集总参数与分布参数

集总参数和分布参数理想元件是抽象的模型,没有体积和大小,其特性集中表现在空间的一 个点上,称为集总参数元件其特点:集总参数元件的电磁过程都分别集中 在元件内部进行集总电路(Lumped circuit):在一般的电路分析中,电路的所有参数, 如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号 是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路这类电路所涉及电路元件的电磁过程都集中在元件内部进行用集总电 路近似实际电路是有条件的,这个条件是实际电路的尺寸要远小于电路工作 时的电磁波长对于集总参数电路,由基尔霍夫定律唯一地确定了结构约束(又称拓扑 约束,即元件间的联接关系决定电压和电流必须遵循的一类关系)集总参数元件是指有关电、磁场物理现象都由元件来“集总”表征在 元件外部不存在任何电场与磁场如果元件外部有电场,进、出端子的电流 就有可能不同;如果元件外部有磁场,两个端子之间的电压就可能不是单值 的集总(参数)元件假定:在任何时刻,流入二端元件的一个端子的电流 一定等于从另一端流出的电流,且两个端子之间的电压为单值量由集总元 件构成的电路称为 集总电路,或称具有集总参数的电路。
组成电路模型的元件,都是能反映实际电路中元件主要物理特征的理想 元件,由于电路中实际元件在工作过程中和电磁现象有关,因此有三种最基 本的理想电路元件:表示消耗电能的理想电阻元件 R ;表示贮存电场能的理想电容元件C;表示贮存磁场能的理想电感元件L,当实际电路的尺寸远小于 电路工作时电磁波的波长时,可以把元件的作用集总在一起,用一个或有限 个R、L、C元件来加以描述,这样的电路参数叫做集总参数而集总参数元 件则是每一个具有两个端钮的元件,从一个端钮流入的电流等于从另一个端 钮流出的电流;端钮间的电压为单值量参数的分布性指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同这说 明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外,还是空间坐标的函数一个电路应该作为集总参数电路,还是作为分布参数电路,或者说,要 不要考虑参数的分布性,取决于其本身的线性尺寸与表征其内部电磁过程的 电压、电流的波长之间的关系若用 L表示电路本身的最大线性尺寸,用 入 表示电压或电流的波长,则当不等式入>>L成立,电路便可视为集总参数电 路,否则便需作为分布参数电路处理电力系统中,远距离的高压电力传输 线即是典型的分布参数电路,因50赫兹的电流、电压其波长虽为6000千米,但线路长度达几百甚至几千千米,已可与波长相比。
通信系统中发射天线等 的实际尺寸虽不太长,但发射信号频率高、波长短,也应作分布参数电路处 理研究分布参数电路时,常以具有两条平行导线、而且参数沿线均匀分布 的传输线为对象这种传输线称为均匀传输线(或均匀长线)作这样的选 择是因为实际应用的传输线可以等效转换成具有两条平行导线形式的传输 线,而且这种均匀的传输线容易分析传输线是传送能量或信号的各种传输线的总称其中包括电力传输线、 电信传输线、天线等传输线又称长线由于它具有在空间某个方向上其长 度已可与其内部电压、电流的波长相比拟,而必须考虑参数分布性的特征, 所以是典型的分布参数电路在电路理论中讨论传输线时以均匀传输线作为 对象均匀传输线是指参数沿线均匀分布的二线传输线 ,其基本参数,或称原 参数是RC0和G0其中R0代表单位长度线(包括来线与回线)的电阻; L代表单位长度来线与回线形成的电感;C0和G0分别代表单位长度来线与回 线间的电容和漏电导这些参数是由导线所用的材料、截面的几何形状与尺 寸、导线间的距离,以及导线周围介质决定的在高频和低频高电压下它们 都有近似的计算公式。