1.1 实际电路和电路模型
电和磁是无处不在的自然现象，例如，夏季雷雨天常见的打雷和闪电。认识这些自然现象的本质，并且科学而有目的地运用自然规律来制造有意义的物理系统，这就是电与磁的工程应用。我们身边随处可见的如手机、计算机、手电筒、电子表、电话等都是电与磁的实际工程应用系统，都是我们常说的实际电路。
什么是实际电路呢？实际电路就是图1-1（a）所示的手电筒那样的电路，为完成某种所需的功能（如图1-1中为将电能转化成照明用的光能）将各种实际电气器件（干电池，导线，开关，灯泡）按一定方式连接而组成的电流通路。一般而言，实际电路由三个基本部分组成：（1）提供能量或信号的电源，如图1-1（a）中的电池，以及发电机等；（2）使用电能的装置，我们称之为负载，如图1-1（a）中的灯泡，以及电动车的电动机、电吹风、电炉等；（3）连接电源和负载的导线、开关等中间环节。实际电路的主要功能可概括为两个方面：一是进行电能的产生、传输、分配与转换，如电力系统中的发电、输配电线路等；二是实现信号的产生、传递、变换、处理与控制，如电话、收音机、电视机电路等。
图1-1 手电筒电路
由于实际电路的电气器件在工作时的电磁现象较为复杂，如图1-1（a）所示的灯泡在工作时除了将电能转化为热能及照明用的光能外（消耗电能），还将在周围产生磁场，灯泡两端产生电场，但此时的磁场能和电场能都很小。显然，图1-1的灯泡工作时的主要电磁过程是将电能转化为非电能，而储存电场能及磁场能相对而言很弱，可以忽略。若我们在分析电路时把所有的电磁现象都进行考虑的话，电路的分析会变得非常复杂甚至不可能。因此，我们在对实际电路进行分析时，为了方便分析往往会对电路中的实际器件进行理想化和模型化，即在一定条件下忽略实际器件次要的电磁特性，突出其主要的电磁特性，并用一种抽象的理想电路元件来表征其某种电磁特征，图1-1（a）所示的灯泡仅考虑主要的消耗电能的特性，就可用一理想电阻元件作为其模型。经过理想化和模型化后的实际电路称为电路模型，简称电路。图1-1（b）给出了图1-1（a）所示实际手电筒电路的电路模型。显然，电路模型是由各种理想电路元件按一定方式连接而成的总体。
所谓理想电路元件是一种可以用数学表达式精确定义的假想元件，是组成电路模型的最小单元。每一种理想电路元件表示实际器件所具有的一种主要电磁性能（物理性质）。例如，理想电阻元件仅表示消耗电能并转化为非电能的特征；理想电容元件仅表示储存电场能量的特征；理想电感元件仅表示储存磁场能量的特征。这3种理想元件是电路的基本元件，其电路符号如图1-2所示。
图1-2 3种基本电路元件的电路符号
电路中的实际电路器件工作时不仅电磁现象复杂，而且它们交织在整个器件中，因此在电路理论中做这样一个假设：假设实际器件工作时的各种电磁现象可以分开研究，并且这些电磁过程都分别集中在各理想元件之中，并假设理想元件没有体积，其特性集中表现在空间的一个点上，称理想电路元件为集总参数元件，简称集总元件。由集总元件构成的电路称为集总参数电路，简称集总电路。在集总参数电路中，任一时刻该电路中任一处的电流、电压都是与其空间位置无关的确定值。
用集总参数电路模型来近似描述实际电路是有条件的，它要求实际电路的尺寸l（长度）要远小于电路最高工作频率f所对应的波长λ，即
l<<λ，其中λ=c/f，c=3×108m/s（光速）
例如，我国用电的频率是50Hz（赫兹），对应的波长为6000km，对以此为工作频率的实验室设备来说，其尺寸与这一波长相比可以忽略不计，因而实际电路可采用集总参数电路模型来近似描述。但对于远距离的通信线路来说，就不满足上述条件，因此需考虑电场、磁场沿传输线的分布情况，不能按集总参数电路来处理，而按分布参数电路来处理。本教材仅对集总参电路进行分析，因此，所指电路模型均为集总参数电路模型，由理想电路元件连接构成。
本教材在电路分析部分的主要目标就是对集总参数电路模型进行分析，通过对电路中反映电路工作状态的电压、电流及电功率的各种分析计算方法的探讨，培养判断实际电路电气性能的能力，为今后电路设计相关电类课程的学习打下基础。