手電筒電路是最簡(jiǎn)單的一個(gè)電路。由電池、開(kāi)關(guān)、燈泡、導(dǎo)線(xiàn)殼4個(gè)東西組成。

電路分析就是把這4個(gè)東西做什么用了解清楚，要畫(huà)出電路圖，算出電流、電壓、功率。這里就用到了實(shí)物、電路、數(shù)學(xué)三層抽象的統(tǒng)一和轉(zhuǎn)換。

如果是要求設(shè)計(jì)一個(gè)手電筒電路呢？一般可以從負(fù)載出發(fā)，找個(gè)多少電流電壓功率亮度的燈泡，選個(gè)怎么樣的電路結(jié)構(gòu)——單回路，結(jié)合燈泡選什么規(guī)格的電池，電源負(fù)載匹配不匹配，要不要"修剪"一下串個(gè)電阻分分壓什么的，再設(shè)計(jì)怎么樣的外殼把這些裝進(jìn)去，同時(shí)還應(yīng)該安裝一個(gè)合適的開(kāi)關(guān)。

其實(shí)大家知道這個(gè)電路不需要串聯(lián)別的電阻，因?yàn)殡姵睾蜔襞荻加袊?guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，早就規(guī)范好了。這里參數(shù)選型很簡(jiǎn)單。

從電路模型去進(jìn)行抽象，燈泡就是電阻，電池可以是理想電壓源，也可以是實(shí)際電壓源。參數(shù)怎么辦呢，可以是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，也可以隨便造個(gè)，我們也隨便下造得整數(shù)一點(diǎn)，減少算的難度。這一點(diǎn)其實(shí)很不好的，很多讓人學(xué)了只會(huì)分析，缺少訓(xùn)練而不會(huì)設(shè)計(jì)，因?yàn)閺碾S便到規(guī)矩離的有點(diǎn)遠(yuǎn)。也造就了很多非標(biāo)產(chǎn)品。

采用理想電壓源和電阻，只分析工作情形省略開(kāi)關(guān)，取電壓Us=5V，Ro=0Ω，電阻RL=10Ω，如下圖

假定電流I為順時(shí)針?lè)较?，電壓Us、UL上正下負(fù)，結(jié)合關(guān)聯(lián)參考、電阻元件約束UL=IRL，列回路KVL方程：-Us+UL=0，即電路的數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)-Us+IRL=0，可得負(fù)載：電流I=0.5A，電壓UL=5V，功率PL=ULI=2.5W，正常工作，分析完畢。

如下圖，交點(diǎn)處即為這個(gè)電路工作點(diǎn)。沒(méi)錯(cuò)，就是電源特性曲線(xiàn)和負(fù)載電阻特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)。

這個(gè)就是電路分析的數(shù)學(xué)坐標(biāo)表達(dá)，其實(shí)這個(gè)坐標(biāo)表達(dá)就是電源外特性和負(fù)載電阻外特性?xún)蓚€(gè)方程組的解：①U=5；②U=IRL；當(dāng)然該處電壓、電流相等。

這個(gè)電路分析過(guò)程，作了些處理：把電路分成兩部分了，右邊部分是特別關(guān)心的負(fù)載電阻，左邊部分就是把剩下的電壓源看成一個(gè)整體。

改點(diǎn)東西，再學(xué)一遍

采用實(shí)際電壓源和電阻，取電壓Us=10V，Ro=10Ω，電阻RL=10Ω，如下圖

假定電流I為順時(shí)針?lè)较?，電壓Us、UL上正下負(fù)，結(jié)合關(guān)聯(lián)參考、電阻元件約束UL=IRL，列回路KVL方程：-Us+IRo+UL=0，即電路的數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)-Us+IRo+IRL=0，可得負(fù)載：電流I=0.5A，電壓UL=5V，功率PL=ULI=2.5W，內(nèi)阻功率也為2.5W，效率η=50%，正常工作，分析完畢。

如下圖，交點(diǎn)處即為這個(gè)電路工作點(diǎn)。沒(méi)錯(cuò)，就是電源特性曲線(xiàn)和負(fù)載電阻特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)。

這個(gè)就是電路分析的數(shù)學(xué)坐標(biāo)表達(dá)，其實(shí)這個(gè)坐標(biāo)表達(dá)就是電源外特性和負(fù)載電阻外特性?xún)蓚€(gè)方程組的解：①U=-10·I+10；②U=IRL；當(dāng)然該處電壓、電流相等。

這個(gè)電路分析過(guò)程，作了些處理：把電路分成兩部分了，右邊部分是特別關(guān)心的負(fù)載電阻，左邊部分就是把伴阻電壓源看成一個(gè)整體。

這里相當(dāng)于選用了一個(gè)不合適的理想電壓源，用內(nèi)阻這個(gè)分壓器進(jìn)行了“修剪”，匹配了負(fù)載。

其實(shí)這就是最簡(jiǎn)單的戴維南定理的應(yīng)用。

如果用的是伴阻電流源那就是諾頓定律的應(yīng)用了。

最后，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，直流電路都是工作在一個(gè)點(diǎn)上的，列了這么多方程，畫(huà)了這么多坐標(biāo)曲線(xiàn)，就是為了算一個(gè)點(diǎn)的值。