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，并在低頻時呈現容性，高頻時可能會呈現感性等特性。當這些現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。由理想元件構成的電路，稱為實際電路的電路模型。

2.集總假設與集總元件

實際電路用電路模型表示需要一定條件。當滿足集總假設條件，即實際電路元件及實際電路的幾何尺寸遠遠小于其工作頻率所對應的電磁波波長時，交織在元器件內部的電磁現象可以分開考慮。所以在滿足集總假設條件下，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表征提供規定電壓的特性、電流源I_S表征提供規定電流的特性，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條件下定義的，所以稱為集總參數元件，同時由集總參數元件構成的電路稱為集總參數電路，因本書主要討論集總參數電路，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和內阻R₀代表干電池、電阻R代表燈泡、S代表開關。

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