電路圖基礎(chǔ)知識(shí)入門(mén)詳解

電在日常生活、生產(chǎn)、科學(xué)研究等工作中得到了廣泛應(yīng)用，隨處可見(jiàn)各種各樣的電路，這些電路的特性和作用各不相同。下面簡(jiǎn)單介紹下一些基礎(chǔ)電路知識(shí)。

下面是一些常見(jiàn)的電器圖的圖形符號(hào)：

電路的基本物理量：

電路的特性是由電流、電壓和電功率等物理量來(lái)描述的，電路分析的基本任務(wù)就是計(jì)算電路中的電流、電壓和電功率。

電流和電流的參考方向：

帶電粒子定向移動(dòng)形成電流。電子和負(fù)離子帶負(fù)電，正離子帶正電荷。電荷用符號(hào)q或Q表示。而量值和方向均不隨時(shí)間變化的電流就稱為恒定電流，我們習(xí)慣上把正電荷移動(dòng)的方向就規(guī)定為電流方向。

電壓和電壓的參考方向：

電荷在電路中移動(dòng)，就會(huì)有能量的交換發(fā)生。單位正電荷在電路中由一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)所獲得或失去的能量，就稱為這兩點(diǎn)的電壓。同樣，量值和方向均不隨時(shí)間變化的電壓，就稱為恒定電壓或直流電壓，通常用U表示，而量值和方向隨時(shí)間變化的電壓，就稱為時(shí)變電壓了。我們習(xí)慣上認(rèn)為電壓的實(shí)際方向是從高電位指向低電位，高電位稱為正極，低電位稱為負(fù)極。

電功率：

如上圖所示的兩端網(wǎng)絡(luò)的功率，當(dāng)電壓、電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，兩端網(wǎng)絡(luò)吸收的功率為q=ui 。同電流、電壓是代數(shù)量一樣，功率p也是一個(gè)代數(shù)量，表明該時(shí)刻兩端網(wǎng)絡(luò)實(shí)際吸收的一個(gè)功率。

下面說(shuō)一下電路中部分國(guó)際單位制的單位：

基爾霍夫定律：

基爾霍夫定律是任何集總參數(shù)電路都適用的基本定律，主要包括電流定律和電壓定律。

基爾霍夫電流定律：通常簡(jiǎn)稱為KCL，對(duì)于任何集總參數(shù)電路的任一結(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出該結(jié)點(diǎn)全部支路電流的代數(shù)和等于零，意味著由全部支路電流帶入結(jié)點(diǎn)或封閉面內(nèi)的總電荷為零，說(shuō)明KCL是電荷守恒定律的體現(xiàn)。

基爾霍夫電壓定律：簡(jiǎn)寫(xiě)為KVL，對(duì)任何集總參數(shù)電路的任一回路，在任一時(shí)刻，沿該回路全部支路電壓的代數(shù)和等于零，這意味著單位正電荷沿任一閉合路徑移動(dòng)時(shí)能量不能改變，這表明KVL是能量守恒的體現(xiàn)。

電阻元件：

集總參數(shù)電路由電路元件連接而成。電路元件是為了建立實(shí)際電氣器件的模型而提出的一種理想元件，它們都有精確的定義。按電路元件與外電路連接斷電的數(shù)目，電路元件可分為二端元件、三端元件、四端元件等。

獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源：

電路中的耗能器件或裝置有電流流動(dòng)時(shí)，會(huì)不斷消耗能量，電路中必須有提供能量的器件或裝置，也就是所謂的電源。常用的直流電源有干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等，交流電源也有電力系統(tǒng)提供的正弦交流電源、交流穩(wěn)壓電源和產(chǎn)生多種波形的各種信號(hào)發(fā)生器等。為了得到各種實(shí)際電源的電路模型，通常定義兩種理想的電路元件就是獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源。

電工基礎(chǔ)是每個(gè)電氣(工)相從業(yè)人員必須掌握的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，學(xué)懂、學(xué)會(huì)電工基礎(chǔ)知識(shí)，可以為今后學(xué)習(xí)電工專業(yè)知識(shí)奠定基礎(chǔ)。《電路的定義、組成、作用和分類知識(shí)全面介紹，干貨滿滿，值得收藏》一文分享了電路的定義、電路的組成、電路的作用、電路的分類這些電路的最基本的概念。

本文繼續(xù)分享電路一些相關(guān)的基本知識(shí)：電路的通路、開(kāi)路、短路和電路串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)電路，其中電路的通路、開(kāi)路、短路是電路的三種不同工作狀態(tài)，電路的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)是電路的三種基本連接方式。

一、電路的工作狀態(tài)

電路的工作狀態(tài)有通路、開(kāi)路和短路3種。

1.通路狀態(tài)

通路狀態(tài)又叫稱閉路狀態(tài)，也稱工作狀態(tài)，是指電路開(kāi)關(guān)是合上的、形成閉合回路，電路中有電流流過(guò)。如下圖所示的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電源Us與負(fù)載R形成閉合回路，電源Us處于有載工作狀態(tài)。

通路狀態(tài)時(shí)，負(fù)載R處在工作、運(yùn)行狀態(tài)，電路這種狀態(tài)也稱為有載工作狀態(tài)。

2.開(kāi)路狀態(tài)

開(kāi)路狀態(tài)也稱斷路狀態(tài)，此時(shí)，電路是斷開(kāi)的，電源與負(fù)載沒(méi)有接通，電路中沒(méi)有電流流過(guò)。如下圖所示的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)或電路中某處斷開(kāi)時(shí)，電路處于開(kāi)路狀態(tài)，電路中沒(méi)有電流流過(guò)。

開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，負(fù)載R處于停電狀態(tài)或異常狀態(tài)，此時(shí)，可能是正常開(kāi)路，如檢修或負(fù)載不用電，將開(kāi)關(guān)打開(kāi);另一種可能是電路中發(fā)生意外，使電路中某處斷開(kāi)。

大多數(shù)情況下，電源開(kāi)路是允許的，但也有些電路不允許開(kāi)路。如測(cè)量大電流的電流互感器，它的副邊線圈絕對(duì)不允許開(kāi)路，否則將產(chǎn)生過(guò)電壓，危及人身、設(shè)備的安全。

電源開(kāi)路時(shí)的電路特征如下。

(1)電路中的電流I=0。

(2)電源兩端的開(kāi)路電壓U=Us，負(fù)載兩端的電壓Ur=0。

(3)電源產(chǎn)生的功率與負(fù)載轉(zhuǎn)換的功率均為零，即Ps=Pr=0 ，這種電路狀態(tài)又稱為電源的空載狀態(tài)。

3.短路狀態(tài)

短路狀態(tài)是指電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路。如下圖所示的電路中，電源Us在負(fù)載電阻R兩端直接接通，此時(shí)，電源被短路，電源的兩個(gè)極性端直接相連，引起電流走了捷徑，而不是通過(guò)負(fù)載，走捷徑的電流，是正?；芈冯娏鞯膎倍，甚至無(wú)窮大電源，有可能造成嚴(yán)重后果，如導(dǎo)致電源因大電流而發(fā)熱損壞或引起電氣設(shè)備的機(jī)械損傷等，因此，要絕對(duì)避免電源被短路。

短路狀態(tài)為電路的故障狀態(tài)。

短路狀態(tài)有兩種情況。一種是將電路的某一部分或某一元件的兩端用導(dǎo)線連接，稱為局部短路。有些局部短路是允許的，稱為工作短路，常稱為“短接”，如電焊機(jī)工作時(shí)焊條與工件的短接及電流表完成測(cè)量時(shí)的短接等。另一種短路是故障短路，如電源被短路或一部分負(fù)載被短路。最嚴(yán)重的情況是電源被短路，因?yàn)殡娫磧?nèi)阻很小，短路電流會(huì)很大，是正常工作電流的很多倍。

二、電路的連接方式

1、串聯(lián)方式

如果電路中多個(gè)負(fù)載首尾通過(guò)導(dǎo)線相連時(shí)，那么我們稱它們的連接狀態(tài)是串聯(lián)的，這種電路稱為串聯(lián)電路。

下圖為串聯(lián)電路，在這個(gè)串聯(lián)電路中，2個(gè)負(fù)載(燈泡EL1、EL2)首尾相連，此時(shí)通過(guò)每個(gè)負(fù)載(燈泡EL1、EL2)的電流量是相同的，且串聯(lián)電路中只有一個(gè)電流通路，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或電路的某一點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，整個(gè)電路將處于斷路狀態(tài)，因此當(dāng)其中一盞燈損壞后，另一盞燈的電流通路也被切斷，該燈也不能點(diǎn)亮。

在所有的串聯(lián)電路中，通過(guò)電路中每個(gè)負(fù)載的電流大小是相同的，且串聯(lián)電路中只有一個(gè)電流通路，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或電路的某一點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，整個(gè)電路將變成斷路狀態(tài)。

在串聯(lián)電路中，流過(guò)每個(gè)負(fù)載的電流相同，各個(gè)負(fù)載分享電源電壓，在下圖所示的電路中，有3個(gè)功率(俗稱瓦數(shù))相同的負(fù)載(燈泡EL1、EL2、EL3)串聯(lián)在一起，那么每個(gè)負(fù)載(燈泡EL1、EL2、EL3)將得到1/3的電源電壓量。

每個(gè)串聯(lián)的負(fù)載的電阻值大小不同時(shí)，每個(gè)負(fù)載可分到的電壓量是不同的，各個(gè)每個(gè)負(fù)載可分到的電壓量與其自身的電阻有關(guān)，即自身電阻較大的負(fù)載會(huì)得到較大的電壓值。

2、并聯(lián)方式

兩個(gè)或兩個(gè)以上負(fù)載的兩端都與電源兩極相連，我們稱這種連接狀態(tài)是并聯(lián)的，該電路即為并聯(lián)電路。

如下圖示短路中，在并聯(lián)狀態(tài)下，每個(gè)負(fù)載的工作電壓都相等、等于電源電壓。不同支路中會(huì)有不同的電流通路，當(dāng)某一支路某一點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，該支路將處于斷路狀態(tài)，照明燈會(huì)熄滅，但其他支路依然正常工作，不受影響。