1.1.2 电路模型

1.电路模型

实际电路通常包含多种元器件，而每种元器件又都具有多种特性。以电容为例，电容主要用来存储电荷，但在实际工作中也消耗一定的能量，同时电容值会随着加在两端的有效电压升高而降低，并在低频时呈现容性，高频时可能会呈现感性等特性。当这些现象和特性交织在一起，若全部加以考虑，会给分析电路带来许多困难。在电路分析中，为了研究问题方便，常常根据实际电路中元件的主要特性，例如对于电阻主要考虑它消耗电能的特性，对于电容主要考虑它存储电场能量的特性，从而抽象出它们的理想化模型，这些抽象化的元件模型称为理想电路元件，简称理想元件。由理想元件构成的电路，称为实际电路的电路模型。

2.集总假设与集总元件

实际电路用电路模型表示需要一定条件。当满足集总假设条件，即实际电路元件及实际电路的几何尺寸远远小于其工作频率所对应的电磁波波长时，交织在元器件内部的电磁现象可以分开考虑。所以在满足集总假设条件下，可以定义出几种理想元件，每一种理想元件只反映一种基本电磁现象，作为实际元件的电路模型。例如电阻元件R表征消耗电能的特性、电感元件L表征储存磁场能的特性、电容元件C表征储存电场能的特性、电压源U_S表征提供规定电压的特性、电流源I_S表征提供规定电流的特性，这些理想元件的电路符号如图1-3所示。由于这些元件是在集总假设条件下定义的，所以称为集总参数元件，同时由集总参数元件构成的电路称为集总参数电路，因本书主要讨论集总参数电路，所以图1-1所示的实际电路就可以用图1-4所示的电路模型来表示，其中点画线框中的电压源U_S和内阻R₀代表干电池、电阻R代表灯泡、S代表开关。

图1-3 理想元件的符号

图1-4 简易照明电路的电路模型

注意，用理想电路元件或它们的组合抽象实际电路元件时，需要考虑元件的工作条件，要把主要物理现象及特性反映出来。在不同的条件下，同一实际电路元件可能采用不同的模型，图1-5即给出了实际电感元件在不同工作条件下的模型。

图1-5 实际电感元件的电路模型