线性电路简介

1.2.1.1　线性电路

电路是由电气设备、电路器件等通过各种方式相互连接并提供电流通过途径的系统。日常用到的电路有手机、计算机、家用电器设备等，城市轨道交通的供电系统、电力监控系统、交通控制系统、交通通信系统、动力照明供电系统等。

所谓线性电路是指由线性元件组成的电路。线性电路最基本的特性是具有叠加性和齐次性，其含义用电路图1.1、图1.2 简单说明。

图1.1　线性电路的叠加性

图1.2　线性电路的齐次性

1.叠加性

线性电路中含有若干个理想电源共同作用时，其电路中的电压、电流等于各个理想电源单独作用时产生的电压、电流叠加，这就是线性电路的叠加性。

例如：设图1.1（a）所示电路中，白炽灯为阻值固定不变器件，电池1、电池2 为恒压电源（即理想电压源）。当电池1、电池2 共同作用时，如图1.1（a）所示，白炽灯的端电压为U 及通过的电流为I。当电池1 单独作用时，如图1.1（b）所示，白炽灯的端电压为U1，通过的电流为I1。当电池2 单独作用时，如图1.1（c）所示，白炽灯的端电压为U2，通过的电流为I2。则图1.1（a）中的U、I 与图1.1（b）、图1.1（c）中的U1、U2、I1、I2关系为：U=U1+U2，I=I1+I2。即电池1、电池2 共同作用时的U、I，等于电池1、电池2 单独作用时产生的U1、U2、I1、I2的叠加。

2.齐次性

设图1.2（a）所示电路中，电池1 为理想电压源，白炽灯为阻值固定器件，则图1.2（b）中电压U2=3U1，电流I2=3I1。这就是线性电路的齐次性。

严格地讲，在实际中线性电路是不存在的。但是大量的实际电路通过“理想化”和“抽象化”处理，在一定条件下，可以视为线性电路进行分析。

1.2.1.2　电路的作用(www.xing528.com)

1.实现电能的传输、转换及分配

1）电力系统示例

电力系统示例如图1.3 所示，其主要作用是将发电机提供的电能传输、转换、分配到各用电设备。

图1.3　电力系统示意图

发电机又称为电源，是提供电能的设备，其功能是把热能、水能或核能等其他形式的能量转换成电能。

变压器和输电线的功能是实现电能的分配和传输。

电动机、电炉、电灯等用电设备统称为负载，其功能是把电能转换成为机械能、热能和光能等。

2）城市轨道供电系统示例

图1.4 为城市轨道供电系统组成示意图，其功能是将电力网传输的220 kV 电压输入变电站，由变电站、外部供电系统、直流牵引变电所等将电力系统供应的电能转变为适于电力牵引及其供电方式的电能，通过直流牵引网传输，为城市地铁列车输送电能并转换成动能；同时由降压变电所为地铁其他设备（如为照明、通风、空调、给水排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等）提供电能并转换为其他能。

图1.4　城市轨道供电系统组成示意图

2.实现信号的传递和处理

信号传递和处理的实例很多，如手机、计算机、电视机等，它们接收载有语言、文字、音乐、图像信息的电磁波后转换为相应的电信号，通过电子电路对信号进行传递和处理，还原为原始信息（如声音、图像等）输出到扬声器、显示器等。