一、电路
1.电路的组成
大家所熟悉的大路、小路、公路、铁路及水路等，都是供人、车辆或船只来往通行的，如图1所示。它们和电路有着本质上的不同。电路必须是闭合的回路，其内流着人眼看不见、按一定方向流动的电流，如图2所示。例如，干电池、开关、导线和小灯泡即构成了一个最简单的电路。概括地说，电流流过的路径统称为电路。
电路形式多种多样，千变万化，有长达数千公里的电力线路，亦有小到只有几微米的集成电路，如图3所示。
在电路中，供给电能的设备或器件（如发电机、干电池等）称作电源；用电设备（如电动机、灯泡等）称作负载；连接电源与负载的输送线路（包括导线、开关及控制装置等）则称作中间环节。可见，无论电路结构如何复杂，均可看成是由电源、负载及连接电源与负载的中间环节三个部分组成，如图4所示。
公路、铁路和水路，是根据不同的自然环境和实际需要而建造，并发挥相应的输送作用；而电路则根据其工作领域的不同分作以下两类：
一类是用来实现电能的传输和转换，如图5所示。电路将电能由电源经导线传输到相应用电设备，转换成光能、热能和机械能等。此类电路电压相对较高，电流及功率较大，习惯上称之为“强电”电路。另一类是用来进行电信号的传递和处理。它是以传递和处理信号为目的的电路，如收音机中的调谐电路，可达到接收某频率的广播之目的，如图6所示。此类电路的电压较低，功率及电流较小，常称“弱电”电路。
电路有通路、开路和短路三种状态，如图7所示。短路时电源提供的电流将比通路时的电流大很多倍，因此短路现象在电路中是不允许的，否则将使电源及线路遭受损伤或毁坏。
二、电路的基本物理量
在河流中，河水的流量与流速是河流的基本物理量。在电路中，电流、电压及电动势等则是电路的基本物理量，在已知电路结构及元件参数的情况下，欲对电路进行分析计算，不但要考虑它们的大小，还要考虑它们的方向。
在行人拥挤的街道上，人们方向不定、杂乱无章地行走，称为人流；在河床中，按着一定方向流淌的水，称作水流，如图8所示。
在电路中，带电粒子在电源（即电场力）作用下有规则（即走向）的移动形成了电流，虽然人眼看不见，但灯泡发光、电炉发热等的电流效应，就是电流存在的证明，如图9所示。
在金属导体中，电流是自由电子在电场力作用下定向移动形成的；而在电解液中，电流则是由带正、负电荷的离子在电场力作用下向相反方向运动形成的。要产生电流必须具备存在电场和可以自由移动的电荷两个条件，二者缺一不可，就像河床中欲有水流，必须有水源和流淌的水一样。
电流不但有大小，而且有方向，就像高速公路上行驶的车辆，车流不仅有多有少，而且来往车辆各行其道，按着右侧规定方向行驶。在电路中，习惯上规定以正电荷移动的方向作为电流方向，与电子移动的方向正好相反，如图10所示。
在分析、计算较复杂的电路时，电流的实际方向往往事先难以判断出来，便采用任意选定的某一方向作为电流的正方向，称作参考方向。当电流的实际方向与参考方向一致时，则计算的电流为正值；反之，则电流为负值，如图11所示。因此，进行电路分析计算时，假定电流参考方向是必不可少的，初学者应切记。
2.电位和电压
电流可以与水流相比，水总是从高水位流向低水位，如图12（a）所示。与此相似，电流在电源外部，可以认为是从高电位流向低电位，如图12（b）所示。从这一点看，电路中每一点都有一定的电位，其电位之高低是一个相对值，它与所选取的参考点（即零电位）有关，就像高山向下流淌的水，每处水位所处的高度与所选地面的海拔高度有关一样。因此，电路某点与参考点间的电压，则称作该点的电位。通常参考点电位为零，选在大地或电气设备的外壳上。
电压又称电位差，是衡量电场力做功本领大小的物理量，类似水的落差，水落差越大，则水流作用力越强，如同瀑布越高，激起的浪花越高大，如图13所示。因此，将电路中某两点的电位差，称作这两点间的电压。电压是绝对值，不随参考点的改变而改变。
电压的方向是由正指向负。当遇到电路中某两点间的电压方向不能确定时，先假定电压的参考方向，之后根据计算所得数值的正或负，来确定其实际方向。
3.电动势
电动势是衡量电源将非电能转换成电能的本领大小的物理量。在使用中，为了保证电流在电路中持续流动，必须维持电源两端的电位差。
欲维持水位差，可采用水泵，如图14所示。要维持电池两端的电位差则需一台像干电池这样的“电泵”，靠其内部的化学能不断地把正电荷移到阳极，来补充被自由电子中和的正电荷，并不断地使阴极上负电荷得到聚集，从而维持了电池两端的电位差，确保了电流的正常流动。为此，将使电池两端产生和维持电位差的能力，称作电动势； 在电源内部推动电荷移动的力， 称作电源力。
电动势的方向，规定为沿电源内部由低电位（负极）指向高电位（正极），即电压升高的方向。
对于一个电源而言，既有电动势又有电压时，电动势只存在于电源内部。当电源两端不接负载时，电源两端的开路电压等于电源电动势，两者方向却正好相反，如图15所示。
文/杨国治