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(图)电路电流流过的回路叫做电路;电路(英文:Electrical circuit)又称电子回路,是由电气设备和元器件,按一定方式联接起来,为电荷流通提供了路径的总体;最简单的电路由电源负载导线开关等元件组成。电路处处连通叫做通路。只有通路,电路中才有电流通过。

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电路组成编辑本段回目录

电路由电源,负载,连接导线和辅助设备四大部分组成。实际应用的电路都比较复杂,因此,为了便于分析电路的实质,通常用符号表示组成电路实际原件及其连接线,即画成所谓电路图。其中导线和辅助设备合称为中间环节。

(图)基本电路
基本电路
1.电源

电源是提供电能的设备。电源的功能是把非电能转变成电能。例如,电池是把化学能转变成电能;发电机是把机械能转变成电能。由于非电能的种类很多,转变成电能的方式也很多,所以,目前实用的电源类型也很多,最常用的电源是干电池、蓄电池和发电机等。

2.负载

在电路中使用电能的各种设备统称为负载。负载的功能是把电能转变为其他形式能。例如,电炉把电能转变为热能;电动机把电能转变为机械能,等等。通常使用的照明器具、家用电器、机床等都可称为负载。

3.导线

连接导线用来把电源、负载和其他辅助设备连接成一个闭合回路,起着传输电能的作用。

4.辅助设备

辅助设备是用来实现对电路的控制、分配、保护及测量等作用的。辅助设备包括各种开关、熔断器及测量仪表等。 

电路物理量编辑本段回目录

电路的作用是进行电能与其它形式的能量之间的相互转换。因此,用一些物理量来表示电路的状态及各部分之间能量转换的相互关系。

(1)电流

电流在实用上有两个含义:第一,电流表示一种物理现象,即电荷有规则的运动就形成电流。第二,本来,电流的大小用电流强度来表示,而电流强度是指在单位时间内通过导体截面积的电荷量,其单位是安培(库/秒),简称安,用大写字母A表示。但电流强度平时人们多简称电流。所以电流又代表一个物理量,这是电流的第二个含义。

电流的真实方向和正方向是两个不同的概念,不能混淆。

习惯上总是把正电荷运动的方向,作为电流的方向,这就是电流的实际方向或真实方向,它是客观存在,不能任意选择,在简单电路中,电流的实际方向能通过电源或电压的极性很容易地确定下来。

但是,在复杂直流电路中,某一段电路里的电流真实方向很难预先确定,在交流电路中,电流的大小和方向都是随时间变化的。这时,为了分析和计算电路的需要,引入了电流参考方向的概念,参考方向又叫假定正方向,简称正方向。

所谓正方向,就是在一段电路里,在电流两种可能的真实方向中,任意选择一个作为参考方向(即假定正方向)。当实际的电流方向与假定的正方向相同时,电流是正值;当实际的电流方向与假定正方向相反时,电流就是负值。

换一个角度看,对于同一电路,可以因选取的正方向不同而有不同的表示,它可能是正值或者是负值。要特别指出的是,电路中电流的正方向一经确定,在整个分析与计算的过程中必须以此为准,不允许再更改。

(2)电压与电位

从数值上看,AB两点之间的电压是电场力把单位正电荷从A点移动到B点时所做的功;而电场中某点的电位等于电场力将单位正电荷自该点移动到参考点所做的功。比较电压和电位的概念可以看出,电场中某点的电位就是该点到参考点之间的电压电位是电压的一个特殊形式。对于电位来说,参考点是至关重要的。在同一电路中,当选定不同的参考点,同一点的电位数值是不同的。

原则上说,参考点可以任意选定。在电工领域,通常选电路里的接地点为参考点,在电子电路里,常取机壳为参考点。

在实际应用时,仅知道两点间的电压往往不够,还要求知道这两点中哪一点电位高,哪一点电位低。例如,对于半导体二极管来说,还有其阳极电位高于阴极电位时才导通;对于直流电动机来说,绕组两端的电位高低不同,电动机的转动方向可能是不同的。由于实际使用的需要,要求我们引入电压的极性,即方向问题;

 

电路种类编辑本段回目录

有源电路与无源电路  只含无源元件的电路称为无源电路,兼含有源元件的电路则称为有源电路。有源元件指在所考虑的信号范围内和一定的工作状态下能不断产生能量的元件,真空电子器件、固态电子器件和量子电子器件等都属此类。无源元件指在所考虑的信号范围内和在任何情况下只消耗能量,或所产生的能量不大于所储能量的元件,传输线电阻器电容器电感器变压器天线波导等都属此类。


线性电路与非线性电路  各种元件都有其确定的特性,例如,在有外加电压的情况下,电阻器有引起电流的特性,电容器有积蓄电荷的特性,晶体管有输出电压随输入电压变化的特性等。这些特性均可视为元件的输入输出关系。若输入为u1(t)时,输出为u姈(t);输入为u2(t)时输出为u娦(t);又若输入为ɑ1u1(t)+ɑ2u2(t)时(式中ɑ1ɑ2是常数),输出为ɑ1u姈(t)+ɑ2u娦(t),即其输入输出之间在量值变化上保持恒定关系,称为线性关系。其特性有线性关系的元件称为线性元件,不具有这种线性关系特性的元件称为非线性元件。非线性电路至少含一个非线性元件,线性电路则是仅含线性元件的电路。


时变电路与时不变电路  元件特性或元件参数随时间而变的元件叫时变元件,含时变元件的电路称为时变电路。反之,则分别称之为时不变元件和时不变电路。


集总参数与分布参数  在无源元件的尺寸远比信号波长为短时,表征其特性的参数是不连续分布的,这种元件通常称之为集总参数元件。但当元件尺寸与信号波长可以比拟时,其特性参数已不能只用一种在常规下定义的物理量来表征,而要用无限多个连续分布的基本元件参数来表征。这种元件称为分布参数元件。一段同轴电缆(见传输线)、一个波导元件或集成电路中一段电阻都是分布参数元件。


互易与非互易  在线性双通四端网络中,如将电源E接在某两端之间,在任一其他支路测量电流I,或使EI的位置互易,所得的转移阻抗相同,称之为互易定理。它说明,在线性网络中,两个方向的传输相同,转移阻抗和导纳的关系相等。有一类元件,例如用霍尔效应(见霍尔器件)做成的器件和用固态电子器件组成的元件,其两对端子间的特性是不能互易的,这类元件称为非互易元件。在含非互易元件的电路内,互易定理不能应用。

模拟电路与数字电路  自然界产生的连续性物理自然量,将连续性物理自然量转换为连续性电信号,运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。模拟电路对电信号的连续性电压、电流进行处理。最典型的模拟电路应用包括:放大电路振荡电路线性运算电路(加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路)。运算连续性电信号。数字电路,亦称为逻辑电路,将连续性的电讯号,转换为不连续性定量电信号,并运算不连续性定量电信号的电路,称为数字电路。数字电路中,信号大小为不连续并定量化的电压状态。多数采用布尔代数逻辑电路对定量後信号进行处理。典型数字电路有,振荡器寄存器加法器减法器等。运算不连续性定量电信号。

19世纪以来,对于无源电路、线性电路、时不变电路、集总参数电路和互易电路,已有许多通用的分析和计算方法。但是,对于非线性电路、时变电路和非互易电路,直到现代仍还缺乏普遍适用的分析方法。

在实际应用中,有时为了强调电路所用的某类元件和器件,人们常把电路分为电阻电路、RC(阻容)电路、电子管电路和固态电路等。有时则按电路的工作频率分为低频电路、高频电路、超高频电路和微波电路。有时又依联接形式的不同而区分为串联电路、并联电路、梯形电路、桥式电路、耦合电路等。电路依其制作工艺的不同,又有分立元件电路和集成电路的区分。 

电路又按其功能和用途分为滤波放大振荡混频倍频分频调制解调编码解码稳压整流延时箝位限幅逻辑开关,以及参数自动控制等各种电路。

(图)电路
基本运放电路
(图)电路
基本电路形式
(图)电路
基本电路形式

 

电路状态编辑本段回目录

1.开路也叫断路,因为电路中某一处因中断而使电阻过大,电流无法正常通过,导致电路中电流为零,中断点两端电压为电源电压,一般对电路无损害。

2.短路电源未经过任何负载而直接由导线接通成闭合回路,易造成电路损坏,如温度过高烧坏导线、电源等。

3.通路正常负载状态。

电路定律编辑本段回目录

基尔霍夫电流定律:流入一个节点的电流总和,等于流出节点的电流总合。

基尔霍夫电压定律:环路电压的总合为零。

欧姆定律:线性元件(如电阻)两端的电压,等于元件的阻值和流过元件的电流的乘积。

诺顿定理:任何由电压源与电阻构成的两端网络,总可以等效为一个理想电流源与一个电阻的并联网络。

戴维宁定理:任何由电压源与电阻构成的两端网络,总可以等效为一个理想电压源与一个电阻的串联网络。


 

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参考资料编辑本段回目录

[1]徐熙文.电路.北京:高等教育出版社

[2]石生.电路基本分析.北京:高等教育出版社

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