电路和电路模型电的传输是怎样的？(图)

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李威海：北京邮电大学94信箱，100876，liweihai@gmail.com

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2008 年 12 月 第 1 章 电路模型和电路元件

随着社会的发展和时代的进步，电力在工农业生产、教学科研和人们日常生活中的作用越来越重要。今天，无论是人类生活电路分析基础英文版，科技活动和物质生产活动都离不开电。想象一下没有电的现代生活会是什么样子！本章从电路理论中最基本的知识开始。1.1 电路和电路模型

电力的传输是通过电路进行的，根据不同的用途和功能，电路的组成有很大的不同，有的很复杂，有的很简单。电路的几何形状也千差万别，有的很大，有的很小。例如，传输电能的庞大而复杂的电力系统，其几何尺寸很大，延伸数公里甚至数百公里；而无线电收音机是一种几何尺寸很小的电子设备，只有几十厘米。甚至几厘米；集成电路芯片更小，只有几厘米或几毫米甚至更小，但其电路并不简单。手电筒电路是一个非常简单的电路。不管电路简单与否，以及电路的几何尺寸，它们由一些基本元件组成，完成一定的功能。实际电路是由电阻、电感、电容、电源等元器件和晶体管等器件相互连接而成，具有传输、分配、控制、转换电能和处理信号的功能。例如电路分析基础英文版，电力系统的作用是完成电能的传输和分配，无线电是处理信号，手电筒是完成能量转换的功能。它们相互连接，具有传输、分配、控制、转换电能和处理信号的功能。例如，电力系统的作用是完成电能的传输和分配，无线电是处理信号，手电筒是完成能量转换的功能。它们相互连接，具有传输、分配、控制、转换电能和处理信号的功能。例如，电力系统的作用是完成电能的传输和分配，无线电是处理信号，手电筒是完成能量转换的功能。

根据电路各部分的功能，实际电路主要由电源、负载和连接设备组成。电源是提供能量的部件，如电池、发电机等。负载是消耗能量的部件，如灯、喇叭、电炉等。连接设备起着传输、分配和控制电能的作用，如电线、开关等

由于实际电路的几何尺寸差异很大，实际元件的性能也多种多样，并受周围环境的影响。因此，为了研究电路，有必要对其理想化的电路模型进行抽象。当实际电路的几何尺寸远小于其最高工作频率所对应的波长时（波长λ、电磁波的速度v与频率f的关系为：λ=v/f，速度真空中的电磁波与光速相同，即3×10m/s），电磁波通过电路的时间很短。在这种情况下，电场和磁场之间的相互作用可以忽略不计。主要电磁特性的理想化模型，称为集总参数元素或理想元素。两端集总参数分量用图 1-1 中所示的符号表示。电路分析中常用的集总参数元件主要有电阻元件（R）、电感元件（L）、电容元件（C）、电压源（u）和电流源（i），其符号如图1- 2. 显示。对于理想元件，电阻元件只反映消耗电能的性质，电容元件只反映储存电场能量的性质，电感元件只反映储存磁场能量的性质，电压源和电流源只反映元件的性质。提供能量。图 1-1 两端元件符号图 1-2 常用元件符号

实际的电路元件可以用理想元件组成的模型来表示。根据其应用，相同的电路元件具有不同的表示模型。例如，由导线制成的线圈，如果不考虑导线的电阻，则以电感元件表示，如图1-3(a)所示；在直流和低频的情况下，可以使用电阻和电感元件。的系列组合表示，如图1-3(b)所示；在高频的情况下，还应考虑电容效应，以电阻元件、电感元件和电容元件的组合模型表示，如图1-3(c)所示。图1-3 实际线圈的几种理想元件模型

由集总参数元件组成的电路称为集总参数电路。图1-4(a)是实际手电筒电路的示意图，图1-4(b)是从中抽象出来的电路模型。本书中讨论的所有电路都是从这个电路模型中抽象出来的。图1-4 实际手电筒示意图及电路模型

与集总参数电路对应的另一种电路是分布参数电路。当实际电路的几何尺寸大于其最高工作频率对应的波长或两者属于同一数量级时，电场与磁场的相互作用不容忽视。这时候就需要用到分布式参数的概念来分析了。本书只讨论集总参数电路。

电路理论是一门研究网络分析和网络综合的学科。网络分析是根据已知的电路结构、元件参数和电源（系统理论中称为激励）求解电路中的一些物理量（系统理论中称为响应），而网络综合是一个逆过程，需要设计一个电路，满足给定刺激的响应要求。本书只讨论网络分析的基础知识。1.2 个电路变量

描述电路性能的物理量是电流、电压、电荷、磁通量（或磁链）以及电能和电能。本节主要介绍电路分析中电流、电压和功率三个最常用的物理量。

1.电流及其参考方向

现实世界中有两种带电粒子，一种是带正电荷的质子，另一种是带负电荷的电子。带电粒子所携带的电荷量称为电荷量，用符号q或Q表示（小写字母表示随时间变化的量，大写字母表示不随时间变化的量，其他字母表示后面出现的意思相同，不再解释）。电的单位是库仑，符号 C。带电粒子的流动会产生电流。

单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度，简称电流（current），用符号i或I表示。

电流的单位是安培，符号是A。除此之外，还有毫安（mA）和微安（µA）。

通常将正电荷流动的方向指定为电流的真实方向。电流方向有两种表示方式，一种是箭头符号，箭头的方向就是电流的方向，如图1-5所示；另一种是双下标符号，对应图1-5所示的电流方向可表示为i，表示电流从A端流向B端，即从图中的AB点第一个下标到第二个下标指示的点。图 1-5 电流方向表示

在实际电路分析中，有时无法事先确定电流的真实方向，但要分析电路，必须先知道电流的方向，才能解方程。为此，引入了参考方向的概念。参考方向是任意选择的方向，也称为正方向。根据计算结果，可以确定电流的真实方向。

如果电流为正，即i>0，说明参考方向与真实方向一致；否则，如果电流为负，即i<0，则说明参考方向与真实方向相反。今后，除非另有说明，否则电路中给出的方向均为参考方向。

如果电流的大小和方向不随时间变化，称为直流（direct current），简称DC或简称DC，可用符号I表示，否则称为时变电流. 如果电流的大小和方向随时间周期性变化，则称为交流电，简称交流电。

2.电压及其参考方向

由物理学可知，电荷在电场中的运动需要电场力对其做功，电荷由此获得或失去能量。为了测量电荷获得或损失的能量，引入了电压（或电位差）的概念。单位正电荷在电场中从 a 点移动到 b 点所获得或损失的能量定义为 a 点和 b 点之间的电压或电位差，用符号 u 或 U 表示。

电压的单位是伏特，符号是V。除此之外，还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）。式(1-2）中的w为能量的符号，单位为焦耳(J)。

电压的真方向（或真极性）定义为从高电位点到低电位点的方向，即电位降的方向。电压方向的表示方式有箭头、正负号、双下标三种。如果用箭头表示，箭头所指的方向就是电位降的方向；如果用加号或减号表示，加号表示高电位端，负号表示低电位端；双下标表示规则表示第一个下标显示的点是高电位点，第二个下标显示的点是低电位点。u 与图 1-6 所示的两种表示形式一致。AB 图 1-6 电压方向表示

与电流类似，在实际电路分析中，有时无法提前确定电压的真实方向。要分析电路，在求解方程之前必须知道电压的方向。为此，引入了参考方向的概念。参考方向是任意选择的方向，也称为正方向。根据计算结果，可以确定电压的真实方向。

若电压为正，即u>0，说明参考方向与真实方向一致；否则，如果电压为负，即u<0，则说明参考方向与真实方向相反。今后，除非另有说明，否则电路中给出的方向均为参考方向。

如果电压的大小和方向不随时间变化，则称为直流电压，可用符号U表示，否则称为时变电压。如果电压的大小和方向随时间周期性变化，则称为交流电压。

3.交叉参考方向

综上所述，在进行电路分析时，首先要选择电压和电流的参考方向。理论上，电压和电流的参考方向可以任意选择，但为了分析方便，通常选择电压和电流的参考方向相同，即电流从电压的正端流出.

试读结束【说明：试读内容有隐藏图片】