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文件名称:电路 课件 第1章 电路的基本概念和两类约束.ppt
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更新时间:2025-06-16
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文档摘要

对实际电路进行理论分析,首先要建立对应的电路模型,图1-2中反映了这一情况。线绕电阻工作在较低频率时可建模为如图1-6所示的线性电阻;在高频工作条件下,实际线绕电阻的模型可如图1-22所示,R反映耗能属性,L反映产生磁场的属性,C反映产生电场的属性。线性电阻、线性电容、线性电感分别是针对实际电路中的能量损耗、电场储能和磁场储能三种效应而定义出来的,很多实际元件的模型均可用它们或它们的组合表示。对实际电感线圈,不考虑耗能效应和电场效应,磁链与电流近似满足线性关系时,可模型化为图1-11(a)所示的线性电感;考虑能量损耗,其电路模型如图1-24(a)所示;若还需考虑电场效应,则电路模型可用图1-22或图1-24(b)表示。还可以构造更复杂的电路模型。1.8.2分布参数电路和集中参数电路的概念实际电路模型化时,将其分割为无穷多个局部,每个局部的能耗效应、电场效应和磁场效应分别用电阻、电容和电感表示,这时,意味着将三种交织的效应相互分离。由此方法得到的电路模型称为分布参数电路模型,简称分布参数电路,其中包含有无限多个电阻元件、电容元件和电感元件,每个元件的参数值均趋于零,这些元件称为分布参数元件。在一定条件(恒稳电磁场或准静态电磁场)下,把连续分布于实际电路中各处的三种效用有限数量的理想元件集中地加以反映,就得到了集中参数电路模型,简称集中参数电路。集中参数电路中包含数量有限的电阻元件、电容元件和电感元件,每个元件的参数值均不趋于零,这些元件称为集中参数元件。KCL的数学通式为式(1-35)正是式(1-34)这一通式的具体体现。对理想电路而言基尔霍夫定律是公理,应用是无条件的。当电磁波的波长远大于所关联电路的最大几何尺寸时,电磁场为准静态电磁场。在此情况下,基尔霍夫定律近似成立。对实际电路而言基尔霍夫定律是规律,但应用时存在前提条件,须满足静态电磁场(恒稳电磁场)的要求,对应为直流电路。吉培荣主编《电路》,高等教育出版社,2023年6月,ISBN:978-7-04-060018-6理想电路的来源:(1)直接构造(想象);(2)根据实际电路抽象,即通过模型化过程得到。(2)理想电路:理想元件遵循规律连接构成的虚拟电路。“规律”指基尔霍夫电压定律和电流定律,为理想电路遵循的公理。电路也称为电网络、电系统,简称为网络、系统。1.1.2实际电路与理想电路的关系1.1.3狭义电路理论和广义电路理论狭义电路理论:直接分析理想电路的理论。研究对象处于理想电路空间(包括Ⅰ区、Ⅱ区)中。广义电路理论:直接分析实际电路的理论。研究对象处于实际电路空间和理想电路空间Ⅱ区中,也包含模型化的内容。广义电路理论实际包含了电子工程和电气工程的主要内容。狭义电路理论是一个严密的逻辑体系,遵循定义和规则。广义电路理论属于物理,遵循客观规律。理想电路空间Ⅱ区为狭义电路理论和广义电路理论的交集,其中的内容既遵循定义和规则,也遵循物理规律。1.2电路的基本物理量和变量1.2.1实际电路中的基本物理量1.2.2理想电路中的基本变量理想电路是虚拟存在,并非物理存在,因此其中不存在物理量。在理想电路中需设定与实际物理量相对应的基本变量(虚拟物理量),包括虚拟电压、虚拟电流、虚拟电荷和虚拟磁通(或虚拟磁链)。为方便起见,将基本变量虚拟电压、虚拟电流、虚拟电荷和虚拟磁通(或虚拟磁链)中的“虚拟”二字去掉,简称为电压、电流、电荷和磁通(或磁链),其单位、符号与对应的实际物理量相同。在理想电路空间Ⅱ区即电路模型中,把与实际方向一致的方向称为规定正方向,简称为正方向。为方便起见,将电路模型中的规定正方向称为实际方向;进一步地,将整个理想电路空间中的规定正方向也称为实际方向。电流的规定正方向是虚拟正电荷移动的方向,电压的规定正方向是虚拟高电位点趋向低电位点的方向。将相关概念扩展到理想电路空间Ⅰ区中,即得到了整个理想电路中规定正方向的定义。上述做法容易产生忽略模型化过程而将理想电路与实际电路混为一谈的问题,电路理论的初学者对此尤其要保持高度警惕。