电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备或元器件按一定方式组合起来的。
电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的。
最典型的例子是电力系统，作用是实现电能的传输和转换，它包括三个部分：电源，负载和中间环节。
发电机是电源，是供应电能的设备。在发电厂内可以把热能、水能或者核能转换为电能。除发电机外，电池也是常用的电源。
电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别把电能转换为光能、机械能、热能等。
变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起到传输和分配电能的作用。
电路的另一种作用是传递和处理信号，常见的例子如扩音机，先由话筒把语言或音乐（通常称为信息）转换为相应的电压和电流，它们就是电信号。而后通过电路传递到扬声器，把电信号还原为语言或音乐。由于话筒输出的电信号比较微弱，不足以推动扬声器发音，因此中间还要用放大器来放大。信号的这种转换和放大，称为信号处理。
话筒是输出信号的设备，称为信号源，相当于电源，但与上述的发电机、电池这种电源不同，信号源输出的电信号（电压和电流）的变化规律是取决于所加的信息的。扬声器是接收和转换信号的设备，也就是负载。
信号处理和传递的例子很多，如收音机和电视机，它们的接收天线（信号源）把载有语言、音乐、图像信息的电磁波接收后转换为相应的电信号，而后通过电路把信号传递和处理（调谐、变频、检波、放大等），送到扬声器和显像管（负载），还原为原始信息。
不论是电能的传输和转换，或者信号的传递和处理，其中电源或者信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励在电路各部分产生的电压和电流称为响应。所谓电路分析，就是在已知电路的结构和元器件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。
电路模型
实际电路都是由一些按需要起不同作用的实际电路元件或器件组成，诸如发电机、变压器、电动机、电池以及各种电阻器和电容器等，它们的电磁性质较为复杂。最简单的例如一个白炽灯，它除具有消耗电能的性质（电阻性）外，当通有电流时还会产生磁场，就是它具有电感性。但电感微小，可忽略不计，于是可认为白炽灯是一电阻元件。
为了便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元器件理想化（或称模型化），即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似的看作理想电路元器件。由一些理想电路元器件所组成的电路，就是实际电路的电路模型，它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。在理想电路元器件（今后理想两字忽略不写）中主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源器件等。这些元器件分别由相应的参数来表征。
例如常用的手电筒，其实际电路元器件有干电池、电珠、开关和连接导线，电路模型如下图：
电珠是电阻元件，其参数为电阻R，干电池是电源器件，其参数为电动势E和内电阻（简称R0），连接导线是连接干电池与电珠的中间环节（还包括开关），其电阻忽略不计，认为是一无电阻的理想导体。
今后所分析的都是指电路模型，简称电路图。在电路图中，各种元器件用规定的图形符号表示。
电压和电流的参考方向
上图是最简单的直流电阻电路，其中E，U，R0分别是电源的电动势、端电压和内阻，R为负载电阻。当将开关闭合后，电路中有电流I。电流I、电压U和电动势E是电路的基本物理量，在分析电路时，必须在电路图上用箭标或 +，- 来标出它们的方向或极性（如图中所示），才能正确列出电路方程。
关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分，要加以区别。
习惯上规定正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电流的方向（实际方向）。电流的方向是客观存在的，但在分析较为复杂的直流电路时，往往难于事先判断某支路中电流的实际方向；对交流来讲，其方向随着时间而变，在电路图上也无法用一个箭标来表示它的实际方向。为此，在分析与计算电路时，常可任意选定某一方向作为电流的参考方向，或称为正方向。
所选的电流参考方向不一定与电流的实际方向一致。当电流是实际方向与其参考方向一致时，则电流为正值，反之，当电流是实际方向与其参考方向不一致时，则电流为负值。
因此，在参考方向选定之后，电流之值才有正负之分。
电压和电动势都是标量，但在分析电路时，和电流一样，也说它们具有方向。
电压的方向规定为高电位（+极性）端指向低电位（-极性）端，即为电位降低的方向。
电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位（-极性）端指向高电位（+极性）端，即电位升高的方向。
在电路图上所标的电流、电压和电动势的方向，一般都是参考方向，它们是正值还是负值，视选定的参考方向而定。
电压U的参考方向与实际方向一致，故为正值；而U'的参考方向与实际方向相反，故为负值。两者可写为 U = -U'；电流亦然， I = -I'。
电压的参考方向除了用极性 +、- 表示外，也可用于双下标表示。例如 a，b 两点间的电压 Uab ，它的参考方向是由 a 指向 b ，也就是说 a 点的参考极性是 + ，b 点的参考极性是 - 。如果参考方向选为由 b 指向 a，则为 Uba ， Uab = -Uba 。电流的参考方向也可以用双下标表示。
我国法定计量单位是以国际单位制（SI）为基础的。
在国际单位制中，电流的单位是安培（A）。当1s（秒）内通过导体横截面的电荷量为1C（库伦）时，则电流为 1A。计量微小的电流时，以毫安（mA）或微安（uA）为单位。1mA = 10-3A，1uA = 10-6A。
在国际单位制中，电压的单位是伏特（V），当电场力把1C的电荷量从一点移到另一点所做的功为1J（焦耳）时，则该两点间的电压为1V。计量微小的电压时，则以毫伏（mV）或微伏（uV）为单位；在计量高电压时，则以千伏（kV）为单位。
电动势的单位和电压相同，也是伏特。
欧姆定律
通常流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是欧姆定律。
它是分析电路的基本定律之一。
U / I = R
由上式可知，当所加电压U一定时，电阻R越大，则电流越小。显然电阻具有对电流起阻碍作用的物理性质。
U = RI
U = -RI
在国际单位制中，电阻的单位是欧姆（Ω）。当电路两端的电压为1V时，通过的电流为1A时，则该段电路的电阻为1Ω。计量高电阻时，则以千欧（kΩ）或兆欧（MΩ）为单位。
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数。上图通常被称为线性电阻的伏安特性曲线。
电源有载工作、开路与短路
电源有载工作
将上图中的开关合上，接通电源和负载，这就是电源有载工作。
电压与电流
应用欧姆定律可以列出电路中的电流
I = E / (R + R0)
和负载电阻两端的电压
U = RI
最后可得出
U = E - IR0
由此可见，电源端电压小于电动势，两者之差为电流通过电源内阻所产生的电压降R0I。电流越大，则电源端电压下降的越多。
表示电源端电压U与输出电流I之间的关系曲线，称之为电源的外特性曲线。
其斜率与电源内阻有关。电源内阻一般很小，当R0 << R时，则U ≈ R
上式表明，当电流（负载）变动时，电源的端电压变动不大，这说明它带负载能力强。
功率与功率平衡
功率平衡式：
UI = EI - R0I2
P = PE - Δ P
式子中PE = EI，是电源产生的功率；Δ P=R0I2，是电源内阻上损耗的功率；P=UI，是电源输出的功率。
在国际单位制中，功率的单位是瓦特（W）或千瓦（kW）。1s内转换1J的能量，则功率为1W。
电源产生的功率和负载取用的功率以及内阻上所损耗的功率是平衡的。
电源与负载的判别
分析电路，还要判别哪个电路元件是电源（或起电源作用），哪个是负载（或起负载作用）。
电源：U和I实际方向相反，电流从+端流出，发出功率
负载：U和I实际方向相同，电流从+端流入，取用功率
额定值与实际值
通常负载（例如电灯，电动机等）都是并联运行的。因为电源的端电压是基本不变的，所以负载两端的电压也是基本不变的。因此当负载增加（例如并联的负载数目增加）时，负载所取用的总电流和总功率都增加。就是说，电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
各种电气设备的电压、电流以及功率等都有一个额定值。例如一盏灯的电压是220V，功率是60W，这就是额定值。
额定值是制造厂为了使产品能摘给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值。
大多数电气设备（例如电机、变压器等）的寿命与绝缘材料的耐热性能及绝缘强度有关。
当电流超过额定值过多时，由于发热过剩，绝缘材料将遭到损坏；当所加电压超过额定值过多时，绝缘材料也可能被击穿。
反之，如果电压和电流远低于其额定值，不仅得不到正常合理的工作情况，而且也不能充分利用设备的能力。
此外，对电灯及各种电阻器来说，当电压过高或电流过大时，其灯丝或电阻丝也将被烧毁。
制造厂在制定产品的额定值时，要全面的考虑使用的经济学、可靠性以及寿命等因素，特别要保证设备的工作温度不超过规定的允许值。
电气设备或元器件的额定值常标在铭牌上或写在其他说明中，在使用时应充分考虑额定数据。
例如一个电烙铁，标有220V/45W，这是额定值，使用时不能接到380V的电源上。
额定电压、额定电流和额定功率分别用UN，IN和PN表示
使用时，电压、电流和功率的实际值不一定等于它们的额定值：
是受到外界的影响。例如电源额定电压为220V，但电源电压经常波动，稍低于或稍高于220V。这样子，额定值为220V40W的电灯上所加的电压不是220V，实际功率也就不是40W了。
在一定电压下电源输出的功率和电流决定于负载的大小，就是负载需要多少功率和电流，电源就给多少，所以电源通常不一定处于额定工作状态，但是一般不超过额定值。对于电动机也是这样子的，它的实际功率和电流也决定于它轴上所带的机械负载的大小，通常也不一定处于额定工作状态。
电源开路
当开关断开时，电源则处于开路（空载）状态。
开路时外电路的电阻对电源来说无穷大，因此电路中电流为0，此时电源的端电压（称为开路电压或空载电压U0）等于电源电动势，电源不输出电能。
电源开路的特征：
I = 0
U = U0 = E
P = 0
电源短路
当电源的两端由于某种原因而连在一起时，电源则被短路。
电源电路时，外电路的电阻可视为0，电流有捷径可通，不再流过负载。
因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻R0，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流IS。
短路电流可能使电源遭受机械的与热的损伤或毁坏。
短路时电源所产生的电能全被内阻所消耗。
电源短路时由于外电路的电阻为0，所以电源的端电压也为0。这时电源的电动势全部降在内阻上。
电源短路的特征：
U = 0
I = IS = E / R0
P_E = Δ P = R0I2, P = 0
短路也可发生在负债端或线路的任何处。
短路通常是一种严重事故，应该尽力预防。
产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。
为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或空气断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。但是，由于某种需要，可以将电路中某一段短路（常称为短接）或进行某种短路试验。
基尔霍夫定律
分析与计算电路的基本定律，除了欧姆定律外，还有基尔霍夫电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律应用于结点，电压定律应用于回路。
电路中的每一分支称为支路，一条支路流过一个电流，称为支路电流。
电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为结点。
回路是由一条或多条支路所组成的闭合回路。
基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律用来确定连接在同一结点上的各支路电流间的关系的。
由于电流的连续性，电路中任何一点（包括结点在内）均不能堆积电荷。因此，在任一瞬间时，流入某一节点的电流之和应该等于由该节点流出的电流之和。
在上图中，对 a 点的可以写出
I1 + I2 = I3
I1 + I2 - I3 = 0
∑ I = 0
就是在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于0。
基尔霍夫电流定律通常应用于结点，也可以把它推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。
上图可知
IA = IAB - ICA
IB = IBC - IAB
IC = ICA - IBC
在任一瞬时，通过任一个闭合面的电流的代数和也恒等于0
基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间的关系的。
如果从回路中任意一点出发，以顺时针或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方向上的电位降之和应该等于电位升之和。回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结果。
由上可以写出
U1 + U4 = U2 + U3
U1 - U2 - U3 + U4 = 0
∑ U = 0
在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于0。
上式可以改写为
E1 - E2 - R1I1 + R2I2 = 0
E1 - E2 = R1I1 - R2I2
∑ E = ∑ RI
此为基尔霍夫电压定律在电阻电路中的另一种表达式，就是在任一回路循环方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。
基尔霍夫电压定律不仅应用于闭合回路，也可以把它推广应用于回路的部分电路。
对于a：
∑ U = UA - UB - UAB = 0
UAB = UA - UB
对于b：
E - U - RI = 0
U = E - RI
基尔霍夫定律具有普遍性，它们适用于由各种不同元器件所构成的电路，也适用于任一瞬时对任何变化的电流和电压。
电路中电位的概念及计算