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电路在现实生活中应用极为广泛,这一个世纪以来人类对电路的探索研究一直都没有停止过,就是这个初中课本里的电路牵引出了许多规模庞大的学科,而这一切的开始就是最基础的电路理论。这里我打算尽量浅显而宽泛地介绍一下电路基础知识,但不完全是科普,这次我不会介绍任何技巧性或是繁琐的内容,也不会给太多推导。另外,我主要是写给有一点微积分基础的中学生的,对电路完全没有概念的大学党也可以看看。
以下所说的电路都是是集总参数电路,即电路尺寸远小于电路工作时产生电磁波的波长,如果电路特别大或者频率特别高的话,那就需要另外一套方法来分析电路了。
一、理想元器件
实际电路中的元件是多种多样的,往往一个元件呈现出多种物理特性,比如导线绕成的线圈不仅有电感性质还有电阻和电容性质。为了方便理论分析,我们在电路中使用理想模型,即就是理想元器件,我们会用足以表征一个实际元件主要特性的模型(理想元件及其组合)来代表该电路元件。下面我们就来介绍几个常见的理想元器件。
1.
电阻元件
这个大家初中都学过了,废话就不说了,在这里我们关心的电路元件的特性只有一个,那就是伏安关系,很多时候简记为
VCR(Voltage Current Relationship)
。电阻元件的伏安关系很简单,那就是欧姆定律:
U=IR
我们可以看到欧姆定律中没有时间项
t
,即伏安关系与时间无关,所以我们称电阻元件是一种“无记忆”元件。另外电阻也分为线性电阻和非线性电阻,我们这里讨论的都是线性电阻。这就是电阻的电路图:

