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電路

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電路圖可表示出類比電路,圖為簡單放大器
由電壓源與電阻器構成的簡單電路。應用歐姆定律
典型電路之一,「555定時器」的內部電路圖

電路(electrical circuit)也稱電力線路電氣迴路迴路,是由閉合迴路組成的網絡,為電流提供返迴路徑;電路一般是以導線電路元件用特定方式聯結而組成,且至少須有一個封閉路徑。

電網絡(electrical network)也稱電氣網絡,也可簡稱電網[1] ,是類似的術語,指的是電子元件按一定方式互連或這種互連的模型,為電荷流通提供了路徑的總體。例如:電源電阻電容電感二極管電晶體集成電路電鍵等構成的網絡,負電荷可以在其中運動。電路的規模可以相差很大,小到硅片上的集成電路,大到高低壓輸電網。

電路由電源、負載和中間環節三個基本部分組成:「電源」是產生電能的設備;「負載」是取用電能轉化為機械能、光能、熱能等的設備;變壓器和輸電線是連接電源和負載的「中間環節」,起傳輸和分配電能的作用。

電路學(electric circuits[2][3],circuitry[4][5])則是以克希荷夫定律(Kirchhoff's circuit law)為基礎,探討電子元件之「電壓」與「電流」關係;或是探討放大,雜音的關係。工程師利用電子元件來設計「電子電路」,並產生電路圖來表現,以實現所需的功能。電路學的應用範圍涵蓋了: 被動元件(電阻電容電感憶阻器)、主動元件(真空管二極管晶體管運算放大器)、類比電路數位電路計算機等等。

術語定義

幾個元件通過導線互相連接,形成「電網」,也可以稱為「網路」。更特定地,「電路」則是可以形成閉合迴路的網路。「支路」是電網的一部分,每一個元件都有它獨屬的支路。任意兩條或多條支路的相交點,稱為「節點」。

激勵:電源或信號源向電路中輸入的電壓和電流。

響應:由激勵在電路各部分引起的輸出的電壓和電流被稱為響應,也叫記憶函數。除了激勵,電路內部的初始狀態也可以引起響應。

電路元件的聯結方式

  • 串聯電路:即有加電源的單一迴路。其電源一端接一元件的頭,此元件的尾在接另一元件的頭,如此形成單一閉合電路。
  • 並聯電路:電路中將兩個或兩個以上的元件之一端相接於一處,另一端亦均接於另一處,此種接法稱為並聯。

電路種類

電子電路

根據所處理信號的不同,電子電路可以分為模擬電路數位電路

模擬電路

  • 模擬電路對電信號的連續性電壓電流進行處理。

最典型的模擬電路應用包括:放大電路振盪電路線性運算電路(加法、減法、乘法、除法、微分和積分電路)。運算連續性電信號

數字電路

數位電路又名邏輯電路,是一種將連續性的電訊號,轉換為不連續性定量電信號,並運算不連續性定量電信號的電路。數字電路中, 信號大小為不連續並定量化的電壓狀態。多數採用布林代數邏輯電路對定量後信號進行處理。典型數字電路有,正反器暫存器加法器減法器等,來運算不連續性定量電信號

積體電路

電路定律

所有的電路都遵循一些基本電路定律。

以下兩條定理僅適用於線性電路

  • 諾頓定理:任何由獨立源,線性受控源與線性元件構成的兩端網絡,總可以等效為一個理想電流源與一個電阻的並聯網絡。
  • 戴維寧定理:任何由獨立源,線性受控源與線性元件構成的兩端網絡,總可以等效為一個理想電壓源與一個電阻的串聯網絡。

分析包含非線性器件的電路,則需要一些更複雜的定律。實際電路設計中,電路分析更多的通過計算機分析模擬來完成。

電路功率

  • 所有的電路在工作時,每一個元件或線路都會有能量的工作運用,即電能運用,而所有電路裡的電能工作運用即稱為電路功率
  • 電路或電路元件的功率定義為:功率=電壓*電流(P=I*V)。
  • 自然界裡能量不會消滅,固有一定律能量不滅定律
  • 電路總功率=電路功率+各電路元件功率。例如:電源(I*V)=電路(I*V)+ 各元件(I*V).
  • 在電路中的能量有時會變為熱能輻射能等其他能量到空氣中,這就是電路或電路元件會發熱的原因,不會全部形成電能於電路中,根據能量不滅總能量=電能+熱能+輻射能+其他能量。

概括種類

頻率種類

電路元件種類

用途種類

電路拓樸

  • 電路是由各式光、電、磁零件,操控信號組合而成。
  • 設計各種電路的架構,為電路的拓樸
  • 一般電路設計至積體元件(IC)即為IC電路拓樸。

電路分析和設計

參考文獻

  1. ^ 張龍哺. 英汉广播电视技术词汇. 清華大學出版社有限公司. 2004: 458 [2022-03-13]. ISBN 9787302084297. (原始內容存檔於2022-03-13). 
  2. ^ 林欽裕. 電路學. 台灣五南圖書出版股份有限公司. 2015: 封面 [2024-02-27]. ISBN 9789571140971. (原始內容存檔於2024-02-27). 
  3. ^ https://web.ee.ntu.edu.tw/course_detail.php?CA_ID=4595
  4. ^ https://terms.naer.edu.tw/detail/08aad6c81d23b5afb4705de473f1f179/
  5. ^ https://terms.naer.edu.tw/detail/cbc2307c2c1b8746baf983f9981eb112/

外部連結

參見