当前课程知识点:电路理论 > 01 电路概念与基本定律 > 01-1 电路模型与集总假设 > 01-1 电路模型与集总假设
同学们好!现在开始学习电路理论。
第一章,第一讲:电路模型与集总假设。
1、实际电路与电路模型
1)实际的电路:是由电器件或电设备,
按照预期目的连接成的电流通路。
它们的模样可以千差万别,
尺寸也可以有大有小,
实现的功能也各有千秋。
其实它们在实现功能的角度,
可以分为两类:
(1)实现电能的生产、传输和转换;
(2)实现信号的采集、加工和处理。
同时,在结构上,
它们具有共同的基本特点,可以分为三大块:
即:源模块,中间模块,负载模块。
源模块中可以细分有:电源、
信号源;
中间环节模块:
则是连接这些电器件的导线、开关等等;
负载模块,则是主要消耗电能的电器件
包括:声、光、电、图像、热、机械运动等。
那么:要想了解这些实际电路的工作原理,
人们通过对实际物理现象建立数学模型,
用函数来描述其变量与已知量的关系,
从而上升到理论研究。
然后,再反过来用理论指导实践,
让理论在实践中接受检验,
达到人类认识自然、利用自然、
改造自然的目的。
例如物理学中:F=ma
就是一种用数学函数描述物理模型;
其实同学们中学就学习过:
物理学中:欧姆定律U=I×R
就是电阻在电路模型中,遵循的函数关系。
因此,在分析实际电路,
也是走电路模型化研究方法,这个过程的
用反映其主要电磁性质的理想电路元件,
或其组合来模拟实际电路中电器件,
从而构成与实际电路相对应的电路模型。
如:手电筒电路模型:
具体实物和各个电器件示意图,
若采用特定符号和图形来描述该实物图。
则构成如右图的:电路模型图。
上述的电路模型定义中,提到
理想电路元件,
指:某种有确定电磁性质的理想二“端子”元件。
比如:电阻元件:消耗电能的电磁元件。
电感元件:是存储磁场能量的元件;
电容元件:存储电场能量的元件;
电源元件:指能够将其他能量,转变成电能的元件。
包括:电压源和电流源。
“元件”,在这里,电路模型中是最小的单元,
只反映一种电磁性质,通常不再拆分了。
上述的元件,要从这几个方面来认识:
1)“元”的认识:指从三个角度
即:二端子结构、确定电磁特性、不能再分。
这三个角度
2)多个 “元”组合,可以逼近或近似一个实际元件。
3)多个器件,也可有由一个“元”表示。
4)模型不是实际(电器件)
只能近似逼近实际(器件)。
模型如何建立,我们暂且不学习。
我们主要是拿现成的模型来进行学习和掌握。
当然,大家也可以自己去参加数学建模方面的学习和竞赛,
去创造新的“元”!
至此,我们把各位学习者,带入了这样的天地
电路理论或电路分析,
就是对电路模型,进行理论研究、学习和分析的课程。
通过前面的课程概述,
我们知道,电路分析是电路理论学习的基础。
今后本课程所说的电路,就是电路模型。
而非实际电路
看个实例,电路模型与实际电路。
一个实际电器件,
在不同的场合,可以由不同的模型,或多个模型组合来逼近。
而一个模型也可以逼近或近似
不同的实际元件(或者电器件)。
在引入“模型”概念的时候,
提到 “在不同条件和不同场合下”这个说法,
再给大家解释一下,
其实我们研究电路(模型),还需要有前提的。
下面给大家介绍是一个比较大的领域
(在数学中称为定义域),
在电路中称之为:集总(也有称集中)电路!
好!我们进入本次课的第二环节——
集总假设。
是指这样的一种假设:
假定所有的实际电路尺寸,
必须远远小于电路工作频率下的电磁波的波长。
这个假设还是比较容易实现的。
电磁波的波速是30万公里每秒,
若频率小,比如说直流电,频率为0,
则波长为无穷大,
则再大的电路尺寸,都符合上述的假设。
那么,通常低频的交流电,也是符合上述假设的。
在集总假设条件下:
有一类元件,其物理结构的尺寸比较小,
那么处处电流可以认为是同一个值,
也称之为单值性,称之为集总元件。
或者集总参数元件。
而不符合这个条件的,称为分布参数元件。
本课程仅研究的是:集总参数元件的电路模型。
再看个例子了解一下,集总元件的电路。
当尺寸远小于波长的时候,
其模型,就可以用不计空间坐标的一维时间函数,
来描述电路的变量。
如:u(t)、i(t),
而元件用只计集中的点或两个端子的符号来表示。
如图中的集总参数电路,几个R、L、C元件和导线,
可以不管它的大小、长短或粗细等等。
而与之对应的是非集总参数电路
则是另外条件下的另一类参数,更为复杂。
比如说波长比尺寸大不了多少时,
要考虑空间坐标,和时间的延后等因素,
那就可以采用分布参数。
每一小段有一个集总参数,
然后再进行叠加,
于是,就得到如图的分布参数电路模型。
最后再补充一个认识,
在集总假设下,认为电路的尺寸都远远小于波长,
因此,今后我们遇到的电路、电网络、电系统这些概念时,
对于本课程,是可以不区分的,
都可以简称电路。
总结一下本节内容,三句话:
1)电路理论研究对象是:电路模型;
2)分析电路模型是在集总假设前提下;
3)电路、电系统、电网络不作细分,统称为电路。
好,本节课程内容结束。
-00绪论
-01-1 电路模型与集总假设
--01-1作业
--讨论01
-01-2 电路变量
--01-2作业
-01-3 基尔霍夫定律
--01-3作业
-01-4 电路基本元件及方程
--01-4-1作业
--01-4-2作业
--01-4-3作业
--讨论02
--01-x自测题
-02-1 电阻电路的化简与等效
--02-1作业
-02-2 电阻△-Y等效变换
--02-2作业
-02-3 含受控源的等效电阻
--02-3等效电阻
--02-3作业
-02-4 电路的拓扑图和电路方程 的独立性
--02-4-1作业
--02-4-2作业
-02-5 支路法
--02-5作业
-02-6 网孔电流法和回路电流法
--02-6作业
-02-7 结点电压法
--02-7作业
--讨论03
-03-1 叠加定理
--03-1叠加定理
--03-1作业
-03-2 齐性定理和替代定理
--03-2作业
-03-3 戴维南定理
--03-3作业
-03-4 诺顿定理与最大功率传输定理
--03-4作业
-03-5 特勒根定理
-03-6 互易定理与对偶原理
--3-56作业
-04-1 动态电路概念和换路定则
--04-1-1作业
--04-1-2作业
-04-2 一阶电路
--04-2作业
-04-3 二阶电路
--04-3作业
-04-4 阶跃与冲激
--04-4作业
-05-1 正弦量
--05-1作业
-05-2 正弦量的相量表示
--05-2作业
-05-3 电路定律和元件方程的相量形式
--05-3作业
-05-4 阻抗与导纳
--05-4-1作业
--05-4-2作业
-05-5 正弦稳态电路的相量法分析
--05-5作业
-05-6 正弦稳态交流电路的功率
--05-6作业
-06-1 三相电源
--06-1作业
-06-2 对称三相电路的线值与相值
--06-2作业
-06-3 对称三相电路一相法计算
--06-3作业
-06-4 不对称三相电路
--06-4作业
-06-5 三相电路功率
--06-5作业
--期中考试01
-07-1 耦合电感的电路模型
--7-1作业
-07-2 耦合电感的串并联
--7-2作业
-07-3 空心变压器
--7-3作业
-07-4 理想变压器
--7-4作业
-08-1 非正弦周期信号
--8-1作业
-08-2 有效值与平均功率
--8-2作业
-08-3 谐波分析法
--8-3作业
-09-1 网络函数与频率响应
--9-1作业
-09-2 串联谐振
--9-2作业
-09-3 并联谐振
--9-3作业
-10-1 拉普拉斯正变换
--10-1作业
-10-2 拉普拉斯反变换
--10-2作业
-10-3 运算模型
--10-3作业
-10-4 运算法
--10-4作业
-10-5 网络函数与冲激响应和卷积
--10-5-3课件
-11-1 无源线性二端口网络的方程和参数
--11-1作业
-11-1 二端口的端接
--11-2作业
-11-3 二端口的有效性
--11-3作业
-11-4 含理想运算放大器电路分析
--11-4作业
-12-1 非线性元件
--12-1作业
-12-2 非线性电阻电路的折线分析法和小信号分析法
--12-2-1作业
--12-2-2作业
-考试3
-电路分析基础考试-1






