1.1.2 電路模型

1.電路模型

實際電路通常包含多種元器件，而每種元器件又都具有多種特性。以電容為例，電容主要用來存儲電荷，但在實際工作中也消耗一定的能量，同時電容值會隨著加在兩端的有效電壓升高而降低，并在低頻時呈現(xiàn)容性，高頻時可能會呈現(xiàn)感性等特性。當(dāng)這些現(xiàn)象和特性交織在一起，若全部加以考慮，會給分析電路帶來許多困難。在電路分析中，為了研究問題方便，常常根據(jù)實際電路中元件的主要特性，例如對于電阻主要考慮它消耗電能的特性，對于電容主要考慮它存儲電場能量的特性，從而抽象出它們的理想化模型，這些抽象化的元件模型稱為理想電路元件，簡稱理想元件。由理想元件構(gòu)成的電路，稱為實際電路的電路模型。

2.集總假設(shè)與集總元件

實際電路用電路模型表示需要一定條件。當(dāng)滿足集總假設(shè)條件，即實際電路元件及實際電路的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其工作頻率所對應(yīng)的電磁波波長時，交織在元器件內(nèi)部的電磁現(xiàn)象可以分開考慮。所以在滿足集總假設(shè)條件下，可以定義出幾種理想元件，每一種理想元件只反映一種基本電磁現(xiàn)象，作為實際元件的電路模型。例如電阻元件R表征消耗電能的特性、電感元件L表征儲存磁場能的特性、電容元件C表征儲存電場能的特性、電壓源U_S表征提供規(guī)定電壓的特性、電流源I_S表征提供規(guī)定電流的特性，這些理想元件的電路符號如圖1-3所示。由于這些元件是在集總假設(shè)條件下定義的，所以稱為集總參數(shù)元件，同時由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路稱為集總參數(shù)電路，因本書主要討論集總參數(shù)電路，所以圖1-1所示的實際電路就可以用圖1-4所示的電路模型來表示，其中點畫線框中的電壓源U_S和內(nèi)阻R₀代表干電池、電阻R代表燈泡、S代表開關(guān)。

圖1-3 理想元件的符號

圖1-4 簡易照明電路的電路模型

注意，用理想電路元件或它們的組合抽象實際電路元件時，需要考慮元件的工作條件，要把主要物理現(xiàn)象及特性反映出來。在不同的條件下，同一實際電路元件可能采用不同的模型，圖1-5即給出了實際電感元件在不同工作條件下的模型。

圖1-5 實際電感元件的電路模型