电路

电路:由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路,称其为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差,电路即可工作。有些直观上可以看到一些现象,如电压表或电流表偏转、灯泡发光等;有些可能需要测量仪器知道是否在正常工作。按照流过的电流性质,一般分为两种。直流电通过的电路称为“直流电路”,交流电通过的电路称为“交流电路”。

中文名:电路英文名:Electrical circuit
别 名:电子回路所属学科:物理学

简介[科技名词]

电路
电流流过的回路叫做电路;电路(英文:Electrical circuit)又称电子回路,是由电气设备和元器件,按一定方式联接起来,为电荷流通提供了路径的总体;最简单的电路由电源负载和导线、开关等元件组成。电路处处连通叫做通路。只有通路,电路中才有电流通过。

基本解释[科技名词]

读音:diàn lù
英文:circuit/electric circuit 
电流流过的回路叫做电路,又称导电回路。最简单的电路,是由电源,用电器(负载),导线,开关等元器件组成。电路导通叫做通路。只有通路,电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路,这种情况是决不允许的。另有一种短路是指某个元件的两端直接接通,此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件,这种情况叫做该元件短路。开路(或断路)是允许的,而第一种短路决不允许,因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被烧坏等现象的发生。 

基本概念[科技名词]

电路是电流的通路,是由各种电工、电子元器件联结而成的。根据电流的性质可分为直流电路和交流电路。实际电路根据工作要求不同,构成了各种不同用途的电路。例如提供电能的输电、配电电路;传递信息的电话通信系统等。
电路的功能可分为两大类:第一类主要用于电能量的传输、分配和转换,照明电路就属于这一类电路,侧重于传输效率的提高;第二类主要用于电信号的传递、处理和运算,例如收音机和电视机等,侧重于信息在传递过程中的保真、运算速率和消除干扰。
我们在电路分析学习的过程中,主要关心的内容应当是:研究电路中能量转换过程中的一般规律,为研究具体的电路建立分析、计算的方法。
电路的基本组成部分是电源、负载和连接导线。要研究电路基本规律,在开始学习课程的时候,首先必须明确考察的对象是什么。
电路考察研究的不是实际电路,而是电路模型。即理想化电路元件,是实际元件的科学抽象。每一种理想元件包括两个因素:   

(1)具有确定的电磁性质
如三种基本电路元件:电阻元件是实际电阻器的理想化模型,它只具有将电能转换为热能的性质;电感元件是实际电感器的理想化模型,它只具有储存磁场能量的性质;电容元件是实际电容器的理想化模型,它只具有储存电场能量的性质。又如有两种理想化电源元件:电压源是实际电源的一种理想化模型,它只具有提供恒定电压或给定函数电压的性质;电流源是实际电源的另一种理想化模型,它只具有输出恒定电流或给定函数电流的性质。
(2)具有精确的数学定义和数学表达式
这就奠定了对电路进行分析计算的基础。任何一个实际的电路元(部)件都可以用一个或多个基本电路元件来模拟,表征它的主要电磁性质。把元件理想化的目的是为了突出其主要的电磁特性,有利于电路的分析和计算。
一般将电源内部的电路(电动势和内阻)称为内电路,其余部分(中间环节和负载)称为外电路。[1]

学术解释[科技名词]

电路是电流所流经的路径。
电路(英文:Electrical circuit)或称电子回路,是由电气设备和元器件,按一定方式联接起来,为电荷流通提供了路径的总体,也叫电子线路或称电气回路,简称网络或回路。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等,构成的网络。
电路规模的大小,可以相差很大,小到硅片上的集成电路,大到高低压输电网。
根据所处理信号的不同,电子电路可以分为模拟电路和数字电路。

模拟电路

是由自然界产生周期性变化的连续性的物理自然变量,在将连续性物理自然变量转换为连续的电信号,并通过运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。
模拟电路对电信号的连续性电压、电流进行处理。
最典型的模拟电路应用包括:放大电路、振荡电路、线性运算电路(加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路)。运算连续性电信号。

数字电路

亦称为逻辑电路
将连续性的电讯号,转换为不连续性定量的电信号,并运算不连续性定量电信号的电路,称为数字电路。
数字电路中,信号大小为不连续并定量化的电压状态。
多数采用布尔代数逻辑电路对定量后信号进行处理。典型数字电路有,振荡器、寄存器、加法器、减法器等。运算不连续性定量电信号。

集成电路

集成电路亦称为IC (Integrated Circuit)。
运用集成电路设计程式(IC设计),将一般电路设计到半导体材料里的半导体电路(一般为硅片),称为积体电路。
利用半导体技术制造出集成电路(IC)。

组成[科技名词]

电路由电源,负载,连接导线和辅助设备四大部分组成。实际应用的电路都比较复杂,因此,为了便于分析电路的实质,通常用符号表示组成电路实际原件及其连接线,即画成所谓电路图。其中导线和辅助设备合称为中间环节。

基本电路
1.电源

电源是提供电能的设备。电源的功能是把非电能转变成电能。例如,电池是把化学能转变成电能;发电机是把机械能转变成电能。由于非电能的种类很多,转变成电能的方式也很多,所以,目前实用的电源类型也很多,最常用的电源是干电池、蓄电池和发电机等。

2.负载

在电路中使用电能的各种设备统称为负载。负载的功能是把电能转变为其他形式能。例如,电炉把电能转变为热能;电动机把电能转变为机械能,等等。通常使用的照明器具、家用电器、机床等都可称为负载。

3.导线

连接导线用来把电源、负载和其他辅助设备连接成一个闭合回路,起着传输电能的作用。

4.辅助设备

辅助设备是用来实现对电路的控制、分配、保护及测量等作用的。辅助设备包括各种开关、熔断器及测量仪表等。 

物理量[科技名词]

电路的作用是进行电能与其它形式的能量之间的相互转换。因此,用一些物理量来表示电路的状态及各部分之间能量转换的相互关系。

(1)电流

电流在实用上有两个含义:第一,电流表示一种物理现象,即电荷有规则的运动就形成电流。第二,本来,电流的大小用电流强度来表示,而电流强度是指在单位时间内通过导体截面积的电荷量,其单位是安培(库/秒),简称安,用大写字母A表示。但电流强度平时人们多简称电流。所以电流又代表一个物理量,这是电流的第二个含义。

电流的真实方向和正方向是两个不同的概念,不能混淆。

习惯上总是把正电荷运动的方向,作为电流的方向,这就是电流的实际方向或真实方向,它是客观存在,不能任意选择,在简单电路中,电流的实际方向能通过电源或电压的极性很容易地确定下来。

但是,在复杂直流电路中,某一段电路里的电流真实方向很难预先确定,在交流电路中,电流的大小和方向都是随时间变化的。这时,为了分析和计算电路的需要,引入了电流参考方向的概念,参考方向又叫假定正方向,简称正方向。

所谓正方向,就是在一段电路里,在电流两种可能的真实方向中,任意选择一个作为参考方向(即假定正方向)。当实际的电流方向与假定的正方向相同时,电流是正值;当实际的电流方向与假定正方向相反时,电流就是负值。

换一个角度看,对于同一电路,可以因选取的正方向不同而有不同的表示,它可能是正值或者是负值。要特别指出的是,电路中电流的正方向一经确定,在整个分析与计算的过程中必须以此为准,不允许再更改。

(2)电压与电位

从数值上看,AB两点之间的电压是电场力把单位正电荷从A点移动到B点时所做的功;而电场中某点的电位等于电场力将单位正电荷自该点移动到参考点所做的功。比较电压和电位的概念可以看出,电场中某点的电位就是该点到参考点之间的电压,电位是电压的一个特殊形式。对于电位来说,参考点是至关重要的。在同一电路中,当选定不同的参考点,同一点的电位数值是不同的。

原则上说,参考点可以任意选定。在电工领域,通常选电路里的接地点为参考点,在电子电路里,常取机壳为参考点。

在实际应用时,仅知道两点间的电压往往不够,还要求知道这两点中哪一点电位高,哪一点电位低。例如,对于半导体二极管来说,还有其阳极电位高于阴极电位时才导通;对于直流电动机来说,绕组两端的电位高低不同,电动机的转动方向可能是不同的。由于实际使用的需要,要求我们引入电压的极性,即方向问题。

(3)电动势
电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差,叫做电动势。用字母E表示,单位是伏特。在电路中,电动势常用符号δ表示。
(4)电功率
在物理学中,用电功率表示消耗电能的快慢.电功率用P表示,它的单位是Watt,简称Wa,符号是W.电流在单位时间内做的功叫做电功率 以灯泡为例,电功率越大,灯泡越亮。灯泡的亮暗由电功率决定,不用所通过的电流、电压、电能决定!
(5)电压与电流的关联正方向
在电路中:如果指定流过元件的电流参考方向是从标以电压的正极性的一端指向负极性的一端,即两者的参考方向一致,则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向。当两者不一致是,称为非关联参考方向。

种类[科技名词]

基本电路形式

有源电路与无源电路 只含无源元件的电路称为无源电路,兼含有源元件的电路则称为有源电路。有源元件指在所考虑的信号范围内和一定的工作状态下能不断产生能量的元件,真空电子器件、固态电子器件和量子电子器件等都属此类。无源元件指在所考虑的信号范围内和在任何情况下只消耗能量,或所产生的能量不大于所储能量的元件,传输线、电阻器、电容器、电感器、变压器、天线、波导等都属此类。
线性电路与非线性电路 各种元件都有其确定的特性,例如,在有外加电压的情况下,电阻器有引起电流的特性,电容器有积蓄电荷的特性,晶体管有输出电压随输入电压变化的特性等。这些特性均可视为元件的输入输出关系。若输入为u1(t)时,输出为u姈(t);输入为u2(t)时输出为u娦(t);又若输入为ɑ1u1(t)+ɑ2u2(t)时(式中ɑ1和ɑ2是常数),输出为ɑ1u姈(t)+ɑ2u娦(t),即其输入输出之间在量值变化上保持恒定关系,称为线性关系。其特性有线性关系的元件称为线性元件,不具有这种线性关系特性的元件称为非线性元件。非线性电路至少含一个非线性元件,线性电路则是仅含线性元件的电路。

基本运放电路

时变电路与时不变电路 元件特性或元件参数随时间而变的元件叫时变元件,含时变元件的电路称为时变电路。反之,则分别称之为时不变元件和时不变电路。
集总参数与分布参数 在无源元件的尺寸远比信号波长为短时,表征其特性的参数是不连续分布的,这种元件通常称之为集总参数元件。但当元件尺寸与信号波长可以比拟时,其特性参数已不能只用一种在常规下定义的物理量来表征,而要用无限多个连续分布的基本元件参数来表征。这种元件称为分布参数元件。一段同轴电缆(见传输线)、一个波导元件或集成电路中一段电阻都是分布参数元件。
互易与非互易 在线性双通四端网络中,如将电源E接在某两端之间,在任一其他支路测量电流I,或使E与I的位置互易,所得的转移阻抗相同,称之为互易定理。它说明,在线性网络中,两个方向的传输相同,转移阻抗和导纳的关系相等。有一类元件,例如用霍尔效应(见霍尔器件)做成的器件和用固态电子器件组成的元件,其两对端子间的特性是不能互易的,这类元件称为非互易元件。在含非互易元件的电路内,互易定理不能应用。

基本电路形式

模拟电路与数字电路 自然界产生的连续性物理自然量,将连续性物理自然量转换为连续性电信号,运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。模拟电路对电信号的连续性电压、电流进行处理。最典型的模拟电路应用包括:放大电路、振荡电路、线性运算电路(加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路)。运算连续性电信号。数字电路,亦称为逻辑电路,将连续性的电讯号,转换为不连续性定量电信号,并运算不连续性定量电信号的电路,称为数字电路。数字电路中,信号大小为不连续并定量化的电压状态。多数采用布尔代数逻辑电路对定量後信号进行处理。典型数字电路有,振荡器、寄存器、加法器、减法器等。运算不连续性定量电信号。

19世纪以来,对于无源电路、线性电路、时不变电路、集总参数电路和互易电路,已有许多通用的分析和计算方法。但是,对于非线性电路、时变电路和非互易电路,直到现代仍还缺乏普遍适用的分析方法。

在实际应用中,有时为了强调电路所用的某类元件和器件,人们常把电路分为电阻电路、RC(阻容)电路、电子管电路和固态电路等。有时则按电路的工作频率分为低频电路、高频电路、超高频电路和微波电路。有时又依联接形式的不同而区分为串联电路、并联电路、梯形电路、桥式电路、耦合电路等。电路依其制作工艺的不同,又有分立元件电路和集成电路的区分。 

电路又按其功能和用途分为滤波、放大、振荡、混频、倍频、分频、调制、解调、编码、解码、稳压、整流、延时、箝位、限幅、逻辑、开关,以及参数自动控制等各种电路。

电源电路:产生各种电子电路的所需求电源。
电子电路:亦称电气回路。

频率种类

基频电路,基频,低频率,使用基频元件。
高频电路,高频,高频率,使用高频元件。
基频、高频混合电路

元件种类

被动元件:如电阻、电容、电感、二极体等,有分基频被动元件、高频被动元件。
主动元件:如电晶体、微处理器…等有分基频主动元件、高频主动元件。

用途种类

微处理器电路:亦称微控制器电路,形成计算机、游戏机、(播放器影、音)、各式各样家电、滑鼠、键盘、触控等。
电脑电路:为微处理器电路进阶电路,形成桌上型电脑、笔记型电脑、掌上型电脑、工业电脑…各样电脑等。
通讯电路:形成电话、手机、有线网路、有线传送、无线网路、无线传送、光通讯、红外线、光纤、微波通讯、卫星通讯等。
显示器电路:形成萤幕、电视、仪表!等各类显示器。
光电电路:如太阳能电路。
电机电路:常运用於大电源设备、如电力设备、运输设备、医疗设备、工业设备…等。

状态[科技名词]

1.开路也叫断路,因为电路中某一处因中断而使电阻过大,电流无法正常通过,导致电路中电流为零,中断点两端电压为电源电压,一般对电路无损害。

2.短路电源未经过任何负载而直接由导线接通成闭合回路,易造成电路损坏,如温度过高烧坏导线、电源等。

3.通路正常负载状态。

定律[科技名词]

基尔霍夫电流定律:流入一个节点的电流总和,等于流出节点的电流总合。

基尔霍夫电压定律:环路电压的总合为零。

欧姆定律:线性元件(如电阻)两端的电压,等于元件的阻值和流过元件的电流的乘积。

诺顿定理:任何由电压源与电阻构成的两端网络,总可以等效为一个理想电流源与一个电阻的并联网络。

戴维宁定理:任何由电压源与电阻构成的两端网络,总可以等效为一个理想电压源与一个电阻的串联网络。

分析包含非线性器件的电路,则需要一些更复杂的定律。实际电路设计中,电路分析更多的通过计算机分析模拟来完成。
叠加定理 :它是线性元件的一个重要定理。在线性电阻中,某处电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时,在该处分别产生的电压或电流的叠加。
特勒密定理:对于一个具有n个结点和b条支路的电路,假设各条支路电流和支路电压取关联参考方向,并令(i1,i2,···,ib)、(u1,u2,···,ub)分别为b条支路的电流和电压,则对于任何时间t,有i1*u1+i2*u2+···+ib*ub=0。
对偶定理:在对偶电路中,某些元素之间的关系(或方程)可以通过对偶元素的互换而相互转换。对偶的内容包括:电路的拓扑结构、电路变量、电路元件、一些电路的公式(或方程)甚至定理。

功率[科技名词]

所有的电路在工作时,每一个元件或线路都会有能量的工作运用,即电能运用,而所有电路里的电能工作运用即称为电路功率。
电路或电路元件的功率定义为:(功率=电压*电流(P=I*V))。
自然界里能量不会消灭,固有一定律(能量不灭定律)。
电路总功率=电路功率+各电路元件功率。例如:(电源(I*V)=电路(I*V)+ 各元件(I*V))
在电路中的能量有时会变为热能或辐射能…等其他能量到空气中,这就是电路或电路元件会发热的原因,不会全部形成电能于电路中,根据能量不灭(总能量=电能+热能+辐射能+其他能量)。

闭合电路欧姆定律[科技名词]

因为电池与电源有内阻..所以得出下面的计算公式:
I(电流)=E(电动势)/(R[用电器电阻]+Rg[检测器电阻]+r[电源内阻])
作者:邱关源主编
出版社:高等教育出版社
出版时间:1999-6-1 版次:4 页数:501 定价:¥33.50ISBN: 9787040073164

内容简介

本书是1989年《电路》(第三版)的修订版,内容符合教育部颁布的《电路课程教学基本要求》,经教育部“电路、信号系统和电磁场课程教学指导小组”审查,同意作为高等学校教材出版。
本书主要内容有:电路模型和电路定律、电阻电路的等效变换、电阻电路的一般分析、电路定理、含有运算放大器的电阻电路、~阶电路、二阶电路、相量法、正弦稳态电路的分析,含有耦合电感的电路、三相电路、非正弦周期电流电路和信号的频谱、拉普拉斯变换、网络函数、电路方程的矩阵形式、二端口网络、非线性电路简介、均匀传输线,另有磁路和铁心线圈及PSPICE简介两个附录。书末附有部分习题答案。 

实用双联调光电路[科技名词]

电路

实用双联调光电路如图所示,它是将两个普通调光开关的充电回路结合在一起,用一只电位器来改变两个电容器上的充电时间,以达到改变两只灯泡亮度的目的。
两只灯泡若为不同颜色,并装在同一灯罩内,可实现灯光平滑变色之目的。[2]

串联电路中电压的规律[科技名词]


1、实验步骤:A、提出问题;B、猜想或假设;C、设计实验;D、进行实验;D、分析论证、E、评价交流(D和E可以合为得出结论)

2、在串联电路中,总电压等于各部分电压之和。并联电路中,各支路两端的电压相等(各支路两端的电压与电源电压相等)。

4、某些导体在温度下降到某一温度时,就会出现其电阻为0的情况,这就是超导现象,这时这种导体就叫超导体。

5、阻值可以改变的电阻叫做变阻器。常用的有滑动变阻器和变阻箱。

6、滑动变阻器的工作原理是:通过改变连入电路中的电阻丝的长度来改变连入电路中的电阻。作用:通过改变连入电路中的电阻丝的长度来改变连入电路中的电阻,从而改变电路中电流,进而改变部分电路两端的电压,还起保护电路的作用。正确接法是:一上一下的接。它在电路图中的符号是 它应该与被控电路串联。

抗干扰[科技名词]

提高电子电路抗干扰能力的方法:
一、减小来自电源的噪声
电源在向系统提供能源的同时,也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线,中断线,以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。
电网上的强干扰通过电源进入电路。即使电池供电的系统,电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。因此设计电源时要采取一定的抗干扰措施:(如输入电源与强电设备动力线分开;采用隔离变压器;采用低通滤波器;采用独立功能块单独供电等)。
二、减小信号传输中的畸变
微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右,输入电容10pF左右,输入阻抗相当高。高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力,即相当大的输出值,将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端,反射问题就很严重。它会引起信号畸变,增加系统噪声。当Tpd>Tr时,就成了一个传输线问题,必须考虑信号反射、阻抗匹配等问题。
信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关,即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为,信号在印制板引线的传输速度,约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电子元件的Tr(标准延迟时间)为3到18ns之间。
在印制线路板上,信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线,线上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说,信号在印刷线路上的引线越短越好,最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少,最好不多于2个。
当信号的上升时间快于信号延迟时间,就要按照快电子学处理。此时要考虑传输线的阻抗匹配,对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输,要避免出现Td>Trd的情况,印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。
用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则:信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。[2] 
·电源电路:产生各种电子电路的所需求电源。
·电子电路:亦称电气回路。
·基频电路,基频,低频率,使用基频元件。
·高频电路,高频,高频率,使用高频元件。
·基频、高频混合电路
·被动元件:如电阻、电容、电感、二极体…等,有分基频被动元件、高频被动元件。
·主动元件:如电晶体、微处理器…等有分基频主动元件、高频主动元件。
【微处理器电路】:亦称微控制器电路,形成计算机、游戏机、(播放器影、音)、各式各样家电、滑鼠、键盘、触控…等。
【电脑电路】:为微处理器电路进阶电路,形成桌上型电脑、笔记型电脑、掌上型电脑、工业电脑…各样电脑等。
【通讯电路】:形成电话、手机、有线网路、有线传送、无线网路、无线传送、光通讯、红外线、光纤、微波通讯、卫星通讯等。
【显示器电路】:形成萤幕、电视、仪表等各类显示器。
【光电电路】:如太阳能电路。
【电机电路】:常运用於大电源设备、如电力设备、运输设备、医疗设备、工业设备…等。
【串联电路】:使同一电流通过所有相连接器件的联结方式
【并联电路】: 使同一电压施加于所有相连接器件的联结方式

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