
【电】 lumped parameter
collect; collection; gather; volume
【电】 set
after all; always; chief; general; overall; put together; assemble
【医】 pan-; pant-; panto-
parameter
【计】 argument
【医】 parameter
【经】 parameter
在电子工程领域,"集总参数"(英文:Lumped Parameter)指将物理系统(如电路元件)的电磁特性抽象为离散的、集中的理想化参数(如电阻、电容、电感),忽略其空间分布效应。该模型适用于元件尺寸远小于工作波长的情况,简化了系统分析与设计。
定义与原理
集总参数假设电磁波通过元件的传播时间趋近于零,元件特性仅由单一参数描述。例如:
当元件尺寸 (d ll lambda)((lambda) 为工作波长)时,该模型成立 。
与分布参数的对比
特性 | 集总参数模型 | 分布参数模型 |
---|---|---|
适用场景 | 低频电路(如直流、音频) | 高频电路(如微波传输线) |
空间效应 | 忽略 | 需考虑电磁场空间分布 |
数学描述 | 常微分方程 | 偏微分方程 |
"集总参数系统指状态仅随时间变化、与空间位置无关的系统。" —— James W. Nilsson, 《Electric Circuits》
IEEE Std 315-1975 规定集总元件符号标准(来源:IEEE Xplore)。
注:引用来源基于经典教材及行业标准,链接因平台限制未提供,可检索ISBN或标准编号获取原文。
集总参数是电路理论和电磁学中的重要概念,主要用于描述电路元件的理想化模型。以下是其详细解释及特点:
集总参数指将电路元件的电磁特性(如电阻、电感、电容等)集中在一点或有限个点的理想化模型。其核心条件是:电路的实际尺寸(d)远小于工作信号的波长(λ),即满足关系式: $$ d ll lambda $$ 例如,50Hz工频交流电的波长为6000km,若输电线路仅几百公里,仍可视为集总参数电路;但距离接近或超过6000km时,需用分布参数模型分析。
特征 | 集总参数电路 | 分布参数电路 |
---|---|---|
电路尺寸 | d ≪ λ(如λ/10以下) | d与λ可比(如接近λ/10) |
电磁场分布 | 集中在元件内部 | 沿导线或空间分布 |
信号传输速度 | 瞬时完成 | 考虑传播延迟 |
典型应用 | 低频电子设备 | 微波通信、长距离输电 |
集总参数系统可用常微分方程描述,而分布参数系统需用偏微分方程。例如,电阻的电压-电流关系通过欧姆定律(V=IR)即可表示,无需考虑导线上的电磁波传播效应。
实际应用示例:手机充电器的电路设计采用集总参数模型,因其工作频率(约100kHz)对应的波长为3km,远大于电路板尺寸。而卫星通信的微波电路(波长约3cm)必须考虑分布参数效应。
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