海馬課堂，它擁有來(lái)自全球QS排名前100的碩博導(dǎo)師，還有著完備的教學(xué)管理制度以及課程隨心退服務(wù)，可以讓同學(xué)們?cè)谙雽で?strong>巴斯大學(xué)工程和分析基礎(chǔ)課程輔導(dǎo)的同時(shí)，不必?fù)?dān)心課程質(zhì)量或者其他問(wèn)題。

電路理論是電氣工程最重要的領(lǐng)域之一。了解元件如何單獨(dú)和組合工作是設(shè)計(jì)、制造各類(lèi)電子設(shè)備和系統(tǒng)并排除故障的基礎(chǔ)。本文將討論電氣工程的基本電路元件、定律和參數(shù)。

一、什么是電路?

簡(jiǎn)單地說(shuō)，電路就是電流從一點(diǎn)流向另一點(diǎn)的通路。從高層次來(lái)看，每個(gè)電路都有三個(gè)基本組成部分：電壓源、導(dǎo)電路徑、負(fù)載。

1.電壓源

電壓源通過(guò)其正極 (+) 和負(fù)極 (-) 之間的電位差為電路提供能量。電壓源可以是交流電源，也可以是直流電源，主要區(qū)別在于電流流動(dòng)的方式不同。交流電源產(chǎn)生正弦變化的電壓，這意味著電流會(huì)周期性地改變方向。例如，這可能來(lái)自市電或發(fā)電機(jī)。另一方面，直流電源產(chǎn)生的電流是單向流動(dòng)的。電池就是直流電源。

2.導(dǎo)電路徑

導(dǎo)通路(也稱導(dǎo)體)是電流在電路中流動(dòng)的介質(zhì)。這些元件具有極低的電流電阻，例如銅導(dǎo)體、鉛焊料或印刷電路板 (PCB) 金屬跡線。導(dǎo)體還有助于連接其他元件以實(shí)現(xiàn)單一功能。

3.負(fù)載

負(fù)載是電路中使用電源的任何設(shè)備。從發(fā)光二極管 (LED) 到電機(jī)或警報(bào)器都可以是負(fù)載。短路時(shí)，負(fù)載就是導(dǎo)體本身，它會(huì)產(chǎn)生熱量并耗散電流。

二、分析電路：元件類(lèi)型

電子元件是電子電路中影響電流或電磁場(chǎng)流動(dòng)的元件。許多現(xiàn)代電路都由無(wú)源元件、有源元件和機(jī)電元件組成。

無(wú)源元件是消耗電能而不為電路提供凈能量的元件。最常見(jiàn)的例子是電阻器、電容器和電感器。

有源元件控制電路中的電流。這些元件可以放大電流、將電流注入電路或產(chǎn)生功率放大。晶體管、晶閘管和三極管都屬于有源元件。

機(jī)電元件是利用電路中的電流或電壓來(lái)執(zhí)行機(jī)械功能的元件，如直流電機(jī)或繼電器。在機(jī)電螺線管中，電壓通過(guò)改變線圈中的電感來(lái)驅(qū)動(dòng)一組機(jī)械觸點(diǎn)。

三、分析電路：電路參數(shù)

電流和電壓是電路中最重要的參數(shù)。同樣，電阻、電感和電容也是電子元件的重要特征。

1.電流

電流是電子在電路中的流動(dòng)。電流的計(jì)量單位是安培(A)。如前所述，電流可以是交流電，也可以是直流電。我們可以利用歐姆定律找出流經(jīng)電路的電流值，該定律指出兩點(diǎn)之間的電流與它們之間的電勢(shì)差成正比。等式為 I = V/R(其中 I 為電流，V 為電壓，R 為電阻)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以使用數(shù)字萬(wàn)用表找出電路中的電流值。

2.電路的基爾霍夫定律

根據(jù)基爾霍夫定律，電流總是在回路中流動(dòng)，這意味著它在同一點(diǎn)開(kāi)始和結(jié)束。此外，進(jìn)入電路的電流值等于離開(kāi)電路的電流值 (1)。同樣，在給定時(shí)間內(nèi)，所有進(jìn)入和離開(kāi)電路的電流之和等于零 (2)。

3.電壓

電壓 (V) 也稱為電動(dòng)勢(shì) (E)，是電路中兩點(diǎn)之間的電位差。 其測(cè)量單位是伏特。與電流一樣，電壓也可以是交流電或直流電。電壓也可以通過(guò)歐姆定律的公式 V = IR 得出，其中 V 是電壓，I 是電流，R 是電阻。

4.電阻

電阻是指元件抵抗電流通過(guò)電路的能力。 測(cè)量單位是歐姆(希臘語(yǔ)：Ω)。根據(jù)歐姆定律，導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體兩端的電壓 (V) 與流過(guò)導(dǎo)體的電流 (I) 之比。數(shù)學(xué)公式為 R = V/I，其中 R 是電阻，V 是電壓，I 是電流。

每個(gè)元件(超導(dǎo)體除外)都有不同程度的電阻。但電阻器是專(zhuān)門(mén)為此目的而設(shè)計(jì)的。電阻器是一種帶有兩個(gè)端子的無(wú)源元件，具有可變電阻。某些類(lèi)型的電阻器以顏色標(biāo)示其電阻和容差。

5.電感

電感是導(dǎo)體在電流流過(guò)時(shí)感應(yīng)磁場(chǎng)的能力。 感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度與電流大小成正比。電感的單位是亨利(H)，以發(fā)現(xiàn)電感的美國(guó)科學(xué)家約瑟夫-亨利命名。

電感器又稱線圈，是一種簡(jiǎn)單的無(wú)源元件，當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，它能以磁性的形式儲(chǔ)存能量。 電感器由纏繞在線圈上的導(dǎo)體組成，當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)。

您可以使用以下公式計(jì)算電路的電感值：

L = V/(di/dt)，其中 L 是電感，V 是線圈上的電位差，di/dt 是電流變化率(單位：A/s)。

6.電容

電容是指電路元件在其兩端存在電位差時(shí)存儲(chǔ)電荷的能力。電容的單位是法拉，以發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的科學(xué)家邁克爾-法拉第命名。要確定電路中某個(gè)元件的電容，可以使用以下公式：

C = Q/V，其中 C 是以庫(kù)侖為單位的電容，Q 是電荷，V 是電位差。

到目前為止，我們已經(jīng)嘗試涵蓋了電路理論中最重要的一些方面。隨著越來(lái)越多的器件被集成到元件密度很高的電路板上，當(dāng)今的電子系統(tǒng)正變得越來(lái)越復(fù)雜，但其基本原理卻始終不變。

海馬課堂專(zhuān)業(yè)課程輔導(dǎo)

①3500+海外碩博導(dǎo)師,Highmark承諾導(dǎo)師真實(shí)教育背景，假一賠三!

③根據(jù)學(xué)生情況進(jìn)行1V1專(zhuān)屬備課，輔導(dǎo)不滿意隨心退!

②試聽(tīng)課全面升級(jí)!讓留學(xué)生聽(tīng)得安心!

④課程輔導(dǎo)產(chǎn)品升級(jí)贈(zèng)送考前檢驗(yàn)。

⑤中英雙語(yǔ)詳細(xì)講解課程中的考點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，提供多方位的課后輔導(dǎo)!