当前课程知识点:电路基础及应用 > 第1章 电路模型和电路定律 > 1.2集总电路和电路模型 > 集总电路和电路模型
同学们好
今天我们学习集总电路和电路模型
在上一堂课的结尾
我们给大家留了一个问题
电路的研究对象是不是
电工设备和电工器件
电路的研究对象
不是电工设备或电工器件
而是集总参数电路的电路模型
这里涉及的两个概念
第一,集总参数电路 第二,电路模型
首先来看什么样的电路才是集总参数电路
集总参数电路指的是不考虑电路中电磁场和磁场的相互作用
换一句话说,不考虑电磁波的传播
也就是说,假设电磁波的传播不需要时间
或许说瞬间就能完成
在这样的条件下的电路都可以称之为集总电路
那么在什么情况下才可以不用考虑电场与磁场的相互作用呢
集总条件就是当电路的实际尺寸d远远小于波长的时候
也就是说当d远远小于波长的时候
不用考虑电场与磁场的相互作用
此时的电路就能看成集总参数电路
下面我们就请大家思考两个例子
第一,室内150m的电线能不能看成集总电路
第二,室外1500km的高压输电线能不能看成集总电路
带着这两个问题
我们来思考刚才的集总条件
已知电磁波的传播速度就是光速
也就是3乘以10的8次方米每秒
因此,当电路的工作频率等于50赫兹的时候
波长等于波速除以频率就等于6000km
这就是波长
根据我们刚才的判断
当波长等于6000km的时候
室内150m的电线
很显然远远小于6000km
所以150米的电线可以看成集总参数电路
实际上
一般的家庭电路的尺寸一定都远远小于6000km
所以,都可以看成集总参数电路
但是室外1500km的高压线可以与6000km相比拟
所以它不能看成集总参数电路
那么我们自然会想到当电路的工作频率提高到50M(Hz)的时候
结果又会怎么样呢
此时的波长等于6m
一般的家庭电路的尺寸都能跟6m相比拟
所以都不能看成集总参数电路
根据刚才的这两个例子
我们不难得到一个结论
第一,同一个频率下不同尺寸的电路有的能看成集总电路
有的不能看成集总电路
同样,当同一个尺寸在不同的频率下
有时可以看成集总参数电路,有时又不能看成集总参数电路
因此我们需要具体问题具体分析
第二个,我们来看什么是电路模型
在看电路模型之前
我们首先请大家看两个概念
第一个,器件
第二个元件
器件我们见得很多
比如,这一些都是电阻器
是实际的器件
这个是实际的电感器件
这个是实际的电容器件
这一些都是实实在在的器件
而电路的元件是由器件
在某些条件下抽象出来的理想模型
例如一个白炽灯,它是实际器件
当它有电流流过的时候
这样一个实际器件就可以把它抽象成一个理想模型
也就是电阻。左边的白炽灯是实际器件
右边的这一个电阻是理想的元件
也就是说
它是为了分析问题的方便而抽象出来的理想模型
再看一个例子
手电筒 前面我们讲过手电筒的主要部件是
电池,灯泡,开关和筒体
其中电池是提供能量的
灯泡是消耗能量的
筒体主要是起一个连接的作用
而开关当然就是控制通断
因此,手电筒是由这四个器件连接起来的一个图
我们在分析电路的时候
实际上是用这样一个图来研究的
左边这个图是实际的器件图
而右边是一个元件图。电路的研究对象是右边的元件图
这个元件图就叫电路模型
那么什么是电路模型呢
电路模型指的是从电路的实际器件中抽象出它的主要性质
构成一个理想元件。由这些理想元件所构成的组合就叫电路模型
举一个例子
电阻器 是一个实际器件
把它阻碍电流的主要性质抽象出来就变成一个理想的电路元件
这个理想电路元件就叫电阻元件
所以电路的研究对象是由理想元件所组成的电路模型
而不是实际的器件
那么元件的抽象原则是什么了
一句话,具体问题具体分析
实际上就是提取它的主要性质
忽略掉它的次要性质
因此,当某几个器件具有相同的电磁性质的时候
即使器件不一样
只要它们性质相同可以用
同一个模型来表示
同理,如果说同一个器件
在不同的条件下
它的模型可以有不同的形式
例如电感线圈在不同的使用场合它会有不同的电路模型
例如在冬天使用的电炉中
它一定有一个由电阻丝绕成的一个线圈
这一个线圈的主要作用是发热
所以可以把它抽象成一个纯电阻
同样一个电阻线圈可以把它用在一个电机里面
做成绕组。这一个绕组可以把它抽象成一个电感
如果把电源的频率提高
一个电感线圈可以等效成电阻和电感的串联
把频率继续提高,提高到射频段或许到微波段
此时
这个线圈就会等效成这样一个模型
也就是电阻与电感
串联以后再与电容并联
所以同一个器件
在不同的使用场合
它的模型是不一样的
既然电路研究的是电路模型
所以我们这门课的主要任务是要干什么呢
第一,电路分析 已知电路的结构 已知电路的参数
求电路的电压与电流叫电路分析
第二个任务是电路综合 电路综合正好是电路分析的逆过程
也就是说 已知的是
电路某一个部分的电流和电压 要求大家设计电路的结构与参数
很显然
电路分析比电路综合要简单得多
但是我们学这门课的最终目的一定是电路综合
也就是电路设计
所以我们做一门课
上面给大家讲的主要是电路分析
但是大家学完了以后一定要落到电路的设计任务上
-1.1电路及其组成
--电路及其组成
--电路及其组成
-1.2集总电路和电路模型
-1.3.1 电路变量-电流和电压
-1.3.2 电路变量-电功率和电能
-1.4.1电路元件的概念
--电路元件的概念
--电路元件的概念
-1.4.2电阻元件
--电阻元件
--电阻元件
-1.4.3独立电压源
--独立电压源
--独立电压源
-1.4.4独立电流源
--独立电流源
--独立电流源
-1.4.5受控源
--受控源
--受控源
-1.5.1基尔霍夫电流定律
--基尔霍夫电流定律
--基尔霍夫电流定律
-1.5.2基尔霍夫电压定律
--基尔霍夫电压定律
--基尔霍夫电压定律
-第1章 电路模型和电路定律--第1章习题
-2.1电阻的串联和并联等效变换
-2.2平衡电桥
--平衡电桥
--平衡电桥
-2.3电阻的Y形连接和△形连接等效变换
-2.4理想电压源、电流源的串联和并联
-2.5两种实际电源的等效变换
-2.6输入电阻
--输入电阻
--输入电阻
-第2章 电阻电路的等效变换--第2章习题
-3.1 电路分析方法
--电路分析方法
--电路分析方法
-3.2.1结点电压法
--结点电压法
--结点电压法
-3.2.2含受控源的结点法
--含受控源的结点法
--含受控源的结点法
-3.2.3含电流源与串联电阻的结点法
-3.2.4含电压源的结点法
--含电压源的结点法
--含电压源的结点法
-3.3.1回路电流法
--回路电流法
--回路电流法
-3.3.2 含电流源的回路法
--含电流源的回路法
--含电流源的回路法
-3.4 结点法和回路法的比较
-3.5 含三极管的直流电路分析
-3.6 含理想运放的直流电路分析
-3.7 卡西欧计算器在稳恒直流电路中的应用
-第3章 电阻电路的一般分析--第3章习题
-4.1叠加定理
--叠加定理
--叠加定理
-4.2替代定理
--替代定理
--替代定理
-4.3戴维南定理和诺顿定理
-4.4最大功率传输定理
--最大功率传输定理
--最大功率传输定理
-第4章 电路定理--第4章习题
-5.1 电容元件
--电容元件
--电容元件
-5.2 电感元件
--电感元件
--电感元件
-5.3 动态电路及其阶数
--动态电路及其阶数
--动态电路及其阶数
-5.4 动态电路的换路定律
-5.5 动态电路的初始条件
-5.6.1 RC电路的零输入响应
-- RC电路的零输入响应
-- RC电路的零输入响应
-5.6.2 RL电路的零输入响应
-5.6.3 一阶电路零输入响应的工程应用实例
-5.7 一阶电路的零状态响应
-5.8 一阶电路的全响应
--一阶电路的全响应
--一阶电路的全响应
-5.9 一阶电路响应的分解
-5.10 一阶电路的工程应用举例: RC微积分电路
-第5章 动态电路时域分析--第5章习题
-6.1正弦量的基本概念
--正弦量的基本概念
--正弦量的基本概念
-6.2 有效值
--有效值
--有效值
-6.3 复数及其运算
--复数及其运算
--复数及其运算
-6.4 正弦量的相量表示法
-6.5 相量法基础
--相量法基础
--相量法基础
-6.6 电路定律的相量形式
-6.7 阻抗和导纳
--阻抗和导纳
--阻抗和导纳
-6.8 电路的相量图
--电路的相量图
--电路的相量图
-6.9 正弦稳态电路相量分析法
-6.10 正弦稳态电路的功率
-6.11 复功率
--复功率
--复功率
-6.12 功率因数的提高
--功率因数的提高
--功率因数的提高
-6.13 正弦稳态电路最大功率传输
-6.14 串联谐振
--串联谐振
--串联谐振
-6.15 串联谐振的应用
--串联谐振的应用
--串联谐振的应用
-6.16 并联谐振
--并联谐振
--并联谐振
-6.17 卡西欧计算器在正弦稳态电路中的应用
-第6章 正弦稳态电路--第6章习题
-7.1 自感与互感
--自感与互感
--自感与互感
-7.2 自感电压与互感电压
-7.3 同名端
--同名端
-- 同名端
-7.4 互感的串联与并联
--互感的串联与并联
--互感的串联与并联
-7.5 互感电路的去耦方法
-7.6 含互感电路的计算
--含互感电路的计算
--含互感电路的计算
-7.7 空心变压器
--空心变压器
--空心变压器
-7.8 理想变压器
--理想变压器
--理想变压器
-第7章 含有耦合电感的电路--第7章习题
-8.1 三相电源
--三相电源
--三相电源
-8.2 三相电路的基本概念
-8.3 对称三相电路的线相关系
-8.4 对称Y-Y三相电路的计算
-8.5 非Y-Y对称三相电路的计算
-8.6 三相电路应用举例:简单照明系统及其故障分析
-8.7 三相电路的功率
--三相电路的功率
--三相电路的功率
-8.8 三相电路的功率的测量
-第8章 三相电路--第8章习题
-9.1非正弦周期信号及其分解
-9.2非正弦周期信号电路分析
-第9章 非正弦周期信号电路--第9章习题
-10.1 二端口概述
-10.2 二端口的方程和参数
-10.3 二端口的等效电路
-10.4 二端口的转移函数
-10.5 二端口的连接
-10.6 回转器和负阻抗变换器
-10.7 ZTH参数
-电路考研大纲
--考研电路大纲
-电路真题
--真题(一)
--真题(二)






