论电路之用：电路理论在非电学科中的应用

田社平， 孙 盾， 张 峰

(1. 上海交通大学 电子信息与电气工程学院， 上海 200240；2. 浙江大学 电气工程学院， 浙江 杭州 310027)

0 引言

电，无处不在，无时不在。电路，作为电的应用形式之一，深刻地改变了人类社会生活。电路在应用时非常方便，又使得电路得到了极为广泛的应用。因此在电路理论课程教学中，如何强调电路应用的形式、特点、作用，以展现电路应用的魅力，如何使这一展示过程有机地融合到课程教学之中，是一个值得探讨的课题。

电路理论的内涵十分丰富，它不仅极大地指导和推进电路应用实践，而且电路理论中有很多原理和方法具有普适性，它们对其他的非电学科也适用的。这些原理和方法在某种程度上也起到了推动非电学科发展的作用。

不可否认，电路理论的教学过程，也是电路理论的应用过程。尽管如此，如果能够在教学中适当插入一些电路理论在非电学科中应用的例子，则对加深学生对电路理论的理解，开阔学生的视野，定会有所助益。本文结合笔者的教学和科研实践，讨论电路理论在其他学科领域的应用实例，以就教于大家。

1 机电相似理论及应用

某些线性非时变集中参数电路模型与经典质点动力学模型之间可以建立一一对应关系[1]。这种对应关系就构成了机电相似理论的基础。

1.1 机电相似规则

在电路系统中，基尔霍夫定律表明，对于任意集中参数电路中的任一节点，有∑fk=0；对任一回路，有∑uk=0。而在机械系统中，牛顿第二定律可表示为∑Fk=ma，如果将-ma定义为惯性力，则牛顿第二定律又可表示为∑fk=0，亦即一个质点在任意时刻所受的合外力与惯性力之和为零。……