实际电路和电路模型

电路分析基础基本概念电路分析基础基本概念1实际电路：实际电路是各个器件按照一定的方式相互连接而构成电流的通路。

以实现电能或电信号的产生、传输、转换、控制和处理等。

模型：是对实体的特征和变化规律的一种表示或者抽象。

理想电路元件：理想电路元件是用数学关系式严格定义的假想元件，每一种理想电路元件都可以表示其实际器件的其中主要的一种电磁性能，理想电路元件是电路模型的最小组成单元。

R、L、C是电路中的三类基本元件电路模型：电路模型是实际电路在一定条件下的科学抽象和足够精确的数学描述。

集总概念：当实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长时，可以把元件的作用集总起来，这样的元件叫做集总元件，这样的电路参数叫做集总参数，由集总元件构成的电路称为集总电路。

分布概念：当实际电路的尺寸可以电路工作时电磁波的波长相比拟时，电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同，这样的元件叫做分布元件，这样的电路参数叫做分布参数，由分布元件构成的电路叫做分布电路。

1集总电路的分类：（1）静态电路（2）动态电路二端元件：具有两个端子的元件叫做二端元件，又叫单口元件支路：电路的每一个二端元件称为一条支路，流经元件的电流叫做支路电流，元件的端电压叫做支路电压。

节点：电路中两条或两条以上的支路的公共连接点叫做节点。

回路：电路中由支路组成的任一闭合路径称为回路。

网孔：内部不含有支路的回路叫做网孔。

网络：一般把含有元件较多的电路称为网络。

有源网络：内部含有独立电源的网络无源网络：内部不含独立电源的网络平面网络：可以画在一个平面上而不出现任何支路交叉现象的网络。

非平面网络：不属于平面网络即为非平面网络。

KCL：对于任一集总电路的任一节点，在任一时刻，流进（或流出）改节点的支路电流的代数和为零。

或表示为流入任一节点的支路电流的等于流出任一节点的支路电流。

KVL:对于任一集总电路的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压的代数和为零。

或表示为回路中各支路电压升的代数和等于各支路电压降的代数和。

实际电路与电路模型
实际电路是由实际电气器件相互连接而成，是构成各种电子系统的基本构件。

实际的电气器件(如电阻器,电容器,电感器,晶体管,集成电路,乃至发电机,电动机等),其共同特点是在工作时其内部存在电磁过程。

由实际电路可构成各种应用系统，如通信，计算机，掌握，动力，信号处理系统等。

在电路理论中，我们并不直接讨论实际电路，而是讨论实际电路的数学模型，即电路模型。

电路模型是由抱负化的电路元件相互连接构成的。

什么是抱负化的电路元件呢？抱负化电路元件（简称电路元件）是从实际器件的电磁特性抽象出来的数学模型，它与实际电气器件的区分和其作用在于：
1. 实际器件是物理实体，而电路元件是实际器件的科学抽象。

实际器件的种类繁多，而电路元件只有几种类型。

2. 实际器件除了具有某种主要的电磁特性外，还有某些其他的次要特性，对它们无法做出精确的定义。

而电路元件只体现某一方面的电磁特性，可以用严格的数学关系来描述。

3. 一个实际器件可用一个电路元件或多个电路元件的组合来作为它的模型，而且在不同的工作条件下，可以有不同的模型。

所以，电路模型是实际电路的近似和抽象。

用抱负化的模型，可以抓住电路的主要特性，简化分析过程。

以后，本课程争论的电路和元件，均指电路模型和电路元件。

第一章电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基尔霍夫定律是电工技术和电子技术的基础。

§1-1 电路中的物理现象和电路模型一、实际电路电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。

组成：电源、负载和中间环节。

日光灯实际电路二、理想电路元件、电路模型实际电路的分析方法：用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。

1、理想电路元件实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或旗舰所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。

例如：一个白炽灯在有电流通过时，如下图所示：为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。

2、电路模型将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的电路模型。

如下图所示：U S三、电路的分类1、分布参数电路电路本身的几何尺寸相对于工作波长不可忽略的电路。

2、集中参数电路如果电路本身的几何尺寸l相对于电路的工作频率所对应的波长λ小的多，则在分析电路时可以忽略元件和电路本身几何尺寸。

例如：工作频率为50Hz，波长λ=6000km，所以在工频情况下，多数电路满足l<<λ，可以认为是集中参数电路。

集中参数电路分为：线性电路（元件参数为常数）★非线性电路（元件参数不为常数）§1-2电路中的基本物理量一、电流及电流的参考方向1、电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成的电流。

dtdqi =（单位时间内通过某一截面的电荷量） 电流的单位：A （安培）、kA （千安）、mA(毫安）、μA （微安）A 10A 1 , A 10mA 1 , A 10kA 1-633===-μ2、电流的参考方向电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（客观存在） 电流的参考方向：任意假定。

实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相同）A)2( 0=>i i 实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相反）A)2( 0-=<i i二、电压、电位及电压的参考方向1、电位（物理中的电势）电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。

RC第一章基尔霍夫定律和电阻元件§1 1 电路和电路模型一、实际电路1、若干电气设备或器件按照一定方式组合起来，构成了电流的通路，称为电路（或电网络）。

电路在现代社会的各个领域有着极广泛的应用。

如在电力、电机、自动控制、计算机、通讯等领域都应用了各种电路。

2、电路部件：组成电路的这些设备或器件都称为电路的部件，如电池、发电机、电动机、电阻器、电感器、电感线圈、电容器、晶体管、集成电路、变压器、联接线、开关…等。

负载：吸收电源发出的电能，换为其它形式的能量，加以消耗或储存的部件。

电源：能把其它形式的能量（机、水、热、化学、太阳、原子），转变为电能量的装置。

3、电路的作用：电能的输送和分配；传输和处理各种电信号（语言、图象、控制信号等）。

总之是转换能量。

4、电路的参数：（1）电阻参数：反映耗能的特征，用R表示。

（2）电容和电感参数：表征储存电场能量和磁场能量的特征，用C、L和M表示。

（3）分布参数与集中参数：严格的说，耗能和储能都是连续分布的，但在一定条件下可近似认为是分别集中在R、C、L和M中进行。

整个上册和下册的前4章都是研究集中参数电路。

下册5、6章为分布参数电路。

二、电路模型：将实际电路进行抽像，用符号代表几种集中参数元件如下：这些是理想的电路元件（以后还要陆续介绍其它元件）联结在一起构成的电路图，就是实际电路的数学模型。

可用数学方程描述。

不同的实际部件可抽像为不同的电路模型，同一个实际部件视不同的工作条件及技术要求也可抽像为不同的电路模型。

如电感线圈三，电路的分类：按参数，按元件，按激励函数…§1-2 电流与电压的参考方向一、电流：单位时间通过导体横截面的电量称电流强度。

其数学表达式为 td qd )t (i =变化率为常量时是直流I1、电流的真实方向：正电荷运动的方向。

2、电流的参考方向：一段电路中电流的真实方向可能有两个，往往不能预先判定。

即使是直流电路中，也不能预先仅凭观察就能定性判断所有支路电流的实际方向，比如桥型电路的中心桥臂支路电流的真实方向。

实际电路与电路模型示例
实际电路的电路模型由抱负电路元件相互连接而成，抱负元件是组成电路模型的最小单元。

在肯定的工作条件下，抱负电路元件及它们的组合足以模拟实际电路中部件、器件中发生的物理过程。

在电路模型中各抱负元件的端子是用“抱负导线”连接起来的。

依据元件对外端子的数目，抱负电路元件可分为二端、三端、四端元件等。

为了便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件抱负化（或称模型化），即在肯定条件下突出其主要的电磁性质，忽视其次要因素，把它近似地看作抱负电路元件。

由一些抱负电路元件所组成的电路，就是实际电路的电路模型，它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。

在抱负电路元件（今后“抱负”两字常略去不写）中主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。

这些元件分别由相应的参数来表征。

图1(a)所示为一个简洁的实际电路，这是一个由干电池和小灯泡用两根导线组成的照明电路。

其电路模型如图1(b)所示。

图中的电阻元件R作为小灯泡的电路模型，反映了将电能转换为热能和光能这一物理现象；干电池用电压源Us和电阻元件Rs的串联组合作为模型，分别反映了电池内储化学能转换为电能以及电池本身耗能的物理过程。

连接导线用抱负导线（其电阻设为零）即线段表示。

图1 实际电路与电路模型示例
本课程所涉及的电路均是由抱负电路元件构成的电路模型，同时将
抱负电路元件简称为电路元件。