一电路的基本概念

1.1 什么是电

在中学物理学中，我们曾学习过摩擦生电。用梳子梳理干燥的头发时，常常会听到“噼噼、啪啪”的响声，如果在黑夜里，还会看到一些细小的火花。将这把梳子放到一撮小纸屑的近旁，小纸屑会被梳子吸起来。电是什么昵?电是一种特殊的能量，称为电能。

世界是物质的。自然界的一切物质都是由分子组成的。分子又是由原子组成的。每一种原子都有一个处在中心的原子核，在原子核周围有若干个电子沿着一定的轨道做着高速度的旋转运动。原子核是带正电的，而电子是带负电的。在原子未受外力的作用时，原子核所带的正电荷与外层电子所带的负电荷相等。原子对外界处于平衡状态，不显电性。

不同的原子，其原子核的质量及其周围的电子数目是不同的。如铜原子和铝原子，它们的原子结构如图l—l所示。铜原子核内有29个带正电的质子，核外有29个带负电的中子。电子呈四层分布，最外层只有一个电子，如图1．1(a)所示。铝原子核内有13个质子，核外有与质子数相等的13个中子，最外层只有一个电子，如图1．1(b)所示。

(a)铜原子结构示意图 (b)铝原子结构示意图

图1原子结构示意图

那些处在最外层轨道上的电子，由于它们距离原子核比较远，受到原子核的束缚力比较弱，在受到外界因素(如热、光、机械力)影响时，很容易脱离自己的轨道，摆脱原子核的束缚，成为自由电子。铜、铝等金属物质都具有不稳定的外层电子，在常温下就会脱离轨道成为自由电子(如每cm3铜中包含8×1032个自由电子)。

如果原子失掉一个或几个外层电子，则它的电平衡就被破坏了，正电荷多于负电荷，这个原子就带正电；同理：飞出轨道的电子被另外的原子所吸收，另外的那个原予就带负电。这就是电的本质。 、

我们使用的电是由发电厂发电机组发出的，经高压输电、。变电送到千家万户。目前，发电的方式很多，如火力发电、水力发电、太阳能发电、风力发电及核能发电等。

1.1.2 什么是电路

电路就是电流所通过的路径。

1 电路的结构形式

电路是由元器件按一定方式组合而成的。图1．2所示的电路是一个最简单的手电筒实物连接电路，由电源(干电池)、负载(电灯泡)和中间环节(包括连接导线和开关)三部分组成。在电路中，随着电流的流动，进行着不同形式能量之间的转换。

电源是将非电能转换成电能的装置。例如，干电池和蓄电池是将化学能转化成电能，而发电机是将热能、水能或原予能等转换成电能。所以，电源是电路中的能量来源，是推动电流运动的源泉，在它的内部进行着由非电能到电能的转换。

图2手电简实物连接电路

负载是将电能转换成非电能的装置，如电灯泡将电能转换成光能、电炉将电能转换成热能、电动机将电能转换成机械能等。所以，负载是电路中的受电器，是取用电能的装置，在它的内部进行着由电能到非电能的转换。

中间环节是把电源与负载连接起来的部分，起传递和控制电能的作用。

2.2简单的电路

图3是电路图。电路元件有干电池E、电灯泡HL、开关S和导线。电灯泡HL是电阻元件R；E是电源，内电阻为R₀；连接干电池与电灯泡的中间环节是开关 S，其电阻可以忽略不计，认为是一无电阻的理想导体。

3 电路的作用