电路元件及模型概述

1.1.1.1　电路

为了完成某种功能，将实际的电气设备与元件按照一定的方式组合连接而成的整体称为电路。通常组成一个简单电路，至少要有电源、连接导线、开关和负载。负载、连接导线和开关称为外电路，电源内部的电路称为内电路。电路的基本组成包括以下四部分：

（1）电源（供能元件）：为电路提供电能的设备和器件，如电池、发电机等。

电源就是把非电能转换为电能的一种能量转换装置。例如：干电池是把化学能转换为电能的装置；发电机是把机械能转换为电能的装置。直流电还可以通过交流电得到，其整个过程包括变压、整流、滤波、稳压。

（2）负载（耗能元件）：电路中吸收电能或输出信号的元件，如灯泡等用电器。

（3）控制器件：控制电路工作状态的器件或设备，如开关等。

（4）连接导线：将电气设备和元器件按一定方式连接起来的导线，如各种铜、铝电缆线等。

由于电路中的电压、电流是在电源的作用下产生的，因此电源又称为激励；由激励在电路中产生的电压、电流称为响应。有时，根据激励与响应之间的因果关系，把激励称为输入，响应称为输出。

如图1-1-1（a）中，干电池为电源，小灯泡为负载，导线和开关为传输控制元件。

图1-1-1　手电筒实际电路与电路模型

1.1.1.2　电路理想元件(www.xing528.com)

为了便于对复杂的实际电路进行分析和综合，我们有必要在满足实际工程需要和假设的条件下，抓住实际电路中发生的主要现象和表现出来的主要矛盾，将实际电路中发生的物理过程或物理现象理想化，这就得到了理想电路元件，简称理想元件。

理想元件是电路元件理想化的模型，简称为电路元件。

电阻元件是表示只消耗电能的元件，简称电阻。

电感元件是表示其周围空间存在着磁场而可以储存磁场能量的元件，简称电感。

电容元件是表示其周围空间存在着电场而可以储存电场能量的元件，简称电容。

具有两个引出端的元件，称为二端元件；具有两个以上引出端的元件，称为多端元件。

1.1.1.3　电路模型

实际电路可以用一个或若干个理想电路元件经理想导体连接起来模拟，这便构成了电路模型。用理想电路元件或它们的组合模拟实际元件就是建立其模型，简称建模。建模时必须考虑工作条件，并按不同准确度的要求把给定工作情况下的主要物理现象和功能反映出来。常用理想元件及符号如表1-1-1所示。

表1-1-1　常用理想元件及符号

在不同的工作条件下，同一实际元件可能采用不同的模型。模型取得恰当，对电路进行分析计算的结果就与实际情况接近；模型取得不恰当，就会造成很大误差甚至导致错误的结果。模型取得太复杂则会造成分析困难，而取得太简单则可能无法反映真实的物理现象。如图1-1-1（b）所示，将干电池简化为理想电源US和内阻Ri，小灯泡简化为电阻R，基本符合实际电路的物理现象和满足准确度的要求。

本书中，如无特殊说明，电路元件均指理想电路元件，电路均指电路模型。