电路分析（一）

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1.1实际电路和电路模型
  在没有接触现代物理学前，我们从小生活的环境中就见过了很多电力电子设备，当然，不必说我们村口四处可见的电线杆和通信光缆。后来进了学校到了初中，我从初二开始学习物理课程，接触电学，以欧姆定理为基础的经典电学。到这个阶段为止，在我形成的固有认知里，电，或者电子的移动都是在一根根金属导体里穿梭的，我压根不理解电磁波是一种怎样的存在，没电线他咋传播，更不知道太阳光是怎样和电磁波扯上关系的。后来，到了高中初窥电磁波的大门，也只是有了基本概念，也知道了电磁波、频率等等概念，但还是抽象的丫匹。直到把电路分析基础学明白了，看完了电磁波理论，才懂了什么是电这个困扰了我多年的问题。也明白了什么是电什么是磁，不是所有的电都需要导线，当然也清楚了导线的物理位置、形状大小对电信号传输也会造成影响（小时候看电视经常摇的电视天线）。所以我觉得出学这门课程最重要的就是知道什么是集总电路，什么是分布式电路。好了，知识点来了，什么是集总，什么是分布，这时候你肯定会打开浏览器默默搜索一番，看完了之后，好像懂了，好像又没完全懂。但是不管懂不懂，你先记下来，能记多少记多少，因为在未来的各种课程的补充下，你会对这个概念越来越清楚。
实际的电路元器件多种多样，其工作过程都与电路中的电磁现象有关。任何一个实际元器件，在电压电流的作用下都包含消耗电能、存储电场能量、存储磁场能量三个基本效应，这些基本效应交织在一起，会使电路的分析和研究变得比较复杂。因此，实际电路分析需要建立电路模型。电路模型是实际电路在一定条件下的科学抽象和足够精确的数学描述。电路理论是建立在理想化模型的基础上，它分析的对象并非实际电路，而是电路模型。电路理论中所说的电路，是指由各种理想电路元件按照一定方式连接组成的总体。理想电路元件是用数学关系式严格定义的假想元件。理想电路元件的数学关系反映实际电路器件的基本物理规律。每一种理想电路元件都可以表示实际元器件所具有的一种主要电磁性能，并且用规定的图形符号表示。任何一种实际元器件，根据其不同的工作条件总可以用一个或几个不同的理想元件的组合来表征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。每一种集总参数元件只反映一种基本电磁现象。由集总参数元件构成的电路称为集总参数电路，简称集总电路。在集总电路中任何时刻该电路任何地方的电流、电压都是与其空间位置无关的确定值。需要指出，用集总参数电路来近似代替实际电路是有条件的: 电路器件及其整个实际电路的尺寸I远小于电路最高工作频率对应的波长入，即

                               
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那不满足这个条件怎么办？那就是分布电路的事儿了，去学电磁场和微波吧！


1.2电路分析的变量
电路分析最常用的三个量就是电流、电压、功率。这一点和初中物理没什么区别，但有一点是要多考虑的，就是时间，它们都是时间的函数，说白了，就是更贴近现实，分析电路在一段时间的变化，比起初中习题册上那个躺在二维平面上的状态一直不变的等着无数学子来解答它的电路更real了，朋友，瑞思拜吧！
1.2.1电流及其参考方向
说实话，电流有方向的这个事儿，初中生应该都知道。但是我们那会儿规定电流的方向是和电子运动的方向绑定的，电子运动的反方向就是电流的方向，高中不表明电流方向，你物理大题肯定得扣个一俩分。在实际问题中，电流的真实方向往往难以在电路图中标出，如交流电路中电流的真实方向在不断变化。即使在直流电路中，在求解较复杂电路时，也往往难以事先判断电流的真实方向。为解决这一困难，引入参考方向的概念。就是你拿到一个电路，不管是你的考试题目，还是你以后工作上遇到的什么牛鬼蛇神，你一上来就按照你的心情给它规定个方向，你管他真实的方向是什么。把它当个代数值，正方向就带正号，反方向就带负号。需要指出，只有数值而无参考方向的电流是没有意义的。在求解电路时，必须首先选定电流的参考方向。电路图中用箭头所标的电流方向都是电流的参考方向。

                               
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  下面说正经的，电流的定义，可能学了用了很多年电流的概念都不清楚它的定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流强度，简称电流，用i (t) 表示，即

                               
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1.2.2电压同理，但也有点不一样，你只需要记住两句话，一、根据中学物理的常识可知，两点之间的电位差等于两点之间的电压。二、电路中，单位正电荷由a点移到b点所做的功称为a、b两点间的电压，也称为电位差或电压降，用u (t) 表示，即

                               
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没错，这两点是不是和你的常识相符呢，那就对了，就这么记！
那参考方向呢？这点和电流完全一样，都是看你心情。

1.2.3关联参考方向
分析电路时，电流与电压的参考方向是任意选定的，两者之间独立无关。但是为了方便起见，对于同一元件或者同一段电路，习惯上采用“关联”参考方向。即电流的参考方向与电压参考“+”极到“_”极的方向选为一致如图1-4所示，我们称电压u与电流i是关联参考方向。

                               
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别问为什么，问就是看起来舒服，用起来舒坦，如果你稍微有点强迫症，那你一定很舒服，科学家也是人，他们也想舒服，当然也符合直觉。你要是非得想问为什么你去研究吧，我也不知道。

1.2.4功率和能量
跟你说句话你就明白了，和你初中学的没差，但是前面说了，因为带上了时间，所以咱们得用你那学的一言难尽的高数微积分来表示二者的关系，式子如下，如果你这都看不懂，建议这边原地重修高数。

                               
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对了，还有一件事，前面说了参考方向的问题，电流和电压方向各两个，就有四种组合能得出正负两种结果，正的话就是释放功率，负的话就是吸收功率.现在你去琢磨琢磨前面关联参考方向的问题，你琢磨，你细琢磨。