体导电能量传递模型集总参数的计算与分析

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12-1 电路中的能量转化-高二物理(新人教版必修第三册)(解析版)

12-1  电路中的能量转化-高二物理(新人教版必修第三册)(解析版)

12.1 电路中的能量转化考点精讲考点1:串、并联电路中电功率的计算1.串联电路功率关系(1)各部分电路电流I 相同,根据P =I 2R ,各电阻上的电功率与电阻成正比。

(2)总功率P 总=UI =(U 1+U 2+…+U n )I =P 1+P 2+…+P n 。

2.并联电路功率关系(1)各支路电压相同,根据P =U 2R ,各支路电阻上的电功率与电阻成反比。

(2)总功率P 总=UI =U (I 1+I 2+…+I n )=P 1+P 2+…+P n 。

3.结论无论是串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。

【例1】 有额定电压都是110 V ,额定功率P A =100 W ,P B =40 W 的电灯两盏,若接在电压是220 V 的电路上,两盏电灯均能正常发光,那么电路中消耗功率最小的电路是( )A B C D 【分析】(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。

(2)串联电路中,功率与电阻成正比;并联电路中,功率与电阻成反比。

【解析】C 若要两灯均正常发光,亦即每灯的电压均为110 V ,对A 电路,因为R A <R B ,所以U A <U B ,即U B >110 V ,B 灯将被烧坏;对B 电路,U B >U 并,B 灯将被烧坏;对C 电路,R A 可能等于B 灯与变阻器并联后的电阻,所以U A 可能等于U B ,等于110 V ,两灯可能正常发光,且电路消耗总功率为200 W ;对D 电路,变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻,可能有U A =U B =U 并=110 V ,两灯可能正常发光,且电路中消耗总功率为280 W 。

综上可知,C 正确。

【技巧与方法】功率求解的技巧1 在纯电阻电路中,比较用电器的电功率时,要根据已知条件灵活选用公式,如用电器电流相同时,用P =I 2R比较,若电压相同时,用P =U 2R比较,若电阻相同时,可根据I 或U 的关系比较。

电路-2集总电路和电路模型

电路-2集总电路和电路模型

电路有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)问题:电路的研究对象是电工设备或器件?电路课程的研究对象:集总参数电路模型集总参数电路电路模型由集总元件构成的电路集总元件集总条件:电路的实际尺寸远小于波长λ<<d 不考虑电路中电场与磁场的相互作用不考虑电磁波的传播现象电能的传送是瞬间完成的1.集总(参数)电路已知电磁波的传播速度与光速相同,即(1)若电路的工作频率为f=50Hz ,则波长v=3×108m/s8310=600050km f νλ×==室内150m 的电线能看成集总电路?1500km 的高压输电线呢一般电路例如家庭电路尺寸远小于λ,能看成集总参数电路8310=600050km f νλ×==远距离的高压电力传输线线路长度达几百甚至几千千米,不能看成集总参数电路(2)若电路的工作频率为f =50M Hz ,则一般电路不能视为集总参数电路86310=65010mf νλ×==×结论:同一频率,不同尺寸,不一定能看成集总电路同一尺寸,不同频率,不一定能看成集总电路有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)常见的实际的电路元件电阻2.电路模型电感电容有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)信号发生器的内部结构变压器transformer 框架frame可变电阻器rheostat实际器件在某种条件下都可以抽象出它的模型例1:一个白炽灯在有电流通过时i R例2:手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成电池:提供能量灯泡:消耗电能筒体:连接电池和灯泡开关:控制电路的通断电路研究的是电路模型而不是实际电路s R LR sU 电路图实际电路图电源负载连接导线开关K反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合电路模型电阻器电路研究的对象都是由理想电路元件组成的实际电路的电路模型理想电路元件理想元件实际器件有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)电路元件抽象原则:具体问题具体分析—提取主要性质,忽略次要性质1) 具有相同的主要电磁性能的各实际电路部件,在一定条件下可用同一模型表示2) 同一实际电路部件在不同的应用条件下,其模型可以有不同的形式例:电感线圈的电路模型R3.电路课程的任务:电路分析:给定电路结构及电路参数,求各部分的电压、电流电路综合:给定电路某部分的电压和电流,设计电路结构及电路参数THANK YOU谢!谢FOR YOUR listening。

高中物理专题复习---传送带模型的能量分析

高中物理专题复习---传送带模型的能量分析

高中物理专题复习---传送带模型的能量分析微专题34 传送带模型的能量分析传送带模型能量分析的问题主要包括以下两个核心问题:1) 摩擦系统内摩擦热的计算:依据 $Q=F_f \cdotx_{\text{相对}}$,找出摩擦力与相对路程大小即可。

要注意的问题是公式中的 $x_{\text{相对}}$ 并不是指的是相对位移大小。

特别是相对往返运动中,$x_{\text{相对}}$ 为多过程相对位移大小之和。

2) 由于传送物体而多消耗的电能:一般而言,有两种思路:①运用能量守恒,多消耗的电能等于系统能量的增加的能量。

以倾斜向上运动传送带传送物体为例,多消耗的电能$E=\Delta E_{\text{重}} + \Delta E_{\text{k}} + Q_{\text{摩擦}}$。

②运用功能关系,传送带克服阻力做的功等于消耗的电能 $E=fS_{\text{传}}$。

如图所示,水平传送带长为 $s$,以速度 $v$ 始终保持匀速运动,把质量为 $m$ 的货物放到 $A$ 点,货物与传送带间的动摩擦因数为 $\mu$,当货物从 $A$ 点运动到 $B$ 点的过程中,摩擦力对货物做的功不可能是:A。

等于 $mv^2/2$B。

小于 $mv^2/2$C。

大于 $\mu mgs$D。

小于 $\mu mgs$解析:货物在传送带上相对地面的运动可能先加速后匀速,也可能一直加速,而货物的最终速度应小于等于 $v$,根据动能定理知摩擦力对货物做的功可能等于 $mv^2/2$,可能小于$mv^2/2$,可能等于 $\mu mgs$,可能小于 $\mu mgs$,故选C。

2016 湖北省部分高中高三联考) 如图所示,质量为$m$ 的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度 $v$ 匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为 $\mu$,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对静止这一过程,下列说法正确的是:A。

传输线的集总参数模型

传输线的集总参数模型

传输线的集总参数模型
传输线的集总参数模型是一种用于描述传输线特性的电路模型,它将传输线看作是由一系列的集中参数元件组成的电路。

这些元件包括电阻、电感、电容和电导,它们分别代表传输线上的电阻、电感、电容和电导。

在集总参数模型中,传输线被分为许多微小段,每一段都被视为一个集总参数元件。

这些元件的参数值是根据传输线的物理尺寸、材料和几何形状等参数计算得出的。

使用集总参数模型,我们可以方便地描述传输线的电压和电流的行为,并预测其在不同频率和不同条件下的一致性和损耗。

这种方法在高频和宽频带应用中特别有用,因为这些应用需要精确地控制信号的传播和衰减。

然而,集总参数模型也有其局限性。

它不适用于非常长的传输线或非常低的频率,因为这种情况下需要考虑分布参数效应。

此外,集总参数模型也不能准确地描述传输线的辐射效应和非线性效应。

总的来说,传输线的集总参数模型是一种非常有用的工具,可以帮助我们理解和设计传输线系统。

但是,在使用它时,我们需要注意其适用范围和局限性,以确保我们得到准确的结果。

电偏转模型中的分解与能量(解析版)--2024年高考物理二轮热点模型

电偏转模型中的分解与能量(解析版)--2024年高考物理二轮热点模型

电偏转模型中的分解与能量目录模型一 带电粒子(体)在电场中的偏转模型二带电粒子在交变电场中的运动模型三“等效重力法”在电场中的应用模型一 带电粒子(体)在电场中的偏转1.偏转的一般规律2.两个重要推论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角、偏移距离总是相同的。

(2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点,若电场宽度为l ,O 到电场边缘的距离为l2。

3.一般解题方法运动的分解法一般用分解的思想来处理,即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解:qU y =12mv 2-12mv 20,其中U y =U dy ,指初、末位置间的电势差模型二带电粒子在交变电场中的运动1.两条分析思路一是力和运动的关系,根据牛顿第二定律及运动学规律分析;二是功能关系(机械能守恒定律、动能定理、能量守恒定律)。

2.两个运动特征分析受力特点和运动规律,抓住粒子的运动具有周期性和空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移等,并确定与物理过程相关的边界条件。

3.交变电压与v -t 图像1如图甲所示,在平行板电容器A 、B 两极板间加上如图乙所示的交变电压,t =0时刻A 板电势比B 板高,两板中间静止一电子,设电子在运动过程中不与两板相碰,而且电子只受静电力作用,规定向左为正方向,则下列叙述正确的是()A.在t =0时刻释放电子,则电子运动的v -t 图像如图丙图线一所示,该电子一直向B 板做匀加速直线运动B.若t =T8时刻释放电子,则电子运动的v -t 图像如图线二所示,该电子一直向B 板做匀加速直线运动C.若t =T4时刻释放电子,则电子运动的v -t 图像如图线三所示,该电子在2T 时刻在出发点左边D.若t =38T 时刻释放电子,在2T 时刻电子在出发点的左边【答案】 C 【解析】 在t =T2时刻之前释放电子,静电力水平向左,电子在静电力的作用下向A 板做匀加速直线运动,A 、B 错误;若t =14T 时刻释放电子,电子先向左做匀加速直线运动,水平向左为速度正方向,在12T时刻速度达到最大,然后做匀减速直线运动,图线三符合电子运动的v -t 图像,v -t 图像与t 轴所围的面积即为电子的位移,在从开始出发到2T 时刻v -t 图像与t 轴所围的面积为正,电子的位移为正,所以电子在出发点左边,C 正确;若t =3T8时刻释放电子,易分析得在从开始出发到2T 时刻v -t 图像与t 轴所围的面积为负,即位移为负,电子在出发点的右边,D 错误。

体导电能量传递电磁场模型的分析与仿真

体导电能量传递电磁场模型的分析与仿真
中图 分 类 号 : 8 9 Q 1 文 献标 识码 : B
Anay i n i ulto fElcr m a n tcM o lf r lssa d S m a i n o e to g e i de o Voum e Co uci n Ene g lv r l nd to r y Deie y
高充电电流传递效率 , 设计了三种不 同形状的电极 以优化 电极皮肤接触 阻抗 , 过在体外电极上施加 不同等级电压 以得 到 通
最终结果。根据仿真结果 , 在保证人体安全电流情况下 , 导电电流传递效率可达 2 %以上 , 0 能量传递效率在 4 一9 % %之间。 关键词 : 导电; 体 植入电子装 置; 电磁场 ; 能量传递
第2卷 第1 7 期
文章 编 号 :0 6—94 (0 0 0 0 3 0 10 3 8 2 1 ) 1— 17— 4



仿

20 月 0 年1 1
体 导 电能量 传 递 电磁 场 模 型 的分 析 与仿 真
唐治德 , 迪 , 谢 冯骊 骁 , 明 鹏 吴
( 重庆大学输配电装备及 系统安全与新技术国家重点实验室 , 重庆 40 3 ) 0 0 0
t e p o lm n e h ma e f u r n e s y a d e e ti o e t l n h n d ma e fb d k n c n b r — h r b e a d g tte i g so r t n i n l cr p t ni ,a d t e a g so o y s i a e p e c e d t c a v ne i o te c s ie c re td n i .T r ed f r n h p lcr d sw r e i n d t n a c u rn a s t e td w t u x e s u r n e st h v y h e i e e t a e ee t e e e d sg e e h n e c re t r n mi f s o o t — t g e ce c ,a d s v r l ot g swee u e r u s ig p re t o 1 e a s f n u n o ys f t u r n ,te i f in y n e e a l e r s d f r un ef c a .B c u eo s r g b d aey c re t h n i v a op g e i c re t r n mi i g e ce c shg e h n 2 % . n h n ry d l e f ce c l b ew e % 一9 .I i u n a s t n f i n yi ih rt a 0 t t i a d te e e g ei r e i n ywi eb t e n4 vy i l % ts ce rta ih e e g ei e f ce c a e o ti e n h e u t p o i e r fr n e rf r e t d f n r y l a h t g n r d l r e in y c n b b an d a d t e r s l r vd ee e c sf t rsu y o eg h y vy i s o u h e d l e h o g ou o d c in ei r t ru h v l me c n u t . vy o KEYW ORDS: l me c n u t n;mp a t be d vc ; l cr ma n t ed E e g ei ey Vou o d ci I ln a l e i e E e t o o g ei f l ; n r d l r ci y v

初中物理能量模型总结归纳

初中物理能量模型总结归纳

初中物理能量模型总结归纳【初中物理能量模型总结归纳】初中物理是培养学生科学素养的重要阶段,其中的能量模型是学习物理的核心内容之一。

能量模型的学习不仅有助于学生理解物理现象的本质,还能培养学生的观察力、实验能力和解决问题的能力。

本文将对初中物理能量模型进行总结归纳,帮助学生更好地理解和掌握这一重要概念。

一、能量的基本概念能量是物理学中的基本量,用来描述物体所具有的做功能力。

初中物理力学部分所涉及到的能量主要分为动能、势能、机械能等。

动能是物体由于运动而具有的能量,可用公式K = 1/2mv²表示;势能是物体由于位置而具有的能量,常见的有重力势能、弹性势能等,可用公式Ep = mgh表示;机械能是动能和势能的总和,常用Em表示。

二、能量转化与守恒能量在不同形式之间可以相互转化,这是能量守恒定律的基本原理。

根据能量转化的过程可以看到,机械能的转化涉及到动能和势能之间的转化。

例如,物体从一个高度自由下落,其机械能的转化可以表达为Em = Ep + Ek,即重力势能转化为动能。

在摆动的过程中,重力势能和弹性势能相互转化,保持总能量不变。

三、能量损失与效率在物体的运动和转化过程中,能量往往会存在损失,表现为摩擦力、空气阻力等能量的转化与损耗。

当物体进行机械工作时,也会产生一定的热量损耗。

损失的能量往往不可利用,因此,理解和减少能量损失对于提高能量利用效率非常关键。

能量损失可以用效率来衡量,效率等于输出的能量与输入的能量之比,常用公式η = 输出能量 / 输入能量表示。

四、能量转化的实例能量转化的过程无处不在,以下是一些常见的能量转化实例。

1. 摇摆钟:摇摆钟的能量转化涉及到重力势能和动能的转化,摆动的过程中机械能不断转化。

2. 拉弓射箭:拉弓过程中,人的肌肉做功将势能转化为弓弦的势能,而弓弦释放后将势能转化为箭的动能。

3. 水电站:水电站的发电过程中,水流的动能被转化为涡轮机的转动能量,进而驱动发电机发电。

电路分析第1章 集总参数电路1

电路分析第1章 集总参数电路1
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例 : 若 I1
解:
I4
2A 9A I2 8A 求: I3
I4 I3
I1 I2
I1 I2 I3 I4 0 0 9 ( 2 ) I3 8 KCL
电流的参考方向 与实际方向相反
I3
19A
<1>注意两套符号:括号前的符号取决于参考方向相对于节 点的关系。常设流入为正,流出为负,是列方程出现的符 号。 括号里的符号是电流本身的符号,反映真实方向和参考 方向的关系,正的相同,负的相反。 <2>求出的值无论正负,都不要把参考方向改成真实方 30 向。
i1 iA
A
iC
i2
i3
B
iB C
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关于KCL的几点说明:
(1) KCL阐明了电路中与任一节点有关的各电流之间 的关系,其反映的是电流连续性原理。集总参数 电路中的节点不能聚集电荷,有多少电荷流入就 必须有多少电荷流出。 (2) KCL具有普遍适用性。既适用于任一瞬时任何变 化的电流,也适用于由各种不同元件构成的电路。 此定律与元件性质无关,是对支路电流所加的约束。 (3) KCL不仅适用于任一节点,而且还适用于电路中 任何一个假定的闭合面(广义节点)。 (4) 应用KCL列任一节点的电流方程时,一定要先在 电路图上标出电流的参考方向。
3×108m/s c = = =6×106m=6000km 50Hz f
对于以此为工作频率的实验室电气电子设备而言,其尺寸远 小于这一波长,可以按集总电路处理。 而对于远距离输电线来说,就必须考虑到电场、磁场沿电路 分布的现象,不能按集总电路来处理,而要用分布参数表征。 12
<2>、理想元件(集总参数元件)
三. 关联参考方向
在电路分析中,对一个元件既要假设通过它的电流 参考方向,又要假设它两端电压的参考极性(方向),两 个都可任意假定,而且彼此独立无关。但是,为方便起见, 通常引入关联参考方向。 关联参考方向的规定:电流由高电位流向低电位。 即电流参考方向与电压参考极性一致。

集总参数热模型范文

集总参数热模型范文

集总参数热模型范文参数热模型(Parameterized Heat Model)是一种用于描述物体的热传导过程的数学模型。

它是基于热传导方程,并通过引入各种参数来描述不同物体的热传导特性。

热传导是指物体内部或不同物体之间由于温度差异而发生的热能传递。

它是自然界中常见的热现象,也是许多工程和科学领域中重要的研究对象。

参数热模型的目的是通过建立数学模型,预测物体内部的温度分布和热通量。

在参数热模型中,首先需要定义物体的几何形状和尺寸。

通常使用有限元法建立物体的网格结构,将物体划分为有限个小元素。

每个元素可以是二维的,也可以是三维的,具体取决于模型的复杂程度。

其次,需要引入一些参数来描述物体的热传导特性。

常见的参数包括热导率、热容量和密度。

热导率(Thermal Conductivity)是物体传导热量的能力,是指单位时间内单位温度差引起的热通量。

热容量(Thermal Capacity)是物体储存热量的能力,是指单位温度变化引起的热量变化。

密度则是用来描述物体的质量大小。

在建立参数热模型时,需要根据实际情况为物体的各个部分指定不同的参数。

例如,在研究一根金属棒的热传导过程时,可以将金属棒分为一个个小段,然后为每个小段分别指定不同的参数值。

这样可以更准确地描述不同部分的热传导特性。

建立好参数热模型后,就可以利用数值方法求解热传导方程,得到物体内部的温度分布和热通量。

常见的数值方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。

这些方法通过将物体划分成小元素或小单元,将求解问题转化为对单元内部温度的求解,从而得到整个物体的温度分布。

参数热模型的应用非常广泛。

在工程领域,它常用于热工设计、热流分析和热响应预测等方面。

例如,通过建立参数热模型可以预测一台电子设备散热是否合理,避免过热引起故障。

在科学研究中,参数热模型也被用于研究材料的导热性质、温度分布和热传导机制等。

总之,参数热模型是一种用于描述物体热传导过程的数学模型。

导体、电解质、半导体中电流的传导规律及其计算方法

导体、电解质、半导体中电流的传导规律及其计算方法

导体、电解质、半导体中电流的传导规律及其计算方法1. 电流传导基本概念电流的传导是指电荷在导体、电解质、半导体等物质中的移动,从而形成电流。

电流的传导规律及其计算方法是研究电学的基础内容。

电流的传导过程遵循欧姆定律、法拉第电磁感应定律等基本定律。

2. 导体中电流的传导规律及计算方法导体中的电流传导主要依赖于自由电子的移动。

在导体中,自由电子可以自由移动,当外部电压作用于导体时,自由电子将在导体内部产生定向移动,形成电流。

(1)欧姆定律欧姆定律是描述导体中电流与电压、电阻之间关系的基本定律。

其表达式为:[ I = ]其中,( I ) 表示电流,单位为安培(A);( U ) 表示电压,单位为伏特(V);( R ) 表示电阻,单位为欧姆(Ω)。

(2)电阻的计算方法电阻是导体对电流的阻碍作用,其计算方法有:[ R = ]其中,( L ) 表示导体的长度,单位为米(m);( ) 表示导体的电导率,单位为西门子每米(S/m);( S ) 表示导体的横截面积,单位为平方米(m²)。

3. 电解质中电流的传导规律及计算方法电解质中的电流传导依赖于离子在溶液中的移动。

当电解质溶液两端施加电压时,正负离子将分别向两端移动,形成电流。

(1)电解质的导电性电解质的导电性与其电离程度有关。

完全电离的电解质,如强电解质,其导电性较好;部分电离的电解质,如弱电解质,其导电性较差。

(2)电解质中电流的计算方法电解质中电流的计算方法可以采用离子电流模型。

假设电解质溶液中正负离子的迁移率分别为 ( + ) 和 ( - ),溶液的电导率为 ( ),则电流 ( I ) 可以表示为:[ I = = ]其中,( n ) 表示单位体积内离子的数量,( e ) 表示电子的电荷量。

4. 半导体中电流的传导规律及计算方法半导体中的电流传导依赖于载流子(电子和空穴)在半导体材料中的移动。

当半导体两端施加电压时,电子和空穴将分别向两端移动,形成电流。

双导线等效集总参数模型

双导线等效集总参数模型

双导线等效集总参数模型双导线是电路中常见的传输线路,在电力系统和通信系统中广泛应用。

为了更好地理解双导线的特性和行为,我们可以使用双导线的等效集总参数模型进行分析和计算。

双导线等效集总参数模型是一种简化的电路模型,将双导线抽象为电感、电阻和电容的组合。

这个模型能够描述双导线的传输特性,包括传输线的传输速度、传输损耗和传输衰减等重要参数。

我们来看一下双导线的等效集总参数模型中的三个主要参数:电感、电阻和电容。

电感是双导线模型中的一个重要参数,它表示单位长度上的导线对电流变化的响应能力。

电感的大小取决于导线的几何结构和材料特性。

在双导线模型中,电感通常用“L”来表示。

电阻是双导线模型中的另一个重要参数,它表示单位长度上的导线对电流的阻碍作用。

电阻的大小取决于导线的材料电阻率和导线截面积。

在双导线模型中,电阻通常用“R”来表示。

电容是双导线模型中的第三个重要参数,它表示单位长度上的导线对电荷的存储能力。

电容的大小取决于导线的几何结构和材料特性。

在双导线模型中,电容通常用“C”来表示。

在双导线等效集总参数模型中,这三个参数相互作用,共同决定了双导线的传输特性。

传输线的传输速度是指信号在传输线上传播的速度。

它由电感和电容共同决定。

当电感增加或电容减小时,传输速度会减慢;当电感减小或电容增加时,传输速度会加快。

传输线的传输损耗是指信号在传输过程中损失的能量。

它由电阻决定。

当电阻增加时,传输损耗会增加;当电阻减小时,传输损耗会减小。

传输线的传输衰减是指信号在传输过程中衰减的程度。

它由电阻、电感和电容共同决定。

当电阻增加、电感增加或电容减小时,传输衰减会增加;当电阻减小、电感减小或电容增加时,传输衰减会减小。

通过双导线的等效集总参数模型,我们可以更好地理解双导线的传输特性,并进行相应的分析和计算。

这对于电力系统和通信系统的设计和优化非常重要。

在实际应用中,我们可以根据具体情况选择适当的双导线等效集总参数模型,以满足设计要求。

导电材料物理性质模型简述

导电材料物理性质模型简述

导电材料物理性质模型简述导电材料由于其特殊的物理性质在电子器件、能源存储与传输等诸多领域中发挥着重要的作用。

了解导电材料的物理性质模型可以帮助我们更好地理解其导电机制,进而优化材料的设计和应用。

本文将对导电材料的物理性质模型进行简要介绍。

在导电材料的物理性质模型中,最重要的是电阻率模型。

电阻率是导电材料对电流流动的阻碍程度的度量,通常用电阻率常数ρ表示。

电阻率模型描述了导电材料内部电荷载流子在电场作用下的运动行为。

导电材料中常见的电荷载流子有电子和离子。

根据载流子类型和运动机制的不同,可以将导电材料分为金属导体、半导体和电解质。

在金属导体中,电子是主要的载流子。

金属导体中的电阻主要来自于电子的散射。

电子在金属内部受到晶格振动和杂质等因素的散射影响,导致电子的能量和动量分布不均匀。

电子散射的模型可分为经典散射模型、费米黄金规则和维格纳-赛兹模型等。

这些模型从不同的角度描述了电子散射产生的电阻。

半导体材料的导电性质介于导体和绝缘体之间。

半导体导电性质的模型主要包括能带理论和载流子浓度模型。

能带理论从电子在能量带之间跃迁的角度解释了半导体的导电机理。

其中包括价带和导带的区别、能带隙的大小以及材料的本征类型(N型或P型)。

而载流子浓度模型则描述了半导体中自由电子和空穴的浓度与温度、杂质浓度等因素的关系。

常用的载流子浓度模型有质量作为参数和热平衡模型。

电解质是由可溶解的离子组成的导电材料。

电解质的导电性质可以通过离子迁移和浓度进行建模。

离子迁移模型涉及到离子在电场作用下的迁移速度和迁移距离,描述了电解质的电导行为。

浓度模型则考虑了电解质中离子的浓度对导电性质的影响。

浓度模型可以通过浓度的电导度和离子的迁移率来描述。

除了电阻率,导电材料的物理性质模型还包括热导率和霍尔效应。

热导率是导体导热性能的度量,描述了热量在导体中传递的能力。

热导率模型从晶格振动和电子传导两个方面进行考虑。

霍尔效应是当导电材料中存在电流和磁场时,垂直于电流方向产生电势差的现象。

王莉莉第一章(集总参数电路中u-i的约束关系)

王莉莉第一章(集总参数电路中u-i的约束关系)

(b)实际电路使用导线构成电流通路,导体与周围 绝缘体的电导率比值约为 1020 ,对于尺度小的电路可忽略 漏电流,而对远距离高压直流传输线,漏电流不能忽略时, 应作为分布参数电路处理。
§2 有关电路分析的物理量
1-6
电荷q和能量w是描述电现象的基本物理量,为便于 分析、测量电路的性能,常用由此引入的下列物理量。
+
u
+
u
us
i
RS 0
_
O 一个好的电压源要求
(3)电流源(元件)(current source)
定义 其输出电流总能保持定值或一定 的时间函数,其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。 伏安 关系
电路符号
a
IS
理想电流源的电压、电流关系
(1) 电流源的输出电流由电源本身决定,与外 电路无关;与它两端电压方向、大小无关 (2) 电流源两端的电压由电源及外电路共同决定
正电荷在电路中运动,涉及能量的变化。
1-8
若正电荷dq 在电路中由a→b (电)能量的变化为 dw dw,则由a→b的电压u,定义为 u
dq
假定的电压极性、即参考极性可由元件两端的“+”、 “-” a b a b 符号表示: 元件 元件 =
+
+
+
-
uab 2V
u 2V
若 + 由a→b,失去(电)能量2J(为元件吸收;转化为热能 等等),则a→b的电压降为2V。类似于物体自高处下堕, 失去位能。通常,u表示电压降。
G 称为电导,单位: S(西门子) (Siemens,西门子)

欧姆定律 (1) 只适用于线性电阻,( R 为常数) (2) 如电阻上的电压与电流参考方向非关联 公式中应冠以负号 (3) 说明线性电阻是无记忆、双向性的元件

第1章 集总参数电路

第1章 集总参数电路

1.1
电能传输与转换
发电机 升压 输电线 降压 变压器 变压器 电灯 电动机

电源 信号传递与处理
话筒
中间环节
扬声器
放 大 器 负载
负载
话筒把声音(信息) 电信号 扬声器把电信号声音(信息)
信号源
2. 集总假设、元件模型 从麦克斯韦方程说起
电场定律
磁场定律 法拉第感应定 律 麦克斯韦-安培 定律 连续方程
JdS 0
即通过元件的总电荷无变化,流 入流出元件的电流相等。
2. 集总假设、元件模型
集总参数电路
(1)集总假设:在器件的物理尺寸远小于正常工作频率 所对应的波长时,可将它所反映的物理现象分别进行研究, 即用三种基本元件表示其三种物理现象,这就是集总假设。 采用集总假设的条件:实际电路的尺寸远小于电路使用 时其最高工作频率所对应的波长。 例如,我国电力用电的频率为 50 Hz,对应的波长为
结论
u、i 为关联参考方向时,p < 0 — 提供功率 u、i 为非关联参考方向,应采用 p = – u i
电压、电流引入了参考方向,其值就有了正负, 成为了代数量,其符号表明了与实际方向的关系 ——相同为正、相异为负
图示电路,US1与I的关系是关联参考方 向还是非关联参考方向?UR与I呢?
+ US1 –
b + u –
a
b + u –
关联参考方向
非关联参考方向
参考方向小结
(1) 参考方向(假定方向):可任意假定 (2) 参考方向(假定方向) 二者方向相同时,u ( i ) > 0 实际方向(真实方向) 二者方向相反时,u ( i ) < 0
例如:I1= 1A,I2= – 2A, I3= 3A,实际方向如何? 功率性质的判别

第一章_集总参数电路

第一章_集总参数电路

第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
2012-11-2
电路及集总电路模型 电路变量,电流、电压及功率 基尔霍夫定律 电阻元件 电压源 电流源 受控源 分压公式和分流公式 两类约束,KCL、KVL方程的独立性 支路分析:支路电压法和支路电流法
2012-11-2
31
§1-2电路变量:电流、电压及功率
电路分析:给定电路结构及电路参数,求各部分的 电压、电流叫电路分析。
一.电流
1.定义:带电粒子的定向运动(有秩序的运动)形成电流。 单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流的大小。 i(t)=dq/dt --电荷的变化率(1A=1C/s,安培) 电流方向:正电荷运动的方向 大小和方向都不随时间 改变的电流称为恒定电 流,简称直流DC。I i
2012-11-2
29
第一章
§1-2电路变量:电流、电压及功率
电子:负电荷 质子:正电荷
电量:
1库仑(C)=6.24*108个电子的电荷量
2012-11-2
30
§1-2电路变量:电流、电压及功率
电路分析:给定电路结构及电路参数,求各部分的 电压、电流叫电路分析。
■电路分析:在已知电路结构和元件参数的条 件下,讨论电路的激励与响应之间的关系。 ■激励:电源或信号源的电压或电流,它推动 电路工作,即产生电路各部分电压或电流的原 因。 ■响应:激励在电路各部分产生的电压和电流, 即研究电路中因果关系。
电路模型
27
电路分析理论所研究的对象都是由理想电路元件 组成的实际电路的电路模型 电气图、电路模型图形符号(表1-1,P4)。
开关 + 干 电 池 US _ 灯泡 R0 RL

导电体中电流分布的数学模型研究

导电体中电流分布的数学模型研究

导电体中电流分布的数学模型研究电流分布在导电体中的特征对于电器设计和电能输送系统的性能具有重要影响。

为了更好地理解和预测导电体中电流分布的规律,许多数学模型已经被提出并得到广泛应用。

本文将探讨导电体中电流分布的数学模型研究。

一、热力学模型热力学模型是研究导电体中电流分布的一种重要数学模型。

这种模型基于热传导定律,将电流分布与温度变化之间建立关系。

假设导电体的电阻率是恒定的,则根据欧姆定律,电流密度与电场强度成正比。

同时,电流在导电体中会产生热量,导致导体温度上升。

因此可以建立热传导方程,描述导体中电流分布的变化。

二、偏微分方程模型偏微分方程模型是导电体中电流分布研究中常用的数学模型之一。

该模型基于电场的梯度与电流密度之间的关系,通过解偏微分方程可以得到电流密度的分布。

其中最常用的方程是拉普拉斯方程,也称为二阶椭圆型偏微分方程。

该方程在电流分布研究中被广泛应用,可以通过数值求解方法获得导电体中电流密度的分布情况。

三、等效电路模型等效电路模型是一种将导电体简化为电路元件进行分析的数学模型。

这种模型适用于导电体具有规则形状和均匀电阻率的情况。

在等效电路模型中,导电体被抽象为电阻、电容或电感等元件,通过电路分析方法可以得到电流分布的信息。

等效电路模型的优势在于简化了计算过程,但对于不规则形状和非均匀电阻率的导电体,其精确度可能会受到限制。

四、有限元模型有限元模型是导电体中电流分布研究中较为常见的数学模型之一。

该模型基于结构力学和数值计算方法,将导体离散化为有限数量的单元,通过数值求解方法获得导体中电流分布的近似解。

有限元模型可以对导体的形状、材料特性做较为精细的描述,适用于复杂形状和非均匀电阻率的导电体。

然而,有限元模型的计算量较大,在大规模问题中可能会面临计算困难。

综上所述,导电体中电流分布的数学模型研究对于理解和预测电流行为具有重要意义。

热力学模型、偏微分方程模型、等效电路模型和有限元模型是研究导电体电流分布常用的数学工具。

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化, 得 : 可
第2 卷 第5 9 期
文 章 编 号 :0 6 9 4 (0 2)5 0 8 — 5 10 — 3 8 2 1 0 — 3 6 0



仿

21年5 02 月
体 导 电能量 传 递 模 型 集 总 参数 的计 算 与 分 析
刘海龙 唐 治德 谢 小 慧 陈小梅 , , ,
( .重庆大学输配电装备及系统安全与新 技术国家重点 实验室 , 1 重庆 4 0 4 ; 0 0 4 2 重庆杨家坪 中学 , 重庆 4 0 5 0 00) 摘要 : 研究生物医学体内植入器件能量供 应优化方 法 . 为了优 化体导 电系统效能 , 利用皮肤 电特性高效地 向体 内植入器件提 高能量 。提出体导电能量传递系统体 外采用 圆形柱体 阵列 电极 , 将皮肤电极单元 等效为多 导体 系统 , 建立 了流经各 电极 的 电流与电压的导纳矩阵关系 , 并用欧姆定律 与电磁场原理相结合 的方法计算 出皮肤 电极单元的集总参数 。通过 比较集总参
y 9 9 y 5 6
y Y0 1 14Yo l6Y0 l ,9Y0o ml l2Y0 yo l5yo l7y0 lo 11 3 8 1
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皮肤 电极 单元 电极端 口 1 23 4均连 接于外电路端 1 , 、 、、 ’ 有 = = = = V ’ 电极端 口5 5 7 8共同连接于 1, 、、、 = = = , 电极 9连接于 另一外 电路端 2 , ’ 有 =
L U i l n , AND i e XI Xio u , I Ha — o g T Zh —d , E a —h i CHEN a —me Xio i
( .SaeKe a oaoyo o r rn mi in E up n 1 tt yL b rtr fP we a s s o q ime t& S s m e ui n w T c n lg , T s yt S c rt a d Ne e h oo y e y C o g igUnvri h n qn iesy,C o g ig4 0 4 C ia2 h nqn agi igMideSho, hnqn 0 0 0 C ia t h n qn 0 0 ̄ 4 hn ;.C ogigynj pn d l colC og i 4 0 5 , h ) a g n
y1 2 Y 2 2 1 y 3
Y 2 y 2 y 2 2 Y 2 y 2 yl 5 6 7 8 q 0
y。y 3 3 3 y 2 3

y 3 3 3 3 。 3 y y y y 。
y 4 y 4 y。 4 。
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y. y 5 y 5 5 y y 5 5 5 5 y 5 y 5 5 y。 2 3 y y 。
1 引 言
根据 目前生 物医学 与微 电子学 的发展 以及 国际上有关
植 入 式 电子 系统 最 新 研 究 的进 展 , 内植 入 器 件 的 能 量 供 给 体 技 术 仍 然 是 实 现 植 入 式 系 统 的一 项 关 键 技 术 和 难 点 。 现 阶
皮肤 组 织 中存 在 大 量 的离 子 型 体 液 , 皮 肤 处 在 电 场 中 当 时 , 电离 子 做 定 向 运 动 形 成 电 流 场 , 此 可 以通 过 这 些 带 带 因
传递效率 。提出 了体 导 电皮肤 电极单 元集 总参 数 的计算 方
20 0 9年度研究项 目( 07 A152 0 3 3 ; 20 D 0 17 9 0 ) 国家 自然科学
基 金 资 助 项 目( 0 70 2 5 87 8 )
法, 并且 由此计 算出 了圆形柱体 电极 和圆形柱体 阵列 电极的
电离子将 体外丰富的 电能跨 皮肤 地传 递给体 内植 入 电子器 件的充电电池或者储能电容 , 维持植入器 件长期 、 稳定 、 可靠 地 的工作 。文 献 [ ] 体导 电模 型体 外 电极 采用 圆形 4 中,
柱体 电极 , 加 频 率 为 50 H 交 流 激 励 源 , 流 传 递 效 率 得 施 00 z 电
设定所有体外 电极 、 内电极 、 地为 终端 , 立 1 体 大 建 1终 端系统 , 每个 电极终 端就是 一端 口。对该 1 终 端 系统 进行 1 端 口计算 , l l 得 0 0的集总参数矩阵 :
Y【 Y2 l l y5 '6 l , Y9 1 1 y3 4 l r Y7 1 l Y】 y l l8 l 0
中 图分 类 号 : 8 9 Q 1 文 献 标 识 码 : A
Ca c a i n a a y i fLu pe r m e e l ul to nd An l ss o m d Pa a t r
o l e Co du to o e fVoum n c i n M d l
段的植入 电子器件 主要采 用 电磁感应 耦合 的方 法进行 能量 传 递… , 该方法传递效 率较 低 , 且会 对 附近 的医疗设 备产 并 生射频干扰 . 其体 内线圈也是妨碍体 内植 入器件 体积微 型化 的一大 障碍 。为克服电磁 感应耦合供 电方法的缺点 , 经皮 能 量传递成为 一种新 型 、 有效而且稳定 的供 能方案 。
数, 得到圆形柱体阵列电极较圆形柱体电极具有更优 的阻抗分 配 , 能够提 高体 导 电电流传递 效率。利用有 限元软件 仿真 了
圆形柱体阵列 电极皮肤单元的电流传递 , 证明效 率能达 5 % 以上 。 0
关 键 词 : 入 医 学 器 件 ; 磁 场 : 量 传递 : 总d rt p i z o u o d c in s se , s d t e ee t c lc a a t r t so k n t a s r S I re o t o mie V l meC n u t y tm weu e h lcr a h r ce i i fs i t n f o i sc or e e e g o t e i ln e e ie e c e t ,te t d t e s i -ee t d s o o u o d cie a l — o d co y — n r t h mpa td d vc f i nl y i y r ae h k n l cr e fv l me c n u t s mu t c n u trs s o v i t r ,a d e tb ih d t e a mi a c ti h w te r lt n h p b t e o tg n u r n .Oh slw n lc e n n s l e h d t n emar t s o ea i s i ewe n v l e a d c re t a s t xo h o a m" a a d ee . to g ei il h oy w r s d t ac lt h u e a a tro k n ee t d su i r ma n t f d t e r e e u e o c lu ae t e l mp d p r mee fs i - lcr e n t h o g o a i g cr c e o .T r u h c mp r i n — c lrc l d r ee t d t i u a yi d ra r n i g l cr d s u e a a tr tc n b o c u e h tcr u a yi e l cr e wi c r lrc l e ra g n -ee t e ’l mp d p r mee ,i a e c n l d d t a i n o h c n o — c lrc l d r ar n ig ee t d s h s b t ri e a c it b t n,h g e n r rn f re c e c . i al i u a yi e r g n — l cr e a e t mp d n e d sr u i n a o e i o ih r e e g ta se f i n y y i F n l y,f — nt lme t ot r E a 3 3 w s u e o smu ae te e ce c fcr u a yi d r a r y ee to e s i nt i ee n f e s wa e F Mlb . a s d t i lt h f in y o i lr c l e ra lc r d — kn u i , i c n a d i c n ra h a o e5 % . n t a e c b v 0 KEYW ORDS:mpa tb e me ia e i e l cr ma n t ed;E e g e ie ;L mp d p r me e I ln a l d c l v c ;E e t d o g ei f l ci n ryd l r vy u e aa tr
到了一定提高 . 达到 3 %。该情 况下 皮肤电极单元阻抗分配 0 并没有得到很好 的优化 , 导 电的 电流传递 效率 仍 比较低 。 体 本文在保持体外激励 电源 频率 、 幅值不 变 的情况 下 , 体外 将 圆形柱体电极分裂成 圆形柱体 阵列 电极 , 得到 了更 高 的电流
基 金 项 目 : 庆 大 学 输 配 电 装 备 及 系 统 安 全 与 新 技 术 国 家 重点 实 验室 重
的 电 流 和 电压 关 系 可 用 以导 纳 联 系 的 联 立 方 程 组 表 示 。本
文以体外采用 由四个 圆形柱体组成 的阵列 电极 、 内采用对 体 应的圆形柱体 电极为例 ( 如见图一所示 ) 。
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