電路及的電路模型
電路定義：電路是指電流多通過的路徑，也稱回路或網路，是由電氣設備和元器件按一定方式連接起來，以實現特定功能的電氣裝置。
電路的作用：
（1）電能的傳輸和轉換。列如電力供電系統、照明設備、電動機等。主要利用電的能量，其電壓、電流、功率相對較小，頻率較高，也稱為強電系統。
（2）信號的傳遞和處理。列如電話、擴音機電路用來傳送和處理音頻信號，萬用表用來測試電壓、其電壓、電流和電阻，計算機的存儲器用來存放數據和程序。主要用于處理電信號，其電壓、電流、功能相對較小，頻率較高，也稱為弱電系統。
電氣圖及電路模型
定義：一個完整的電路是由電源（或信號源）、負載和中間環節（如開關、導線等）三個基本部分組成的。
（1）一個實際的電阻器在有電流流過的同時還會產生磁場，因而還兼有電感的性質。
（2）一個實際電源總有一點電阻，因而在使用時不可能總保持一定的電壓。
（3）連接導體總有一點電阻，甚至還有電感。
用一個足以表征其主要性能的模型來表示。列如：
（1）燈泡的電感是極其微小的，把她看作一個理想的電阻元件是完全可以的。
（2）一個新的干電池，其內阻與燈泡的電阻相比可以忽略不計，把她看作一個電壓恒定的理想電壓源也是完全可以的。
（3）在連接導體很短的情況下，導體的電阻完全可以忽略不計，可看作理想導體。于是這個理想電阻元件就構成了燈泡的模型，理想電壓源就構成了電池的模型，而理想導體則構成了連接導體的模型。
集總元件與集總假設
1.電路研究的理想化假設
假定電路中的電磁現象可以分別研究，用“集總參數元件”（簡稱集總元件）來構成模型，每一種集總元件均只表現一種基本現象，且可以用數字方法精確定義。
2.集總假設的適應條件
集總含義：元器件中的電場和磁場可以分隔，并分別加以表征和研究，即元器件中交織存在的電場和磁場之間不存在相互作用。但在實際上，若電場與磁場間存在相互作用時將產生電磁波， 這樣電路中的一部分能量將通過輻射而損失掉。
集總假設的使用是有條件的，只有在輻射能量可以忽略不計的情況下才能采用集總假設，即當實際電路元件或部件的外形尺寸遠比通過它的電磁波信號的波長小得多，可以忽略不計時，方可采用集總假設。
這種元件和部件稱為集總元件，是抽象的理想元件模型，由集總元件構成的電路模型，稱為集總電路。
電路變量
電路的電性能可以用一組表示為時間函數的變量拉低描述，最常用到的是電流、電壓和電功率。各電量單位都采用國際單位制。
電流：自然界中存在正、負兩種電荷，在電源的作用下，電路中形成了電場，在電場力的作用下，處于電場內的電荷發生地定向移動，形成電流，習慣上把正電荷運動的方向規定為電流的方向。
電流的大小稱為電流強度（簡稱電流），是指單位時間內通過導體橫截面的電荷量，即：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? i（t）= dq/dt
式中，電荷q的單位為庫【侖】（C）：時間t 的單位為秒（s）:電流i的單位為安【培】（A）。除A外，常用的單位有毫安（mA），微安（uA），它們之間的換算關系如下：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1A = 103mA
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1mA = 103uA
如果電流的大小和方向不隨時間變化，這種電流稱為恒定電流，簡稱直流，一般用大寫字母I表示。
如果電流的大小和方向都隨時間變化，則稱為交變電流，簡稱交流，一般用小寫字母i表示。
電壓
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?u(t)=dW/dq
式中，dq為由a點轉移到b點的正電荷量，單位為庫【侖】（C）；dW為轉移過程中電場力對電荷dq所做的功，單位為焦【耳】（J）；電壓u(t)的單位為伏【特】（V）。
如果正電荷由a點轉移到b點，電場力做了正功，則a點為高電位，即正極，b點為低電位，即負極；正電荷由a點轉移到b點，電場做了負功，則a點為低電位，即負極，b點為高電位，即正極。
如果正電荷量及電路極性都隨時間變化，則稱為交變電壓或交流電壓，一般用小寫字母u表示；若電壓大小和方向都不變，稱為直流（恒定）電壓，一般用大寫字母U表示。
參考方向
參考方向可以任意選定，在電路圖中，電流的參考方向用箭頭表示；電壓的參考方向（也稱參考極性）則在元件或電路的兩端用“+”、“-”符號來表示，“+”號表示高電位端，“-”號表示低電位端；有時也用雙下標表示，如uAB表示電壓參考方向由A指向B。
如果電流或電壓的實際方向（虛線箭頭）與參考方向（實線箭頭或“+”、“-”）一致，則用正值表示；如果兩者相反，則為負值。
、在分析電路時，應先設定好合適的參考方向，在分析與 計算的過程中不再任意改變，最后由計算結果的正、負值來確定電流和電壓的實際方向。
如果指定電流過某元件（或電路）的電流參考方向是從標以電壓的正極性的一端指向負極性的一端，即兩者的參考方向一致，則把電流和電壓的這種參考方向稱為關聯參考方向；當兩者不一致時，稱為非關聯參考方向。
在分析計算電路時，對無源元件常取關聯參考方向，對有源元件則常取非關聯參考方向。
電功率
電功率表示電路或元件中消耗電能快慢的物理量，定義為電流在單位時間內所做的功，即
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? p(t)=dW/dt
當時間t的單位為秒（s），功W的單位為焦【耳】（J）時，功率p的單位為瓦【特】（W）。設定電流和電壓為關聯參考方向時，由式（1-2），有dW=u(t)dq,再結合式（1-1），有
、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? p（t）= dW/dt=u(t)dq/dt=u(t)i(t)
此時把能量傳輸（流動）的方向稱為功率的方向，若p(t)>0,表示此電路（或元件）吸收能量，此時的p(t)稱為吸收功率；若p(t)<0,此電路（或元件）吸收能量，此時的p(t)稱為發出功率。?
對于p(t)=u(t)i(t),當設定電流和電壓為非關聯參考方向時，若p(t)>0，表示此電路（或元件）發出能量，此時的p(t)稱為發出功率；若p(t)<0,此電路（或元件）吸收能量，此時的p(t)稱為吸收功率。
根據能量守恒定律，對于一個完整的電路來說，在任一時刻各件吸收的電功率的總和應等于發出電功率的總和，或電功率的總和代數為零。
電能的單位是焦【耳】（J），在電力系統中，電能的單位通常用千瓦時（kw.h）來表示，也稱為度（電），它們之間的換算關系為
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1度（電）=1kW.h=3.6*106 J
注意：實際的電氣設備都有額定的電壓、電流和功率限制，使用時不要超過規定的額定值，否則易使設備損壞。超過額定功率稱為超載，低于額定功率稱為欠載。
電路元件
實際的元件是用理想化的電路元件的組合來表示的。理想的電路元件有二端元件和多端元件之分，又有有源、無源的區別。本書所涉及的無源理想二端元件有電阻、電容和電感，無源理想多端元件有晶體管、運算放大器、變壓器等；有源元件有理想電壓源和理想電流源。
每一個理想電路元件的電壓u或電流i，或者電壓與電流之間的關系都有著確定的規定，例如電阻元件上的電壓與電流關系為u = f（i）。這種規定充分地表征了此電路元件的特性，稱為元件的約束。
電阻元件
電阻元件是從實際物體中抽象出來的理想模型，表示物體對電流的阻礙和將電能轉化為熱能的作用，如模擬燈泡、電熱爐等電器。
電容元件
電容元件是一種表征電路元件儲存電荷特性的理想元件，簡稱電容。
電感元件
電感元件的原始模型為絕緣導線（如漆包線、紗包線等）繞制而成的圓柱線圈。當線圈中通以電流i時，在線圈中就會產生磁通量，并儲存能量。線圈中變化的電流和磁場可使線圈自身產生感應電壓。磁通量與線圈的匝數的乘積稱為磁通鏈，磁通鏈的單位是韋【伯】（wb）。
表征電感元件（簡稱電感）產生磁通、存儲磁場能力的參數稱為電感，用L表示。它在數值上等于單位電流產生的磁通鏈。即
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? L =?Ψ/i
電感L也稱自感系數，基本單位是亨【利】（H）。1H = 1Wb/A,常用的單位還有豪亨（mH）和微亨（μH），它們之間的換算關系如下：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1H = 103mH? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1mH = 103μH
獨立電壓源
電源是一種把其他形式的能轉換成電能的裝置。
獨立源是從實際電源中抽象出來的一種電路模型，分為獨立電源（也稱為理想電壓源，簡稱電壓源）和獨立電流源（也稱為理想電流源，簡稱電流源）。電壓源的電壓或電流源的電流一定，不受外電路的控制而獨立存在。
獨立電流源
獨立電流源也是一種電路模型。
電流源是一種能產生電流的裝置。例如光電池在一定條件下，在一定照度的光線照射時被激發產生一定值的電流，該電流與照度成正比，該光電池可視為電流源。?
受控源
受控源有稱非獨立源，也是一種理想電路元件，具有與獨立源完全不同的特點。以受控制電壓源為例，它的電壓是受同一電路中其他支路的電壓或電流控制的。
受控源原本是從電子器件中抽象而來的。
受控源分為四種形式：電壓控制電壓源、電流控制電流源、電壓控制電流源和電流控制電流源。
基爾霍夫定律
電路的基本規律包含兩方面的內容。一是將電路作為一個整體來看，二是電路的各個組成部分（電路元件）。
基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。
1.支路
電路中只通過同一電流的每個分支稱為支路，由一個或多個二端元件串聯組成。流經支路的電流稱為支路電流。
2.節點
三條或三條以上支路的連接點稱為節點。
3.回路
電路中的任一閉合路徑稱為回路。
4.網孔
在回路內部不另含有支路的回路稱為網孔。
KCL
電荷守恒和電流連續性原理指出，在電路中任一點上，任何時刻都不會產生電荷的堆積和減少現象，由此可得基爾霍夫電流定律（KCL）。
對于任一集總電路中的任一節點，在任一時刻，流進該節點的所有支路電流和等于流出該節點的所有支路電流的和。
關于基爾霍夫電流定律的說明如下：
.KCL定律適用于集總電路，表征電路中各個支路電流的約束關系，與元件特性無關。
.使用KCL定律時，必須先設定各支路電流的參考方向，再依據參考方向列寫方程。
.可將KCL推廣到電路中的任一閉合面或閉合曲線。
KVL
由于電路中任意一點的瞬時電位具有單值性，若沿著任一路徑，回到原來的出發點時，該點的電位是不會變化的，因此可得基爾霍夫電壓定律。
對于任一集總電路，在任一時刻，沿任一回路循環一周，該回路所有支路電壓降的和等于所有支路電壓升的和。
關于基爾霍夫電壓定律（KVL）的說明如下：
.KVL定律適用于集總電路，表征電路中各個支路電壓的約束關系，與元件特性無關。
使用KVL定律時，必須先設定各支路電壓的參考方向，再依據參考方向和選定的繞行方向列寫方程。
由KVL定律時，任何兩點間的電壓與這兩點間所經路徑無關。
在電路分析中，當電路中有多個未知的支路電壓和電流時，常要運用KVL，KCL定律列寫多個方程，組成線性方程組求解。
電路電位的計算
電位也稱為電勢，是表示電場中某點所具有能量的物理量，用符號V表示。
什么是電位
在電路中，電位指某點到參考點間的電壓，通常設參考點的電位為零，用圖符“|”表示。
在不接地的電子設備中，常把多個元器件匯聚的公共點設為零電位，也稱之為地。
計算電位的基本方法可歸納為如下幾點。
（1）選定電路中某一點味參考點，設其電位為零。
（2）標出個電流參考方向及個元件兩端電壓的參考正、負極性。
（3）計算各點至參考點間的電壓，即得到的各點的電位。
電路的簡化
為了方便繪制電路圖及簡化計算過程，借助電位的概念，常采用簡化電路圖。
