电路的基本概念

一、电路的组成及功能

1.电路的概念

用理想电路元器件来代替实际电路元器件构成的电路称为电路模型，简称为电路。

2.电路的组成

1）电源：将其他形式的能量转换成电能的设备称为电源。例如，发电机、电池等。

2）负载：将电能转换成其他形式能量的装置称为负载。例如，电灯、电动机、电炉等。

3）中间环节：连接电源和负载的部分称为中间环节。例如，连接导线、开关、变压器、放大器、保护电器、控制电器等。

3.电路的功能

1）输送、分配和转换电能

2）转换、传递和处理信号

〖补充知识〗

电路图的概念

1.电气的分类

强电：电压高、电流大、功率大、频率低，电压通常为交流380/220 V及以上。

弱电：电压低、电流小、功率小、频率高，电压通常为36 V及以下交、直流。

2.电气符号

 

  

 

图1-5 强电电路元件的名称和图形符号

3.电路图的类别

电路图的种类很多，包括电工电路图、电子电路图、电气控制图等。

二、电路的基本物理量

1.电流与电压

1）电流：电荷的定向移动即形成电流，电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量。

2）电压：带电体周围存在着电场，电荷在电场中会受到电场力，当电场力使电荷移动时（由a点移动到b点），电场力F就对电荷做了功，电荷移动所做的功被称为电压。

2.电流与电压的方向

电流的实际方向规定为正电荷移动的方向，电压的实际方向规定为高电势端指向低电势端。

3.电位与电动势

1）电位

为了便于分析，在恒定电场中选取某一点O为参考点，规定参考点O的电位为0 V，即VO=0。电路中任意一点的电位，就是该点与参考点之间的电压。

2）电动势

为了维持导体中电荷源源不断的移动，以产生电流，必须要有一种外力克服电场力的作用从另一途径源源不断地把正电荷从低电位端（b极）移到高电位端（a极），使a极的电位升高，以保持导体中正电荷的不断移动，在电源内部就存在这种外力，称为电源力。电源力把正电荷从低电位端b经过电源内部移动到高电位端a所做的功就称为电源的电动势。

4.电功和电功率

1）电功

电功是电流所做的功，电流做功的实质是把电能转换成其他形式的能。电场力推动电荷做功，发生了能量的转换，电源输出的能量消耗在负载上，转换成其他形式的能量。

2）电功率

电功率用来表示电流做功的快慢，电流在1 s所做的功称为电功率。电功率的表达式为

P=W/t=UI

3）电功率的性质

当电压和电流为关联参考方向时，P=UI；当电压和电流为非关联参考方向时，P=－UI。P>0时，表示元件消耗功率，相当于负载；P<0时，表示元件输出功率，相当于电源。

〖补充知识〗

电气设备的额定值

1.额定电流

电气设备长时间运行以致温度达到最高允许温度时的电流，称为额定电流。额定电流用IN表示。

2.额定电压

为了限制电气设备的电流并考虑绝缘材料的绝缘性能等因素，允许加在电气设备上的电压限值，称为额定电压。额定电压用UN表示。

3.额定功率

在直流电路中，额定电压与额定电流的乘积就是额定功率，即PN=UNIN。额定功率用PN表示。

三、电路的基本状态

1.有载状态

接通电源US（内阻为R0）和负载RL,电路中产生电流I，即电路处于有载状态。

2.开路状态

电路中开关K未闭合，电路中没有电流。电路呈现开路状态（或断路状态）

3.短路状态

电路中电源的两端a、b由于某种原因被一根导线连接起来，这时电路所呈现的状态称为短路。