电路理论

电路理论 (Circuit Theory)

核心假设	集总参数假设 (Lumped Element Model)
基本变量	电压 (V)、电流 (I)、功率 (P)
核心定律	欧姆定律、基尔霍夫定律 (KCL/KVL)
关键工具	复阻抗分析、相量法、拉普拉斯变换

电路理论是研究电路中电磁现象及其规律的学科。它不关注电磁波在空间的分布，而是关注电压和电流在导线和元件中的关系。在 EMC 设计中，电路理论主要用于处理传导发射、传导抗扰度以及低频段的干扰分析。

核心公理与定律

1. 欧姆定律 (Ohm's Law)： 定义了电阻、电压和电流的基础线性关系 $V=IR$。
2. 基尔霍夫电流定律 (KCL)： 节点电流代数和为零（电荷守恒）。
3. 基尔霍夫电压定律 (KVL)： 环路电压代数和为零（能量守恒）。
4. 叠加定理： 线性电路中，多个激励源产生的响应等于各激励源单独作用时响应的代数和。

集总参数元件

在电路理论中，物理实体被抽象为理想元件：

• 电阻 (R)： 消耗能量，将电能转化为热能。
• 电感 (L)： 储存磁场能量，具有“阻交通直”的特性。参见电抗。
• 电容 (C)： 储存电场能量，具有“隔直通交”的特性。参见电抗。

阻抗与频率特性

电路理论在高频下的核心在于复阻抗 (Impedance)。随着频率$f$ 的升高，电路的行为会发生剧变：

• 感抗： $X_L=2\pi fL$。在高频下，导线不再是理想导线，而是表现为高阻抗。
• 容抗： $X_C=\frac{1}{2\pi fC}$。在高频下，绝缘体可能变为信号的泄露路径。

电路理论在 EMC 中的局限与应用

1. 集总假设的失效

当电路尺寸接近电磁波波长的 $1/10$ 时，集总参数模型失效，必须引入分布式参数模型（如传输线理论）。这就是为什么在低频段我们可以用电路理论分析 传导干扰，而在高频段必须使用 电磁理论 分析辐射。

2. 干扰模型分析

• 共模干扰： 模拟为干扰源通过寄生电容向地平面流动的电流回路。
• 差模干扰： 模拟为在电源或信号线对之间往返的环路电流。

3. 滤波电路设计

通过构建低通、高通、带通滤波电路（利用 L 和 C 的电抗特性），将干扰信号从有用信号中分离。

参见

• 电抗
• 共模干扰
• 差模干扰
• 电磁理论
• LISN（电路阻抗稳定网络）