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文檔簡介
理想電路的來源:(1)直接構(gòu)造(想象);(2)根據(jù)實際電路抽象,即通過模型化過程得到。(2)理想電路:
理想元件遵循規(guī)律連接構(gòu)成的虛擬電路。“規(guī)律”指基爾霍夫電壓定律和電流定律,為理想電路遵循的公理。電路也稱為電網(wǎng)絡(luò)、電系統(tǒng),簡稱為網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)。1.1.2實際電路與理想電路的關(guān)系1.1.3狹義電路理論和廣義電路理論狹義電路理論:
直接分析理想電路的理論。研究對象處于理想電路空間(包括Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū))中。
廣義電路理論:直接分析實際電路的理論。研究對象處于實際電路空間和理想電路空間Ⅱ區(qū)中,也包含模型化的內(nèi)容。廣義電路理論實際包含了電子工程和電氣工程的主要內(nèi)容。
狹義電路理論是一個嚴密的邏輯體系,遵循定義和規(guī)則。
廣義電路理論屬于物理,遵循客觀規(guī)律。
理想電路空間Ⅱ區(qū)為狹義電路理論和廣義電路理論的交集,其中的內(nèi)容既遵循定義和規(guī)則,也遵循物理規(guī)律。1.2電路的基本物理量和變量1.2.1實際電路中的基本物理量1.2.2理想電路中的基本變量
理想電路是虛擬存在,并非物理存在,因此其中不存在物理量。
在理想電路中需設(shè)定與實際物理量相對應(yīng)的基本變量(虛擬物理量),包括虛擬電壓、虛擬電流、虛擬電荷和虛擬磁通(或虛擬磁鏈)。
為方便起見,將基本變量虛擬電壓、虛擬電流、虛擬電荷和虛擬磁通(或虛擬磁鏈)中的“虛擬”二字去掉,簡稱為電壓、電流、電荷和磁通(或磁鏈),其單位、符號與對應(yīng)的實際物理量相同。
在理想電路空間Ⅱ區(qū)即電路模型中,把與實際方向一致的方向稱為規(guī)定正方向,簡稱為正方向。
為方便起見,將電路模型中的規(guī)定正方向稱為實際方向;進一步地,將整個理想電路空間中的規(guī)定正方向也稱為實際方向。
電流的規(guī)定正方向是虛擬正電荷移動的方向,電壓的規(guī)定正方向是虛擬高電位點趨向低電位點的方向。將相關(guān)概念擴展到理想電路空間Ⅰ區(qū)中,即得到了整個理想電路中規(guī)定正方向的定義。
上述做法容易產(chǎn)生忽略模型化過程而將理想電路與實際電路混為一談的問題,電路理論的初學(xué)者對此尤其要保持高度警惕。KCL的數(shù)學(xué)通式為式(1-35)正是式(1-34)這一通式的具體體現(xiàn)。
對理想電路而言基爾霍夫定律是公理,應(yīng)用是無條件的。
當電磁波的波長遠大于所關(guān)聯(lián)電路的最大幾何尺寸時,電磁場為準靜態(tài)電磁場。在此情況下,基爾霍夫定律近似成立。
對實際電路而言基爾霍夫定律是規(guī)律,但應(yīng)用時存在前提條件,須滿足靜態(tài)電磁場(恒穩(wěn)電磁場)的要求,對應(yīng)為直流電路。
對實際電路進行理論分析,首先要建立對應(yīng)的電路模型,圖1-2中反映了這一情況。
線繞電阻工作在較低頻率時可建模為如圖1-6所示的線性電阻;在高頻工作條件下,實際線繞電阻的模型可如圖1-22所示,R反映耗能屬性,L反映產(chǎn)生磁場的屬性,C反映產(chǎn)生電場的屬性。
線性電阻、線性電容、線性電感分別是針對實際電路中的能量損耗、電場儲能和磁場儲能三種效應(yīng)而定義出來的,很多實際元件的模型均可用它們或它們的組合表示。
對實際電感線圈,不考慮耗能效應(yīng)和電場效應(yīng),磁鏈與電流近似滿足線性關(guān)系時,可模型化為圖1-11(a)所示的線性電感;考慮能量損耗,其電路模型如圖1-24(a)所示;若還需考慮電場效應(yīng),則電路模型可用圖1-22或圖1-24(b)表示。還可以構(gòu)造更復(fù)雜的電路模型。
1.8.2分布參數(shù)電路和集中參數(shù)電路的概念
實際電路模型化時,將其分割為無窮多個局部,每個局部的能耗效應(yīng)、電場效應(yīng)和磁場效應(yīng)分別用電阻、電容和電感表示,這時,意味著將三種交織的效應(yīng)相互分離。由此方法得到的電路模型稱為分布參數(shù)電路模型,簡稱分布參數(shù)電路,其中包含有無限多個電阻元件、電容元件和電感元件,每個元件的參數(shù)值均趨于零,這些元件稱為分布參數(shù)元件。
在一定條件(恒穩(wěn)電磁場或準靜態(tài)電磁場
)下,把連續(xù)分布于實際電路中各處的三種效用有
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