集总参数,集中参数英文解释翻译、集总参数,集中参数的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 lumped parameter
分词翻译:
集总参数的英语翻译:
【电】 lumped parameter
集中的英语翻译:
collect; center; centralize; concentrate; focus; amass; centralization
【医】 centering; concentrate; concentration
【经】 agglomeration; concentration
参数的英语翻译:
parameter
【计】 argument
【医】 parameter
【经】 parameter
专业解析
在电子工程和电路理论中,“集总参数”(Lumped Parameter)或“集中参数”(Centralized Parameter)是一个核心概念,用于描述电路元件的一种理想化建模方式。其核心思想是:当实际电路元件或系统的物理尺寸远小于其工作波长时,可以忽略电磁波传播的时延效应和空间分布特性,将元件视为一个没有空间维度的“点”。此时,元件的电磁特性(如电阻、电容、电感)被“集中”或“集总”于该点,用单一的参数值来表示。
1. 核心定义与物理意义
- 集总(Lumped): 指将分布在整个空间或元件体积内的电磁效应(如电场储能、磁场储能、能量损耗)抽象、汇总、集中到一个理想化的、没有空间尺寸的模型点上。例如,一个实际的电容由两块极板和中间的介质构成,电场分布在两极板之间。在集总参数模型中,这种分布的电特性被“集总”为一个单一的电容值 C。
- 参数(Parameter): 指代表该元件主要电磁特性的数值量。对于基本元件,这些参数是:
- 电阻 (R): 集总能量损耗(主要转化为热能)。
- 电容 (C): 集总电场储能。
- 电感 (L): 集总磁场储能。
- 集中(Centralized): 与“集总”含义基本相同,强调电磁特性被集中到一个点上,而非分布在空间里。
2. 建模特点与应用场景
- 理想化点模型: 在电路图中,集总参数元件(电阻、电容、电感)被表示为具有特定符号的“点”或“小方块”,它们通过理想导线连接。导线本身也被视为理想导体(零电阻、零电感、零电容)。
- 基尔霍夫定律适用: 集总参数电路分析的基础是基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。这些定律成立的前提是电路中不存在显著的电磁波传播效应(即满足集总条件)。
- 应用频率范围: 集总参数模型适用于低频电路分析(通常指工作波长 λ 远大于电路最大物理尺寸 L,即 L << λ)。例如,音频电路、直流电源、低速数字电路等。当频率升高(波长变短)到电路尺寸与波长可比拟时(如射频、微波电路),必须采用分布参数模型(如传输线理论)。
3. 与分布参数模型的对比
- 集总参数系统: 电磁状态(电压、电流)仅随时间变化,不随空间位置变化。电路变量是时间的函数 V(t), I(t)。
- 分布参数系统: 电磁状态(电压、电流)既随时间变化,也随空间位置变化。电路变量是时间和空间的函数 V(x,t), I(x,t)。例如,传输线上的电压和电流在不同位置是不同的。
4. 工程价值
集总参数模型极大地简化了电路分析和设计过程。它允许工程师:
- 使用线性代数、微分方程等数学工具分析复杂电路网络。
- 利用成熟的电路理论(如叠加定理、戴维南定理、诺顿定理)进行设计和故障诊断。
- 在SPICE等电路仿真软件中进行高效模拟。
5. 数学表达示例
在集总参数电路中,元件特性由代数或微分方程描述:
- 电阻: $V(t) = R cdot I(t)$
- 电容: $I(t) = C frac{dV(t)}{dt}$
- 电感: $V(t) = L frac{dI(t)}{dt}$
权威参考来源
- 《Fundamentals of Electric Circuits》 (电路基础) - Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku: 经典电路理论教材,详细阐述集总参数概念、建模基础及电路分析方法。 (标准教材引用)
- IEEE Xplore Digital Library: 电气电子工程师学会数据库,包含大量关于电路理论、建模方法的权威期刊论文和会议论文,可搜索 "lumped parameter model", "lumped element circuit"。 (https://ieeexplore.ieee.org/)
- 《The Art of Electronics》 (电子学) - Paul Horowitz, Winfield Hill: 广受赞誉的实用电子学参考书,在讨论元件和电路设计时自然应用集总参数概念。 (经典参考书引用)
- Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering (电气电子工程百科全书) - John Wiley & Sons: 提供对专业术语(如Lumped Parameter)的权威定义和背景解释。 (专业百科全书引用)
网络扩展解释
集总参数(或集中参数)是电路分析中的核心概念,用于描述电路元件的理想化模型。以下是详细解释:
一、基本定义
集总参数指电路元件的物理尺寸远小于其工作频率对应的电磁波波长,此时电磁效应可视为集中在元件内部,忽略空间分布特性。例如,电阻、电容、电感等常见元件均属于集总参数元件。
二、核心判据
满足以下条件时,电路可视为集总参数系统:
- 尺寸条件:元件最大尺寸 ( l ) 远小于工作波长 ( lambda ),通常要求 ( l < lambda/10 ) 或更严格地 ( l < lambda/100 ) 。
- 模型简化:电路特性可用有限个理想元件(R、L、C)描述,且电压/电流仅与时间相关,与空间位置无关。
三、与分布参数的区别
特征 |
集总参数电路 |
分布参数电路 |
适用场景 |
低频电路(如50Hz工频电路) |
高频电路(如微波、射频) |
模型方程 |
常微分方程 |
偏微分方程 |
典型应用 |
短距离输电、普通电子电路 |
长距离输电、微波天线 |
参数分布 |
参数集中,忽略空间分布 |
参数沿空间连续分布 |
四、应用示例
- 低频电路:家用电器电路(如手机充电器)因工作频率低、波长长,满足集总条件。
- 输电线路:短距离输电(几百米)可用集总模型,但长距离(数百公里)需采用分布参数模型。
五、扩展说明
在热力学中,集总参数法也用于简化分析,例如假设物体内部温度均匀分布。但电路领域主要关注电磁波波长与元件尺寸的关系。
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