Χρησιμοποιώντας τις έννοιες του ρεύματος και της τάσης, θα ορίσουμε με αυστηρότητα μια νέα έννοια το στοιχείο κυκλώματος. Είναι βασικό το να διαφοροποιούμε μεταξύ της φυσικής συσκευής αυτής καθ’ εαυτής και του μαθηματικού μοντέλου αυτής της συσκευής, το οποίο και θα χρησιμοποιήσουμε για να αναλύσουμε την συμπεριφορά της σε ένα κύκλωμα. Η εκλογή ενός συγκεκριμένου μοντέλου για οποιαδήποτε πραγματική συσκευή, πρέπει να γίνει στη βάση των πειραματικών δεδομένων ή εμπειριών.

Θα κάνουμε διάκριση ενός γενικού στοιχείου κυκλώματος από ένα απλό στοιχείο κυκλώματος, με τη δήλωση πως ένα γενικό στοιχείο κυκλώματος μπορεί να συντίθεται από περισσότερα του ενός απλά στοιχεία κυκλώματος, όμως ένα απλό στοιχείο κυκλώματος δεν μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε άλλα απλά στοιχεία κυκλώματος. Όλα τα απλά στοιχεία κυκλώματος που θα εξετάσουμε παρακάτω, θα ταξινομηθούν ανάλογα με τη σχέση στο ρεύμα διαμέσου του στοιχείου και την τάση στα άκρα του στοιχείου.

Για παράδειγμα, αν η τάση στα άκρα του στοιχείου είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα διαμέσου αυτού ή v = k·i ονομάζουμε το στοιχείο αντιστάτη. Άλλοι τύποι απλών στοιχείων κυκλώματος έχουν τάση στα άκρα τους που είναι ανάλογη με την παράγωγο του χρόνου ή με το ολοκλήρωμα σε σχέση με το χρόνο του ρεύματος. Υπάρχουν στοιχεία στα οποία η τάση είναι τελείως ανεξάρτητη από το ρεύμα ή το ρεύμα είναι τελείως ανεξάρτητο από την τάση. Αυτές είναι οι ανεξάρτητες πηγές. Παρακάτω θα ορίσουμε ειδικές κατηγορίες πηγών, όπου η πηγή τάσεως ή εντάσεως εξαρτάται από το ρεύμα ή την τάση σε ένα άλλο σημείο του κυκλώματος. Τέτοιες πηγές θα ονομάζονται εξαρτημένες ή ελεγχόμενες πηγές.

Εξ ορισμού, ένα απλό στοιχείο κυκλώματος είναι το μαθηματικό μοντέλο μιας ηλεκτρικής συσκευής δυο άκρων, που μπορεί να χαρακτηριστεί πλήρως από τη σχέση τάσης – έντασης αυτού, αλλά δεν μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε άλλα εξαρτήματα δυο άκρων.

Ανεξάρτητη πηγή τάσης

Στη συνέχεια θα ορίσουμε το απλό στοιχείο κυκλώματος, την ανεξάρτητη πηγή τάσης. Χαρακτηρίζεται από μια τάση στα άκρα της, η οποία είναι τελείως ανεξάρτητη από το ρεύμα που διέρχεται μέσω αυτής. Έτσι αν μας δοθεί μια ανεξάρτητη πηγή τάσης και η τιμή στα άκρα της είναι 50V τότε μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι η τάση θα είναι 50V ανεξάρτητα από το ρεύμα που έρεε ή ρέει ή πρόκειται να ρέει.

Η απεικόνιση μιας ανεξάρτητης πηγής δείχνεται στο σχήμα. Να σημειώσουμε ότι η παρουσία του θετικού συμβόλου στο πάνω άκρο του συμβόλου μιας ανεξάρτητης πηγής τάσης του σχήματος δεν σημαίνει απαραίτητα πως το πάνω άκρο είναι πάντα θετικό σε σχέση με το κάτω άκρο. Αντ’ αυτού όμως αυτό σημαίνει πως το πάνω άκρο είναι v_s Volts θετικό σε σχέση με το κάτω. Αν κάποια στιγμή το v_s τύχει να είναι αρνητικό, τότε το πάνω άκρο είναι στην πραγματικότητα αρνητικό σε σχέση με το κάτω τη στιγμή εκείνη.

Η ανεξάρτητη πηγή τάσης είναι μια ιδανική πηγή και δεν αντιπροσωπεύει με ακρίβεια οποιαδήποτε πραγματική φυσική συσκευή, διότι η ιδανική πηγή θα μπορούσε θεωρητικά να δώσει ένα άπειρο ποσό ενέργειας από τα άκρα της.

Οι πραγματικές πηγές τάσης, όπως είναι οι μπαταρίες και τα τροφοδοτικά, παράγουν τάση εξόδου, η οποία ελαττώνεται όσο αυξάνουν οι απαιτήσεις του φορτίου σε ρεύμα. Την πτώση τάσης λόγω της αύξησης του φορτίου την μοντελοποιούμε με την προσθήκη μιας αντίστασης σε σειρά με την πηγή που ονομάζεται εσωτερική αντίσταση της πηγής. Στο σχήμα ο συνδυασμός μιας ιδανική πηγή τάσης σε σειρά με μια αντίσταση παράγει το μοντέλο μια πραγματικής πηγής τάσης. Θα πρέπει να διευκρινίσουμε ότι η εσωτερική αντίσταση της πηγής δεν είναι ένας αντιστάτης με φυσική υπόσταση, αλλά αποτελεί απλά στοιχείο του μοντέλου της πραγματικής πηγής.

Ανάλογα με την τιμή του φορτίου R_L που συνδέεται στα άκρα της πραγματικής πηγής τάσης, υπάρχει μια βαθμιαία πτώση της τάσης εξόδου ανάλογη του ρεύματος φορτίου. Στο σχήμα η τάση V στα άκρα του φορτίου ισούται με E-I·R_S

Ανεξάρτητη πηγή έντασης

Μια άλλη ιδανική πηγή που θα χρειαστούμε είναι η ιδανική πηγή έντασης. Εδώ το ρεύμα διαμέσου του στοιχείου είναι τελείως ανεξάρτητο από την τάση στα άκρα του. Το σύμβολο για μια ανεξάρτητη πηγής έντασης φαίνεται στο σχήμα. Όπως η ανεξάρτητη πηγή τάσης, έτσι και η ανεξάρτητη πηγή έντασης είναι στην καλύτερη περίπτωση μια λογική προσέγγιση για ένα φυσικό στοιχείο. Θεωρητικά μπορεί να αποδώσει άπειρη ισχύ από τα άκρα της, διότι αυτή παράγει το αυτό περιορισμένο ρεύμα για κάθε τάση στα άκρα της ανεξάρτητα το πόσο μεγάλη μπορεί να είναι αυτή η τάση. Είναι όμως μια καλή προσέγγιση για πολλές πρακτικές πηγές, ειδικότερα στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Σε μια πραγματική πηγή ρεύματος το ρεύμα εξόδου της πηγής εξαρτάται από την τιμή του φορτίου. Η πραγματική πηγή ρεύματος μοντελοποιείται με τον συνδυασμό μιας ιδανικής πηγής έντασης παράλληλα με μια αντίσταση που ονομάζεται εσωτερική αντίσταση της πηγής. Όταν στον συνδυασμό πηγής – εσωτερικής αντίστασης συνδεθεί το φορτίο R_L τότε η εσωτερική αντίσταση απορροφά μέρος του ρεύματος της πηγής και συνεπώς μόνο τμήμα του ρεύματος της πηγής αποδίδεται στο φορτίο.

Εξαρτημένες πηγές

Οι δυο τύποι ιδανικών πηγών που παρουσιάσαμε λέγονται ανεξάρτητες, διότι η τιμή της ποσότητας της πηγής δεν επηρεάζεται με κανένα τρόπο από ενέργειες που γίνονται στο υπόλοιπο κύκλωμα. Αυτό βρίσκεται σε αντίθεση με ένα ακόμη διαφορετικό είδος ιδανικής πηγής, την εξαρτημένη πηγή, όπου η ποσότητα της πηγής καθορίζεται από την τάση ή το ρεύμα που υφίσταται σε κάποια άλλη θέση του ηλεκτρικού συστήματος που εξετάζουμε.

Για να διακρίνουμε τις εξαρτημένες πηγές από τις ανεξάρτητες, συμβολίζουμε τις εξαρτημένες πηγές με ρομβοειδή σύμβολα, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Οι σταθερές του σχήματος έχουν τις εξής ονομασίες: μ κέρδος τάσης, g_m διαγωγιμότητα, r_m διαντίσταση και β κέρδος ρεύματος με τις αντίστοιχες μονάδες μέτρησης.

Οι εξαρτημένες και οι ανεξάρτητες πηγές τάσης και έντασης είναι ενεργά στοιχεία. Έχουν την δυνατότητα να παρέχουν ισχύ σε ορισμένες εξωτερικές συσκευές. Παθητικό στοιχείο είναι εκείνο που έχει την δυνατότητα να δέχεται ισχύ.