1.2　直流电路

1.2.1　电动势和全电路欧姆定律

（1）电动势

电源的作用是把电荷从一极移到另一极，在移送过程中就要克服静电引力，我们把这个力称为非静电力。非静电力把电荷从一极移到另一极所做的功与被移送的电荷量的比值叫做电源电动势，用字母E表示，即

E的单位是伏特（V）。

（2）全电路欧姆定律

部分电路欧姆定律是不含电源的电路情况，在实际工作中电源E的内电阻r0有时是不可忽略的，这时欧姆定律可以写为。

我们把这个公式称为全电路欧姆定律。

1.2.2　电池组

（1）电池串联

把第一个电池的负极和第二个电池的正极连接，第二个电池的负极与第三个电池的正极连接，如此依次连接就构成了串联电池组。如图1-5所示，串联电池的总电动势E总为

E总=nE

总内阻r总为

r总=nr

（2）电池并联

把电动势相同的电池正极和正极相连，负极和负极相连就组成了并联电池组。如图1-6所示，并联电池的总电动势E总为

E总=E

总内阻r总为

r总=r/n

1.2.3　电阻连接

（1）电阻的串联

把电阻元件顺序地连接在一起，构成一条无分支的电路，称为串联电阻电路。如图1-7所示。

在串联电阻电路中有以下特点：

① 串联电阻电路中的等效电阻等于各个串联电阻之和，即

R=R1+R2

② 串联电阻电路中流过每个电阻的电流都是相等的，并且等于总电流，即

I=I1=I2

③ 串联电阻电路的总电压等于各个串联电阻两端电压之和，即

U=U1+U2

④ 串联电阻电路中的各个电阻上所分配的电压与各自的电阻值成正比，即

Ui=IRi

（2）电阻并联

将两个以上的电阻元件都连接在两个共同端点之间，构成一条多分支的电路，称为并联电阻电路。如图1-8所示。

在并联电阻电路中有以下特点：

① 并联电阻电路中各个电阻两端的电压都是相等的，并且等于总电压，即

U=U1 =U2

② 并联电阻电路的总电流等于各个并联电阻电流之和，即

I=I1+I2

③ 并联电阻电路中的等效电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数之和，即

④ 并联电阻电路中的各个电阻上所分配的电流与各自的电阻值成反比，即

（3）电阻的混联

既有电阻串联又有电阻并联的电路，叫电阻的混联。

1.2.4　电位与电压

（1）电位

电荷在电场中要受到电场力的作用而发生运动，因此我们可以认为电荷在电场中具有电位能。单位正电荷在电场中某点所具有的电位能叫做这一点的电位。单位是伏特（V）。

也就是说：在电场中任意选择一点作为参考点，单位正电荷从某一点移动到参考点时，电场力所做的功也就是电场中该点的电位。而参考点本身的电位则为零。

（2）电压

电场中任意两点之间的电位之差叫做电位差，也叫电压，用字母U表示，单位是伏特（V）。

参考点的选择是任意的，而参考点的选择对各点电位的大小是有影响的，但却不影响电压的大小。在理论研究时，通常取无穷远处作为电位的参考点，在实际工作中，通常取大地作为电位的参考点，在电子设备中，通常取设备外壳作为电位的参考点。

1.2.5　基尔霍夫定律

（1）支路、节点和回路

由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路叫支路。在同一支路内，流过所有元件的电流相等。图1-9(a)中的AB、AC、AD都是一个支路。

三条或三条以上支路汇聚的点叫节点。图1-9中的三个A点，都是节点。

任意的闭合电路叫回路。图1-9(c)中FABG、ACDB和FCDG都是回路。

（2）基尔霍夫电流定律

在任一瞬时，流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和。表示为

ΣI入=ΣI出

对图1-9(b)就有I1+I4=I2+I3+I5。

但在分析较为复杂的电路时往往难于事先判断某支路中电流的实际方向，为此，常可任意假定一个方向作为电流的正方向，或者称为参考方向。当电流的实际方向与其正方向一致时，则电流为正值。当电流的实际方向与其正方向相反时，则电流为负值。

（3）基尔霍夫电压定律

在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕行一周，在该回路上电动势之和恒等于各电阻上的电压降之和。表示为ΣURI=ΣUS 。

对图1-9(c)电路Ⅰ就有UR2+UR1=E1+E2。

（4）叠加定理

由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各个电源单独作用时，在此支路所产生的电流（或电压）的代数和。

图1-9(c)就可以看做是图1-10两个电源单独作用的效果。