1.1 电路及其模型
1.1.1 电路
实际电路是由各种元器件组成，如发电机、变压器、电动机、电阻器、电容器及晶体管等，其电路形式和种类是多样的，且有些元器件电磁性质较为复杂。为了找出它们的共同规律，便于对实际电路进行分析和数学描述，需将实际元件理想化（模型化）。即将实际元件用表征其主要物理性质的理想元件来代替，这种由理想元件组成的电路，就是实际电路的电路模型。人们生活在智能化、互联网+、网络化、信息化的社会里，在工作和生活中广泛应用着各种电子产品和智能设备，这些设备有各种各样的电路。例如，传输、分配电能的电力输入输出电路；转换、传输信息的通信网络电路；控制各种家用电器和生产设备的智能控制电路；交通运输中使用各种信号的控制电路等。这些实际电路都是由电源（信号源）、负载以及连接电源、负载的中间环节组成，是电流的流通路径，统称电流通路。
电路结构和形式多种多样，组成方式不同，功能各异。但从其作用来看，分为两大类：一类实现电能的传输和转换，简称强电，典型实例是各种电力系统及电力通路；另一类实现信号的传递、处理、运算及控制，简称弱电，如手机、电视机、扬声器电路等。
电路基本由以下3个部分组成。
1）电源（信号源或动力源或激励）：为电路提供电能的设备和元件。其特点是能够将其他形式的能量（机械能、化学能等）转换为电能。直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机等。交流电源一般由交流电网提供，其电源是由交流发电机产生的。
2）负载（消耗源或响应）：电路中使用或消耗电能的设备和器件。其特点是将电能转换为其他形式的能量。例如，白炽灯将电能转换为光能，电动机将电能转换为机械能。所以，白炽灯、电动机等都是电路中的负载。
3）中间环节：在电源和负载之间引导和控制电流的导线和开关等辅助设备。导线电阻很小，在分析电路模型时，可将其忽略不计。
图1.1.1a电路是一个简单实际电路。其中，干电池是电源E，灯泡是负载R，开关S及导线构成中间环节。图1.1.1b为电路模型。
激励和响应的关系就是作用和结果的关系，在已知激励、电路结构和参数的情况下，可根据电路的基本定律对电路模型进行分析，求出各元件上的电压、电流及功率等物理量，预测实际电路的特性，以便设计更优化的电路。
图1.1.1 灯泡电路及电路模型
a）电路示意图 b）电路模型
1.1.2 电路模型
电路模型由实际电路抽象而成，可近似地反映实际电路的电气特性。电路模型是由理想化电路元件组成的电路图。理想化元件是具有某种确定电磁性质并有精确数学定义的基本结构，是组成电路模型的最小单元。常用的理想电路元件包含电阻R、电感L、电容C这三种理想无源元件和电压源Us及电流源Is这两种理想有源元件，它们分别用相应参数来表征。表1.1.1为常用理想元件的电路模型及符号。实际电路中的电气装置或器件，如发电机、蓄电池等电源元件和灯泡、电炉、电动机等负载元件，种类很多，形态各异，电磁性质复杂。由实际电路元件画成的电路结构复杂，不便分析计算。为此，需要将实际电路元件理想化、模型化，即突出主要电磁特性，忽略次要因素，以表征其主要特性的单一理想电路元件或其组合来代替。由一些理想电路元件组成的电路，是实际电路的电路模型。
表1.1.1 常用理想元件的电路模型及符号
（续）
【练习与思考】
1）电路由哪3个基本部分组成？
2）电路的主要作用大致分为哪两个方面？
3）什么是电路模型？为什么要用电路模型来表示电路？