電子回路 : 電路是電流所流經(jīng)的路徑
金屬導(dǎo)線和電氣、電子部件組成的導(dǎo)電回路稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產(chǎn)生電勢(shì)差,電路連通時(shí)即可工作。 [6]電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換,還可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸與處理。 [5]電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。 [5]電流的存在可以通過一些儀器測(cè)試出來,如電壓表或電流表偏轉(zhuǎn)、燈泡發(fā)光等。按照流過的電流性質(zhì),一般把它分為兩種:直流電通過的電路稱為“直流電路”,交流電通過的電路稱為“交流電路”。當(dāng)?shù)貢r(shí)間2025年10月7日,瑞典皇家科學(xué)院決定將2025年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予科學(xué)家約翰·克拉克、麥克·H·德沃雷特、約翰·M·馬蒂尼,以表彰他們“發(fā)現(xiàn)電路中的宏觀量子力學(xué)隧道效應(yīng)和能量量子化”。
最簡(jiǎn)單的電路,是由電源,用電器(負(fù)載),中間環(huán)節(jié)(導(dǎo)線,開關(guān)等元器件)三部分組成。 [5]電路導(dǎo)通時(shí)叫做通路,斷開時(shí)叫開路。只有通路,電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。如果電路中電源正負(fù)極間沒有負(fù)載而是直接接通叫做短路,這種情況是決不允許的。另有一種短路是指某個(gè)元件的兩端直接接通,此時(shí)電流從直接接通處流經(jīng)而不會(huì)經(jīng)過該元件,這種情況叫做該元件短路。開路(或斷路)是允許的,而第一種短路決不允許,因?yàn)殡娫吹亩搪窌?huì)導(dǎo)致電源燒壞,用電器短路會(huì)導(dǎo)致用電器、電表等無法正常工作現(xiàn)象的發(fā)生。
電路是電流所流經(jīng)的路徑,或稱電子回路,是由電氣設(shè)備和元器件(用電器),按一定方式聯(lián)接起來。如電阻、電容、電感、二極管、三極管、電源和開關(guān)等,構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。你了解模擬和數(shù)字電路的區(qū)別嗎?它是學(xué)習(xí)任何電子電路的基礎(chǔ)電路規(guī)模的大小,可以相差很大,小到硅片上的集成電路,大到高低壓輸電網(wǎng)。根據(jù)所處理信號(hào)的不同,電子電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。
電流回路是電學(xué)中的基本概念,指電荷沿閉合路徑流通形成的完整通路,其核心要求電路必須構(gòu)成無斷點(diǎn)的閉合路徑。回路通常包含電源、導(dǎo)線、負(fù)載等元件,遵循基爾霍夫電壓定律且運(yùn)行時(shí)電流需形成閉合環(huán)路 [2]。根據(jù)供電可靠性需求可分為單回路和雙回路,其中雙回路采用兩個(gè)獨(dú)立電源為重要負(fù)荷提供冗余保障。電流回路誤操作主要包括誤短路、誤接地等類型,多發(fā)生在停電檢修環(huán)節(jié),可能引發(fā)母差保護(hù)或穩(wěn)控裝置誤動(dòng)。防范措施包括在匯控柜與保護(hù)屏設(shè)置“雙斷點(diǎn)”安全措施以隔離電流異常 [1]。典型應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋電力傳輸回路與工業(yè)信號(hào)傳輸系統(tǒng),例如4-20mA電流環(huán)采用2線制或4線制模式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞 [2]。電磁兼容設(shè)計(jì)中需控制環(huán)路面積以降低輻射干擾,同時(shí)需防范回路兩點(diǎn)接地導(dǎo)致的電流分流問題。
導(dǎo)電回路就像一條電子高速公路,由金屬導(dǎo)線、電器和電子部件組成,讓電流順暢流動(dòng)。想象一下,電流從電源出發(fā),經(jīng)過導(dǎo)線到達(dá)電器,完成工作后再返回電源,形成一個(gè)完整的循環(huán)。這個(gè)循環(huán)就是導(dǎo)電回路,它是所有電子設(shè)備工作的基礎(chǔ)。導(dǎo)電回路的常見類型串聯(lián)回路:電器像串珠子一樣連在一起,電流依次通過每個(gè)電器。特點(diǎn)是電流相同,但電壓分配不均。并聯(lián)回路:電器并排連接,電流分叉流過每個(gè)電器。特點(diǎn)是電壓相同,但電流分配不均?;旌匣芈罚捍?lián)和并聯(lián)的組合,兼具兩者的特點(diǎn),常見于復(fù)雜電子設(shè)備中。導(dǎo)電回路的日常應(yīng)用,從手機(jī)充電到家電運(yùn)轉(zhuǎn),導(dǎo)電回路無處不在。比如:電燈開關(guān)閉合時(shí),形成回路,電流通過燈絲發(fā)光;手機(jī)充電時(shí),充電器和手機(jī)之間形成回路,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存;冰箱運(yùn)行時(shí),壓縮機(jī)、溫控器等部件通過回路協(xié)同工作,保持低溫。好的,我們用中文解釋一下導(dǎo)電回路(Electrical Circuit),這個(gè)概念通常等同于“電路”。
導(dǎo)電回路,或稱電路,指的是:閉合路徑: 一個(gè)能讓電荷(通常指電子)持續(xù)、循環(huán)流動(dòng)的完整、閉合的路徑?;窘M成: 這個(gè)路徑通常包含:電源 (Power Source): 提供電荷流動(dòng)所需動(dòng)力的裝置。如電池、發(fā)電機(jī)、電源適配器等。它們通過化學(xué)能、機(jī)械能等其他能量產(chǎn)生電位差(電壓),形成驅(qū)動(dòng)電流的“壓力”。負(fù)載 (Load): 利用電流來做功或完成特定功能的器件。電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),電能被轉(zhuǎn)換成其他形式的能量(如光、熱、動(dòng)能、聲等)。常見的負(fù)載有燈泡、電熱絲、電機(jī)、電阻器、揚(yáng)聲器、集成電路等。導(dǎo)線 (Connecting Wires): 提供低電阻通道,將電源、負(fù)載以及可能存在的其他元件連接起來,構(gòu)成電流流動(dòng)的通路。通常是金屬(銅、鋁等)制成。開關(guān) (Switch, 可選但常見): 用于控制回路通斷的元件。當(dāng)開關(guān)閉合(接通)時(shí),回路完整,電流可以流動(dòng);當(dāng)開關(guān)斷開(開路)時(shí),回路被切斷,電流無法流動(dòng)。
工作過程:當(dāng)導(dǎo)電回路是閉合(或稱導(dǎo)通、接通) 的(開關(guān)閉合,路徑無斷裂)時(shí)。電源提供的電壓在導(dǎo)體兩端形成電位差。這個(gè)電位差迫使導(dǎo)體內(nèi)可自由移動(dòng)的電荷(電子)定向、連續(xù)地移動(dòng),形成電流(Current)。電流從電源出發(fā),流經(jīng)導(dǎo)線、負(fù)載(在負(fù)載處消耗電能、做功),再經(jīng)由導(dǎo)線流回電源,構(gòu)成一個(gè)完整的循環(huán)。即電荷沿著閉合的路徑持續(xù)地流動(dòng)。電路,從本質(zhì)上來說,是由金屬導(dǎo)線和電氣、電子部件所組成的導(dǎo)電回路。其基本組成部分包括電源、負(fù)載、導(dǎo)線以及開關(guān)。電源作為整個(gè)電路的能量源泉,它能夠?qū)⑵渌问降哪芰哭D(zhuǎn)化為電能,常見的電源有電池、發(fā)電機(jī)以及電源適配器等。例如,我們?nèi)粘J褂玫氖蛛娡玻渲械母呻姵鼐褪请娫?,它將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,為燈泡提供發(fā)光所需的能量。導(dǎo)線則是電能傳輸?shù)拿浇?,通常采用銅線、鋁線等導(dǎo)電性能良好的材料制成,其作用是將電源、負(fù)載和其他部件連接起來,形成一個(gè)完整的導(dǎo)電通路。開關(guān)用于控制電路的通斷,它可以是簡(jiǎn)單的機(jī)械開關(guān),像我們家里照明燈具的開關(guān);也可以是繼電器或者電子開關(guān),在一些自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,繼電器和電子開關(guān)被廣泛應(yīng)用,通過控制電路的通斷來實(shí)現(xiàn)各種功能。負(fù)載是消耗電能的設(shè)備,如燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能和熱能,電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,電子設(shè)備則利用電能進(jìn)行各種信息處理和運(yùn)算等。
根據(jù)流過電流的性質(zhì),電路主要分為直流電路和交流電路。直流電路中,電流的方向不隨時(shí)間變化,始終保持恒定。例如,由電池供電的電路,電池的正負(fù)極固定,電流從正極流出,經(jīng)過負(fù)載后流回負(fù)極,方向不會(huì)發(fā)生改變。直流電路在許多電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用,如手機(jī)、平板電腦等,這些設(shè)備內(nèi)部的電路大多是直流電路,由電池提供穩(wěn)定的直流電源。交流電路中,電流的大小和方向會(huì)隨時(shí)間作周期性變化。我們?nèi)粘I钪惺褂玫氖须娋褪堑湫偷慕涣麟?,其頻率通常為 50Hz 或 60Hz(我國市電頻率為 50Hz)。在交流電路中,電流的方向會(huì)不斷地改變,電壓也會(huì)隨之周期性變化。交流電路在電力傳輸和大型電氣設(shè)備的運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用,因?yàn)榻涣麟娍梢酝ㄟ^變壓器方便地進(jìn)行電壓變換,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高效傳輸電能。
歐姆定律是電路中最基本的定律之一,它揭示了電路中電流、電壓和電阻之間的關(guān)系。其表達(dá)式為V = IR,其中V表示電壓,單位為伏特(V);I表示電流,單位為安培(A);R表示電阻,單位為歐姆(Ω)。這個(gè)定律表明,在一個(gè)純電阻電路中,電流的大小與電壓成正比,與電阻成反比。例如,當(dāng)我們將一個(gè) 10Ω 的電阻接入一個(gè)電壓為 5V 的電源兩端時(shí),根據(jù)歐姆定律可計(jì)算出通過電阻的電流。歐姆定律不僅適用于簡(jiǎn)單的純電阻電路,在分析含有電阻的復(fù)雜電路時(shí)也有著重要的應(yīng)用。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中,我們常常需要根據(jù)歐姆定律來選擇合適的電阻值,以滿足電路對(duì)電流和電壓的要求。例如,在一個(gè) LED 照明電路中,為了控制流過 LED 的電流,防止其因電流過大而損壞,我們會(huì)根據(jù) LED 的額定電壓和電源電壓,利用歐姆定律計(jì)算出所需串聯(lián)電阻的阻值。
基爾霍夫電流定律指出,所有進(jìn)入某節(jié)點(diǎn)的電流的總和等于所有離開這節(jié)點(diǎn)的電流的總和。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為,這里表示流入或流出節(jié)點(diǎn)的第k個(gè)電流,n為連接到該節(jié)點(diǎn)的支路數(shù)。從本質(zhì)上來說,KCL 體現(xiàn)了電流的連續(xù)性原理,即電荷既不會(huì)在節(jié)點(diǎn)處積累,也不會(huì)憑空產(chǎn)生或消失。例如,在一個(gè)簡(jiǎn)單的電路節(jié)點(diǎn)上,有三條支路相連,一條支路電流為2A流入節(jié)點(diǎn),另外兩條支路電流分別為1A和1A流出節(jié)點(diǎn),顯然2A = 1A + 1A,滿足基爾霍夫電流定律。在復(fù)雜的電路分析中,KCL 可以幫助我們建立節(jié)點(diǎn)電流方程,從而求解未知的電流值。比如在一個(gè)包含多個(gè)電源和電阻的復(fù)雜電路中,通過對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用 KCL,可以得到一系列的方程,聯(lián)立這些方程就能夠解出電路中各個(gè)支路的電流?;鶢柣舴螂妷憾杀砻鳎刂]合回路所有元件兩端的電勢(shì)差(電壓)的代數(shù)和等于零。數(shù)學(xué)表達(dá)式為,其中是回路中第k個(gè)元件兩端的電壓,m為回路中元件的個(gè)數(shù)。KVL 反映了電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)的特性,在任何一個(gè)閉合電路中,從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回到該點(diǎn)時(shí),電壓的升降總和必然為零。例如,在一個(gè)由電源、電阻和電感組成的閉合回路中,電源提供的電壓會(huì)在電阻和電感上產(chǎn)生電壓降,根據(jù) KVL,電源電壓等于電阻和電感上電壓降的代數(shù)和。在分析電路中的電壓分布和求解未知電壓時(shí),KVL 是非常重要的工具。在分析一個(gè)包含多個(gè)電源和電阻的串聯(lián) - 并聯(lián)混合電路時(shí),我們可以通過選擇合適的閉合回路,應(yīng)用 KVL 建立電壓方程,進(jìn)而求解出各個(gè)元件兩端的電壓。
導(dǎo)電回路是指電氣設(shè)備中傳導(dǎo)電流的路徑。斷路器作為電氣設(shè)備中重要的保護(hù)元件,其導(dǎo)電回路一般由主觸頭、觸頭間隙、聯(lián)結(jié)板、線圈、固定觸頭和動(dòng)觸頭等部分組成。其中,主觸頭為電路中載流的金屬零件,起到連接電源和負(fù)載的作用;觸頭間隙是指兩個(gè)觸頭之間的距離,與斷路器的額定電壓和額定電流有關(guān);聯(lián)結(jié)板則起到連接主觸頭和線圈的作用;線圈為斷路器電磁操作部分,用來控制動(dòng)觸頭的開關(guān)動(dòng)作;而固定觸頭和動(dòng)觸頭則參與斷路器的閉合和分離動(dòng)作。導(dǎo)電回路中的接觸電阻是指電器元件端子接觸點(diǎn)之間存在的電阻。接觸電阻的作用是通過電流即時(shí)反饋回路中觸頭接觸情況,判斷斷路器是否能正常工作。接觸電阻對(duì)斷路器的運(yùn)行性能和用戶用電安全性也有很大影響。較高的接觸電阻會(huì)引發(fā)觸頭發(fā)熱、電壓降過大,導(dǎo)致系統(tǒng)電壓質(zhì)量下降,造成用戶電器設(shè)備的損壞,同時(shí)也給人身安全帶來隱患。影響導(dǎo)電回路接觸電阻的因素主要有觸頭面積、觸頭形狀、觸頭材料、接觸壓力和接觸面清潔程度等。
總之,斷路器導(dǎo)電回路接觸電阻是電氣設(shè)備運(yùn)行安全性和電路質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,需要嚴(yán)格監(jiān)控并及時(shí)維護(hù)。





