§1-1实际电路与电路模型

§1-1 实际电路与电路模型

电路是由若干电气设备或器件按一定方式组合起来的整体，通常为电流提供流通的途径。电路的作用是传输、存储电能或变换、处理电信号。在各行各业以及人们的日常生活中都存在着举不胜举的实际电路，例如电力系统、电子及通信系统、自动控制系统和计算机信息系统等等。有些电路很复杂，如超高压电力网络、大规模集成电路以及生物的神经网络等，有些电路很简单，如手电筒就是一个最简单的电路，仅由电池、灯泡和导电的电筒构成。尽管实际电路的繁简程度不同、形态各异、功能各异，但凡是电路都遵循同样的电路定律，这些正是电路原理课程所要研究的内容。

电路原理的研究对象不是实际电路，而且由实际电路抽象而成的理想化的电路模型。为了便于分析、设计电路，在电路理论中，需要根据实际电路中的各个部件主要的物理性质，建立它们的物理模型，这些抽象化的基本的物理模型就称为理想电路元件，简称电路元件。实际电路器件是理想电路元件的组合。由电路元件构成的电路，即是实际电路的电路模型，是在一定精确度范围内对实际电路的一种近似。电路元件能够表征实际电路中的电磁性质：电阻元件表征实际电路中消耗电能的性质；电感元件表征实际电路中产生磁场、储存磁能的性质；电容元件表征实际电路中产生电场、储存电能的性质；电源元件反映实际电路中将其他形式的能量（如化学能、机械能、热能和光能等）转化为电能的性质。对于一个实际电路，如何根据它的电路特性，构建其电路模型，需要丰富的电路知识，还需运用相关的专业知识。在不同的运行条件下，一个实际电路可简化为不同的电路模型。例如一个电感线圈在直流稳定状态下，可抽象成为一个电阻；在交流低频情况下，可抽象成为电阻和电感的串联；在高频情况下，还需考虑线圈的匝间分布电容和层间分布电容，此时可抽象成为电阻和电感串联后再与电容并联；当电路工作频率对应的电磁波的波长与实际电路的几何尺寸可比拟时，将要用分布参数电路模型分析，有关分布参数电路的概念将在第十章专题讨论，其余各章讨论的均是集总参数电路。当实际电路的几何尺寸远远小于电路工作频率对应的电磁波的波长时，可采用集总参数电路模型。