1.1 电路及其模型

1.1.1 电路组成及作用

1.电路组成

简单来说，电路就是电流流通的路径，它是根据某种需要由具有不同电气性能及作用的元器件按照一定方式连接而成的。电路的结构将依据它所完成任务的不同而不同，可以简单到由几个元器件构成，也可以复杂到由上千甚至数万个元器件构成。无论简单与复杂，一个完整的电路都可以看作由电源、负载及中间环节（包括开关和导线等）3部分组成。

例如，最简单的手电筒电路，其电路组成的3部分是：电源-干电池，负载-小灯泡，中间环节-开关和筒体的金属连片，手电筒电路如图1-1所示。

电源是供应电能的设备，它把其他形式的能量转换为电能，例如，发电机将机械能转换为电能；负载是取用电能的设备，它把电能转换为其他形式的能量，例如，电动机将电能转换为机械能，电炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能等；中间环节是把电源和负载连接起来，为电流提供通路，把电源的能量供给负载，并根据负载的需要接通或断开电路。

2.电路的作用

电路的作用可分为两大类：一类是实现电能的传输和转换，如图1-2所示的电力电路，发电机产生电能，经过变压器和输电线输送到各用电单位，再由负载把电能转换为光能、热能以及机械能等其他形式的能量；另一类是实现信号的传递和处理，如图1-3所示的扩音机电路，传声器将声能信号变换为相应的电信号，并将其送入电子电路加以放大，然后，通过扬声器把放大了的电信号还原成更大的声能信号。

电路中的电压和电流是在电源或信号源的作用下产生的，因此，电源又称为激励。由激励在电路中产生的电压和电流统称为响应。有时根据激励和响应之间的因果关系，把激励又称为输入，响应称为输出。

1.1.2 电路模型

实际电路都是由一些按需要、起不同作用的实际电路元器件所组成的，诸如发电机、变压器、电动机、电池、晶体管以及各种电阻器和电容器等。它们的电磁性质较为复杂，例如一个白炽灯，它除具有消耗电能的性质（电阻性）外，当通有电流时还会产生磁场，就是说，它还具有电感性。但电感非常微小，可忽略不计，于是可认为白炽灯是一个电阻元件。

为方便电路的分析和计算，在一定条件下将实际电路中的元器件，突出其主要电磁性质，忽略其次要因素，近似地看作理想电路元器件。如电路中的电热炉、白炽灯等看作理想电阻元件，电感线圈看作理想电感，各种电容器看作理想电容等。用一个理想电路元器件或几个理想电路元器件的组合来代替实际电路中的具体元器件称为实际电路的模型化。

可见，电路模型是由理想电路元器件和理想导线相互连接而成的整体，是对实际电路进行科学抽象的结果。

将一个实际电路抽象为电路模型的过程，又称为建模过程，其结果与实际电路的工作条件以及对计算精度的要求有关。例如手电筒电路，其实际电路器件有干电池、小灯泡、开关和筒体，它的电路模型如图1-4所示。其中，理想电阻元件是小灯泡的电路模型，理想电压源U_S和理想电阻元件R_S的串联组合是干电池的电路模型，筒体起着传导电流的作用，其电阻忽略不计，用理想导线表示。

图1-4所示的电路模型又称为电路图。在电路图中，将理想电路元器件用特定的电路符号表示；理想导线可以画成直线、折线或曲线等。

思考与练习

1.电路由哪几部分组成？各部分在电路中起什么作用？

2.实际电路和电路模型有什么关系？