电路_自然百科_百问中文

[拼音]：dianlu

[外文]：electric circuits

用导体把离散的电源、电阻器、电感器、电容器以及其他电器件或设备连接起来，构成电流的通路。各离散的器件或设备概称电路元件。大自全国的电力网，小至计算器中的基片，都是实际的电路。

集中参数电路和分布参数电路

电路工作时，在其周围空间伴生电磁场和电流场。如果各元件及整个电路的尺度远远小于电路工作频率下的电磁波长（这称为似稳条件，在真空或空气中ƒ＝50Hz交流的波长为6000km），并且周围媒质的绝缘良好，则伴随的电磁场及电流场都可忽略，认为一切电磁效应都集中在导体及元件所占的局部区域里。满足这种条件的电路称为集中参数电路，它的元件称为集中参数元件。不满足上述条件的称为分布参数电路，例如 1000km（仅1/6波长）远距离高压输电线和无线电半波发射天线。在集中参数电路中可以直接应用基尔霍夫电路定律。对分布参数电路一般不能直接用基尔霍夫定律进行分析，必须先化为等效集中参数电路或取一微分段，才能应用它。

电路模型

组成集中参数电路的种种实际元件各具有复杂的物理属性，在特定的条件下可以忽略其次要的而突出其基本的电磁属性，就得到元件的模型。例如，在稳恒或低频条件下，忽略线绕电阻器的电感及匝间电容而以纯电阻R代表，就是电阻器模型；电动势E和内电阻r_o的串联电路就是输出电流低于额定值条件下的干电池模型。用理想导线连接各元件模型而构成的电路模型，它是实际电路的抽象，是电路学研究的直接对象。

电路的基本定理

图1为惠斯通电桥的电路模型，它有N=4个节点（即A、B、C及D）；B=6个支路（即AB、BC、CD、DA、BD及AEC）和L=7个回路(即闭合路径ABDA、BCDB、ADCEA、ABCDA、ABCEA、ADBCEA及 ABDCEA)。向每一个节点汇集的支路电流服从基尔霍夫电流定律，N个节点可建立N-1个独立的节点电流方程。每个回路中的支路电压服从基尔霍夫电压定律，但其中只有B-N+1个回路电压方程是独立的。基尔霍夫两条定律是不受结构参数和运行状态局限的广泛适用的定理。

简单电路和复杂电路

是按照分析方法划分的。利用电阻（或电感、电容）相串联或并联的等效电阻（或电感、电容）公式、串联支路的分压公式及并联支路的分流公式就能求解的电路称为简单电路，否则便是复杂电路，（图2）。

线性电路和非线性电路

是由电路元件的特性决定的。如果电阻、电感及电容元件的外特性是通过原点的直线，即可写作U＝RI， φ＝LI及Q＝CU，其中R、L、C均与电压、电流的量值无关，它们便是线性元件；否则便是非线性元件。完全由线性元件组成的电路称为线性电路，其数学模型是线性(代数、微分)方程(组)，具有叠加性。如果电路中含有一个或更多个非线性元件，便是非线性电路，其数学模型为非线性（代数、微分）方程（组），没有叠加性。非线性电路没有普遍通用的解析方法，常常通过线性化处理后求近似解，或用计算机求数值解或描绘出曲线。

时变电路和非时变电路

电路中的元件，除了独立电源之外，概属被动元件。被动元件的参数恒定的称为非时变元件；参数随时间变值的〔例如时变电阻R(t)〕属于时变元件。电路中被动元件全为非时变的称非时变电路；含有一个或更多时变被动元件的称时变电路。非时变电路的数学模型为常系数（代数、微分）方程(组)，可用常规的解析方法求解。时变电路的数学模型为变系数（代数、微分）方程（组），没有普遍通用的解析方法，可用计算机求数值解或描绘出曲线。

电路按其工作状态可以分为稳态电路和暂态电路，前者是指工作状态不随时间变化的电路，可分为直流电路及交流电路，交流电路又可分为正弦电流电路与非正弦周期电流电路（见交流电）。

在含有电感、电容的电路中，当发生接入或撤出电源、电动势或电路参数突变、电路结构改动等情况时，一般将经历一个短暂的过渡过程才能从原来的稳定状态进入新的稳定状态。例如电力网在过渡过程中可能出现危险的过电压或过电流，因而需要采取可靠的保护措施；汽油内燃机则利用感应圈断流时产生的高电压激发电火花。与电路的稳定状态（稳态）相对比，这种过程又称为瞬变状态或暂态，它也是电路理论研究的课题之一。

图3为两例最简单的过渡过程，电流和电压循指数曲线过渡到新的稳定状态。L/R与RC称为相应电路的时间常数，它反映了过渡过程进行的快慢。

电路的分析和综合

给定电路的结构和参数，研究其工作状态或特性（例如各支路或元件工作时的电流、电压、功率、电荷、磁链、振荡与稳定以及各种网路函数等）的理论称为电路（或网路）分析。按需要的工作特性，设计电路模型的结构及参数的理论称为电路（或网路）综合，例如滤波器设计即是综合理论所研究的课题。电路分析是综合的基础。

参考书目

C.A.Desoer and E.S.Kuh，Basic Circuit Analysis，McGraw-Hill. New York， 1969.
邱关源主编：《电路》，人民教育出版社，北京，1983。

参考文章