集總參數,集中參數英文解釋翻譯、集總參數,集中參數的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【計】 lumped parameter
分詞翻譯:
集總參數的英語翻譯:
【電】 lumped parameter
集中的英語翻譯:
collect; center; centralize; concentrate; focus; amass; centralization
【醫】 centering; concentrate; concentration
【經】 agglomeration; concentration
參數的英語翻譯:
parameter
【計】 argument
【醫】 parameter
【經】 parameter
專業解析
在電子工程和電路理論中,“集總參數”(Lumped Parameter)或“集中參數”(Centralized Parameter)是一個核心概念,用于描述電路元件的一種理想化建模方式。其核心思想是:當實際電路元件或系統的物理尺寸遠小于其工作波長時,可以忽略電磁波傳播的時延效應和空間分布特性,将元件視為一個沒有空間維度的“點”。此時,元件的電磁特性(如電阻、電容、電感)被“集中”或“集總”于該點,用單一的參數值來表示。
1. 核心定義與物理意義
- 集總(Lumped): 指将分布在整個空間或元件體積内的電磁效應(如電場儲能、磁場儲能、能量損耗)抽象、彙總、集中到一個理想化的、沒有空間尺寸的模型點上。例如,一個實際的電容由兩塊極闆和中間的介質構成,電場分布在兩極闆之間。在集總參數模型中,這種分布的電特性被“集總”為一個單一的電容值 C。
- 參數(Parameter): 指代表該元件主要電磁特性的數值量。對于基本元件,這些參數是:
- 電阻 (R): 集總能量損耗(主要轉化為熱能)。
- 電容 (C): 集總電場儲能。
- 電感 (L): 集總磁場儲能。
- 集中(Centralized): 與“集總”含義基本相同,強調電磁特性被集中到一個點上,而非分布在空間裡。
2. 建模特點與應用場景
- 理想化點模型: 在電路圖中,集總參數元件(電阻、電容、電感)被表示為具有特定符號的“點”或“小方塊”,它們通過理想導線連接。導線本身也被視為理想導體(零電阻、零電感、零電容)。
- 基爾霍夫定律適用: 集總參數電路分析的基礎是基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。這些定律成立的前提是電路中不存在顯著的電磁波傳播效應(即滿足集總條件)。
- 應用頻率範圍: 集總參數模型適用于低頻電路分析(通常指工作波長 λ 遠大于電路最大物理尺寸 L,即 L << λ)。例如,音頻電路、直流電源、低速數字電路等。當頻率升高(波長變短)到電路尺寸與波長可比拟時(如射頻、微波電路),必須采用分布參數模型(如傳輸線理論)。
3. 與分布參數模型的對比
- 集總參數系統: 電磁狀态(電壓、電流)僅隨時間變化,不隨空間位置變化。電路變量是時間的函數 V(t), I(t)。
- 分布參數系統: 電磁狀态(電壓、電流)既隨時間變化,也隨空間位置變化。電路變量是時間和空間的函數 V(x,t), I(x,t)。例如,傳輸線上的電壓和電流在不同位置是不同的。
4. 工程價值
集總參數模型極大地簡化了電路分析和設計過程。它允許工程師:
- 使用線性代數、微分方程等數學工具分析複雜電路網絡。
- 利用成熟的電路理論(如疊加定理、戴維南定理、諾頓定理)進行設計和故障診斷。
- 在SPICE等電路仿真軟件中進行高效模拟。
5. 數學表達示例
在集總參數電路中,元件特性由代數或微分方程描述:
- 電阻: $V(t) = R cdot I(t)$
- 電容: $I(t) = C frac{dV(t)}{dt}$
- 電感: $V(t) = L frac{dI(t)}{dt}$
權威參考來源
- 《Fundamentals of Electric Circuits》 (電路基礎) - Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku: 經典電路理論教材,詳細闡述集總參數概念、建模基礎及電路分析方法。 (标準教材引用)
- IEEE Xplore Digital Library: 電氣電子工程師學會數據庫,包含大量關于電路理論、建模方法的權威期刊論文和會議論文,可搜索 "lumped parameter model", "lumped element circuit"。 (https://ieeexplore.ieee.org/)
- 《The Art of Electronics》 (電子學) - Paul Horowitz, Winfield Hill: 廣受贊譽的實用電子學參考書,在讨論元件和電路設計時自然應用集總參數概念。 (經典參考書引用)
- Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering (電氣電子工程百科全書) - John Wiley & Sons: 提供對專業術語(如Lumped Parameter)的權威定義和背景解釋。 (專業百科全書引用)
網絡擴展解釋
集總參數(或集中參數)是電路分析中的核心概念,用于描述電路元件的理想化模型。以下是詳細解釋:
一、基本定義
集總參數指電路元件的物理尺寸遠小于其工作頻率對應的電磁波波長,此時電磁效應可視為集中在元件内部,忽略空間分布特性。例如,電阻、電容、電感等常見元件均屬于集總參數元件。
二、核心判據
滿足以下條件時,電路可視為集總參數系統:
- 尺寸條件:元件最大尺寸 ( l ) 遠小于工作波長 ( lambda ),通常要求 ( l < lambda/10 ) 或更嚴格地 ( l < lambda/100 ) 。
- 模型簡化:電路特性可用有限個理想元件(R、L、C)描述,且電壓/電流僅與時間相關,與空間位置無關。
三、與分布參數的區别
特征 |
集總參數電路 |
分布參數電路 |
適用場景 |
低頻電路(如50Hz工頻電路) |
高頻電路(如微波、射頻) |
模型方程 |
常微分方程 |
偏微分方程 |
典型應用 |
短距離輸電、普通電子電路 |
長距離輸電、微波天線 |
參數分布 |
參數集中,忽略空間分布 |
參數沿空間連續分布 |
四、應用示例
- 低頻電路:家用電器電路(如手機充電器)因工作頻率低、波長長,滿足集總條件。
- 輸電線路:短距離輸電(幾百米)可用集總模型,但長距離(數百公裡)需采用分布參數模型。
五、擴展說明
在熱力學中,集總參數法也用于簡化分析,例如假設物體内部溫度均勻分布。但電路領域主要關注電磁波波長與元件尺寸的關系。
分類
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