自BBIN BBIN宝盈学电子技术 –– 电路研究的本质

　　电在现实生活中随处可见，我们在中学物理课上就已经学过一些简单的电路元器件，如电阻，电源，开关等，这些元器件通过导线连在一起，形成电路。我们学习时自然会想到的第一个问题就是为什么要研究电路，电路的本质是什么？电路和元器件本质上是科学家为了研究“电磁现象”而发明的一种“抽象简化”的工具。

　　这里有两个关键点，首先，“电磁现象”是我们电路研究的对象，电现象可以用电压和电流来表示，磁现象可以用磁通量表示。所以我们在学习所有元器件特性和电路定理规则时，首要就是分析电压电流特征，无线则还有磁通量。

　　那又为啥要研究电磁现象呢？ 因为电磁是一种能量形式，这种能量可以方便而高效地运输和转换为其他能量（机械能，热能等），如电机，电灯等；电磁还能高速进行信息表达，传输和处理，如计算机，手机等。研究电磁现象的最终目标，是找到其中的规律，进而设计制造硬件，开发软件来控制电磁能量为我们的生活服务。可见，无论是硬件开发还是软件开发，其目标是清晰一致的！

　　其次，电路是“抽象简化”的工具。现实物理世界太过复杂，我们要抓住主要矛盾，忽略次要因素，进行抽象简化，才能得到真正关键的规律，指导我们的设计制造。电路分析中的各种元器件就是对有相似电磁特征的一类事物的简化的抽象表示。

　　例如电压源是对现实生活中的电池，发电机等复杂的电能量供应设备的近似抽象；电阻是对灯泡，发热丝这类两端电压和通过的电流基本成正比例的一类器件的近似抽象；导线是对电线这类对电流的阻碍作用基本可以忽略（两端压降接近0）的器件的近似抽象；

　　值得注意的是，这些抽象表示的关系并不是一成不变的，环境条件改变时，可能就不成立了。例如电网输电网络的电线，由于距离太长，对电流的影响已经无法忽略，就不能再用理想导线来抽象表示，而要改用电阻。使用的理想元器件是否适合表示现实中的器件，要看他在电路连接中的电磁效应（电流，电压，磁通的相互关系和变化情况）是否和我们的理论中定义的理想元器件的特征接近。

　　电路元器件这些简化抽象的分析工具，使我们对电磁现象的研究变得非常简单高效。再进一步，人们又使用各种材料，制造出接近理想元器件的各类器件，在电路设计制造中使用，达到使用和控制电磁能量的目的。

　　我们在实际的硬件设计中使用电路元器件时要注意两点：一是理想元器件和实际器件是有差异的，例如理想电阻无论在任何电路任何环境中，都是使电压和电流形成绝对的正比关系，但是实际的电阻，不同制作材料有不同的阻值误差，有不同的耐压值，超过就可能爆炸，另外在内部发热和外部温湿度环境的影响下，其电压电流也不是严格的正比关系；二是在电路设计过程中，根据设计需要选用合适的型号即可，不要过分追求精确性，因为越是精确，越是接近理想器件特征的器件，制造成本就会越高，导致过度设计。

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