损耗以提高效率。另一类是信号电路,其主要作用是传输和处理信号等(例如语言 、音乐、图像、 温度等)。在这种电路中,一般所关心的是信号传递的质量,如要求不失真、 准确 、灵敏、 快速等。
1.1.2 电路的基本物理量
1、电流
电流是一种物理现象,是带电粒子(电荷)的定向运动形成的。电流的大小用电流强度来衡量。电流强度是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度习惯上又常被称为电流。
大小和方向均不随时间改变的电流叫做恒定电流,简称直流,其强度用符号I表示。如果电流的大小和方向都随时间变化,则称为变动电流。其中一个周期内电流的平均值为零的变动电流则称为交变电流,如正弦波电流等,其强度用符号i来表示。
对于直流电流,单位时间内通过导体横截面的电荷量是恒定不变的,其电流强度
I=Q/T (1-1)
对于变动电流,在很小的时间间隔内,通过导体横截面的电荷量为,则该瞬间电流强度为
(1-2)
电流的单位是安培,国际符号为A。它相当于1秒内通过横截面的电荷为1库仑(C)。有时也会用到千安(KA),毫安(mA)或微安(µA)。.
习惯上,我们规定正电荷移动的方向为电流的方向。
电流的方向是客观存在的,但在电路分析中,有时某段电流的实际方向难以判断,甚至实际方向在不断改变,为了解决这一问题,需引入电流的参考方向概念。