会计学建筑电工学的主要内容第1章直流电路的基本概念与基本定律1.1电路与电路模型图1-1最简单的电路电源是将非电能转换成电能的装置。例如，干电池和蓄电池将化学能转换成电能，而发电机将热能、水能、风能、原子能等转换成电能。电源是电路中能量的来源，是推动电流运动的源泉，在它的内部进行着由非电能到电能的转换。负载是将电能转换成非电能的装置。例如，电炉将电能转换成热能，电灯将电能转换成光能，电动机将电能转换成机械能等。负载是电路中的受电器，是取用电能的装置，在它的内部进行着由电能到非电能的转换。中间环节是把电源与负载连接起来的部分，起传递和控制电能的作用。常用于电力及一般用电系统中的电路称为电力电路，它主要起电能的传输、转换和分配的作用。电力系统电路就是一个典型的例子：发电机组将其他形式的能量转换成电能，经变压器、输电线传输到各用电部门，在那里又把电能转换成光能、热能、机械能等其他形式的能量而加以利用。对于这一类电路，一般要求在传输和转换过程中尽可能地减少能量损耗以提高效率。另外还有一类在电子技术、电子计算机和非电量电测中广泛应用的信号电路，其主要目的是传递和处理信号（例如语言、音乐、文字、图像、温度、压力等）。例如，收音机和电视机中的电路，其功能就是使电信号经过调谐、滤波、放大等环节的处理，而成为人们所需要的其他信号。在这种电路中，虽然也有能量的传输和转换问题，但其数量很小，一般所关心的是信号传递的质量，如要求不失真、准确、灵敏、快速等。由此可见，电路按其功能可以分为两类：一类是为了实现能量的传输和转换，这类电路称为电力电路；另一类是为了实现信号的传递和处理，这类电路称为信号电路。实际的电路器件在工作时的电磁性质是比较复杂的，不是单一的。例如白炽灯、电阻炉，它在通电工作时能把电能转换成热能，消耗电能，具有电阻的性质，但其电压和电流还会产生电场和磁场，故也具有储存电场能量和磁场能量即电容和电感的性质。在电路的分析和计算中，如果对一个器件要考虑所有的电磁性质，则将是十分困难的。为此，对于组成实际电路的各种器件，我们忽略其次要因素，只抓住其主要电磁特性，使之理想化。例如，白炽灯可用只具有消耗电能的性质，而没有电场和磁场特性的理想电阻元件来近似表征；一个电感线圈可用只具有储存磁场能量性能，没有电阻及电容特性的理想电感元件来表征。这种由一个或几个具有单一电磁特性的理想电路元件所组成的电路就是实际电路的电路模型，我们在进行理论分析时所指的电路就是这种电路模型。根据对电路模型的分析所得出的结论有着广泛而实际的指导意义。理想电路元件简称电路元件，通常包括电阻元件、电感元件、电容元件、理想电压源和理想电流源。前三种元件均不产生能量，称为无源元件；后两种元件是电路中提供能量的元件，称为有源元件。1.2电路的主要物理量电流带电粒子的定向移动形成了电流。电流的强弱用电流强度来度量，数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。设在dt时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq，则通过该截面的电流强度为上式表明，在一般情况下，电流强度是随时间变化的。如果电流强度不随时间变化，即dq/dt=常数，则这种电流就称为恒定电流，简称直流。于是式（1-1）可写为电流强度在工程上常简称电流。这样，“电流”一词便具有双重含义，它既表示电荷定向运动的物理现象，同时又表示电流强度这样一个物理量。在我国法定计量单位中，电流（电流强度）的单位是安培，简称安（A）。在计量特大电流时，以千安（kA）为计量单位；计量微小电流时，可以毫安(mA)或微安(μA)为计量单位。在分析电路时，不仅要计算电流的大小，还应了解电流的方向。我们习惯上规定以正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向作为电流的方向（实际方向）。对于比较复杂的直流电路，往往事先不能确定电流的实际方向；对于交流电，其电流的方向是随时间而交变的。为分析方便，需引入电流的参考方向这一概念。参考方向是人们任意选定的一个方向，在电路图中用箭头表示。当然，所选的电流参考方向不一定就是电流的实际方向。当电流的参考方向与实际方向一致时，电流为正值（i＞0）；当电流的参考方向与实际方向相反时，电流为负值（i＜0）。这样，在选定的电流参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向，如图1-2所示。图1-2电流参考方向与实际方向的关系(a)i＞0;(b)i＜0在分析电路时，首先要假定电流的参考方向，并以此为标准去分析计算，最后从答案的正负值来确定电流的实际方向。本书电路图上所标出的电流方向都是指参考方向的。电压在图1-3中，两个极板A、B上分别带有正、负电荷,因而A、B两极板间形成电场，其方向由A指向B。电荷在电路中运动，必然受到电场力的作用，也就是说，电场力对电荷做了功。为了衡量其做功的能力，引入“电压”这一物理量