电路

读音：diànCRH 牵引传动系统 电路 lù

英文：circuit/electric circuit

电流流过的回路叫做电路。最简单的电路由电源负载和导线、开关等元件组成按一定方式联接起来，为电荷流通提供了路径的总体；电路处处连通叫做通路。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。电路某一部分的两端直接接通，使这部分的电压变成零，叫做短路。

电路(5)电流流通的路径叫电路。构成一个电路必须具备以下三种部件:

●电源  它是电路中供给电能的装置，也是产生和维持电流的源泉。常用的电源有干电池、蓄电池和各种类型的发电机。

●负载  它是电路中耗用电能的装置，比如白炽灯泡、电炉、电动机等都是电路的负载。

●连接导线  通过导线把电源和负载连接成闭合回路。电流只有在闭合回路中才能流通。

此外，在实际电路中还接入一些具有特定功能的部件。如用以接通和断开电路的各种开关；用来测量电流、电压和耗电量的多种测量仪表；用以保护电源或电路不受过电流伤害的继电器和熔断器等。

1.2 电流

在电路中电荷有规则的运动称为电流。大小和方向不随时间而变化的电流，称为恒稳电流，简称直流；大小和方向随时间而变化的电流，称为交变电流，简称交流。电流的单位是安培，用字母 A 表示。

1.3 电压

电路中两点之间的电位差称为电压。电压的单位是伏特，用字母 V表示。

1.4 电力系统

由发电厂的电气设备、不同电压等级的输配电线路和用户的电气设备所组成的发电、变电、输电、配电及用户的整体称为电力系统。

输电是从发电厂或发电中心向消费电能地区输送大量电力的主干渠道或不同电网之间互送大量电力的联网渠道。配电是在消费电能地区之内将电力分配至用户的分配手段，并直接为用户服务。

输电设施包括输电线路、变电所、开关站等。配电设施包括配电线路、配电变电所、配电变压器等。输电主干线及其送端与受端的同一电压等级的电网，包括途中连接的同级电压电网，均属于输电网范围。从输电网到用户之间，都属于配电网范围。输电网与配电网，有时也分别称为输电系统与配电系统。

我国规定输电电压等级分为超高压(1100kV、750kV、500kV）、高压(330kV、220kV、110kV、35kV、10kV、6kV）、低压（380V/220V）。配电电压分为高压配电电压（110kV～35kV）、中压配电电压（10kV）、低压配电电压（380V/220V）。 

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，按规定联接起来，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

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。

积体电路

积体电路亦称为IC。

运用积体电路设计程式（IC设计），将一般电路设计到半导体材料里的半导体电路（一般为矽片），称为积体电路。

利用半导体技术制造出积体电路（IC）。

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。

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(就是课本中提到的“用电器”）

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。

常用的电路物理量

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。

1.开路：也叫断路，因为电路中某一处因中断，没有导体连接，电流无法通过，导致电路中电流消失，一般对电路无损害。^[1]

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、电源瞬间损坏、如温度过高烧坏导线、电源等。

3.通路：处处连通的电路。

所有的电路都遵循一些基本电路定律。

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。

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】。

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。

【串联电路】：使同一电流通过所有相连接器件的联结方式

串联电路特点：　

1. 电流处处相等： I总=I1 =I2 =I3 =……=In

2. 总电压等于各处电压之和：U总=U1+U2+U3+……+Un

3. 等效电阻等于各电阻之和：R总=R1+R2+R3+……+Rn

(增加用电器相当于增加长度,增大电阻)

4. 总功率等于各功率之和：P总=P1+P2+P3+……+Pn

5. 总电功等于各电功之和：W总=W1+W2+……+Wn

6. 总电热等于各电热之和：Q总=Q1+Q2+……+Qn

7. 等效电容量的倒数等于各个电容器的电容量的倒数之和：1/C总=1/C1+1/C2+1/C3+……+1/Cn

8. 电压分配、电功、电功率和电热率跟电阻成正比：(t相同)

U1/U2=R1/R2，W1/W2=R1/R2，P1/P2=R1/R2，Q1/Q2=R1/R2。

9.在一个电路中，若想控制所有电器， 即可使用串联电路。

【并联电路】： 使同一电压施加于所有相连接器件的联结方式

并联电路特点：

1.各支路两端的电压都相等，并且等于电源两端电压：

U总=U1=U2 =U3=……=Un

2.干路电流（或说总电流）等于各支路电流之和：

I总=I1 +I2 +I3 +……In

3.总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和：

1/R总=1/R1+1/R2+1/R3+……1/Rn或写为：R=1/(1/(R1+R2+R3+……Rn))

(增加用电器相当于增加横截面积,减少电阻)

4.总功率等于各功率之和：P总=P1+P2+P3+……+Pn

5. 总电功等于各电功之和：W总=W1+W2+……+Wn

6. 总电热等于各电热之和：Q总=Q1+Q2+……+Qn

7.等效电容量等于各个电容器的电容量之和:C总=C1+C2+C3+……+Cn

8. 在并联电路中，电压分配、电功、电功率和电热率跟电阻成反比:(t相同)

I1/I2=R2/R1，W1/W2=R2/R1，P1/P2=R2/R1，Q1/Q2=R2/R1

9. 在一个电路中， 若想单独控制一个电器， 即可使用并联电路。

静电放电（ESD）是从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握的知识。很多开发人员往往会遇到这样的情形：实验室中开发的产品，测试完全通过，但客户使用一段时间后，即会出现异常现象，故障率也不是很高。一般情况下，这些问题大多由于浪涌冲击、ESD冲击等原因造成。在电子产品的装配和制造过程中，超过25%的半导体芯片的损坏归于ESD。随着微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，人们对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题越来越重视。

电路设计工程师一般通过一定数量的瞬间电压抑制器(TVS)器件增加保护。如固状器件(二极管)、金属氧化物变阻器(MOV)、可控硅整流器、其他可变电压的材料(新聚合物器件)、气体电子管和简单的火花隙。随着新一代高速电路的出现，器件的工作频率已经从几kHz上升到GHz，对用于ESD保护的高容量无源器件的要求也越来越高。例如，TVS必须迅速响应到来的浪涌电压，当浪涌电压在0.7ns达到8KV(或更高)峰值时，TVS器件的触发或调整电压(与输入线平行)必须足够低以便作为一个有效的电压分配器。安森美半导体的NUC2401是一款带集成低电容ESD保护功能的共模滤波器，能提供高速USB 2.0信号必要的带宽、恰当的共模衰减及敏感的内部电路ESD保护，保持了信号的完整性。Vishay公司VBUS054B-HS3是一种单芯片ESD解决方案，线路电容间的差别非常小，可保护双高速USB端口，以防瞬态电压信号。还可对略低于接地电平的负瞬态进行钳位，同时在略高于5V工作电压范围对正瞬态进行钳位。

现在，电路设计工程师在高频电路设计中越来越多地采用ESD抑制方案。尽管低成本的硅二极管(或变阻器)的触发/箝位电压非常低，但其高频容量和漏电流无法满足不断增长的应用需求。聚合物ESD抑制器在频率高达6GHz时的衰减小于0.2dB，对电路的影响几乎可以忽略不计。

电磁兼容和电路保护对所有电子产品的设计而言都是无法回避的问题。电路设计工程师除了熟悉电磁兼容相关标准，设计中还需综合考虑器件本身的性能、寄生参数、产品性能、成本以及系统设计中的每个功能模块，通过布局布线优化、增加去耦电容、磁珠、磁环、屏蔽、PCB谐振抑制等措施来确保EMI在控制范围之内。在制定电路保护设计方案时，最重要的是首先掌握因应的技术方案和设计手段，并据此选择正确的ESD保护器件。

闭合电路欧姆定律

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])

电路是由各式光、电、磁零件，操控信号组合而成。

设计各种电路的架构，为电路的拓朴。

一般电路设计至积体元件IC即为IC电路拓朴。