
【计】 lumped system
collect; collection; gather; volume
【电】 set
【计】 total system
集总系统(Lumped System)是工程学和物理学中用于简化复杂系统分析的建模方法,其核心假设是将分布参数简化为集中于一点的理想化元件。这一概念在电路理论和热力学领域应用广泛,例如将导线电阻简化为单一电阻元件,或将物体温度分布视为均匀状态(来源:《电路基础》,高等教育出版社)。
从数学模型角度,集总系统的动态行为通常用常微分方程描述: $$ frac{dQ}{dt} = I - frac{Q}{RC} $$ 其中$Q$表示电容电荷,$I$为输入电流,$R$和$C$分别为集总电阻和电容参数。这种建模方式显著降低了计算复杂度(来源:MIT OpenCourseWare 6.002课程资料)。
与分布参数系统相比,集总系统的有效性依赖于特征尺度远小于作用波长的前提条件。例如在低频电路(<1MHz)中,导线长度远小于电磁波波长,此时集总元件模型误差可控制在0.1%以内(来源:IEEE Transactions on Circuits and Systems)。实际工程中,该模型广泛应用于滤波器设计、功率分配网络仿真等领域,美国国家仪器(NI)的Multisim软件即基于此原理构建仿真平台。
集总系统(Lumped System)是电子工程和电路理论中的核心概念,其核心特点与信号响应方式密切相关。以下是详细解释:
集总系统指物理尺寸足够小的系统,其内部所有点对信号的响应可视为同步且电位统一。例如,当信号波长远大于系统尺寸时,信号传输延迟可忽略不计,此时系统表现为集总特性(如1英寸线路传输1纳秒上升沿信号时,各部分电位几乎一致)。
区分集总与分布式系统的关键在于信号上升时间与系统尺寸的关系:
在电路分析中,集总参数(如电阻、电容、电感)常用于简化复杂系统。例如,长电缆的分布电容/电感可等效为单个集总参数元件,便于理论计算。这种等效虽物理上不存在,但显著提升了电路设计的可行性。
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