电流只在完整电路中流动的说法是一种最适合所谓集总系统的简化，在这种系统中，所有元件（例如电容器、电阻器等）都通过较短且相对理想的导线连接，并且任何波的波长都是比电路的物理尺寸长得多。例如，100 kHz 无线电波的波长在个位数千米的数量级，因此集总电路模型适用于讨论线性音频放大器等操作。

对于信号的波长比电路元件本身短的系统来说，集总系统建模不是一个合适的模型——在这种情况下，分布式模型和电磁理论是更好的描述，而集总电路模型就会分崩离析。这一理论在微波和高速无线电电路中很常见，即使是电线的形状和位置也是实现必要性能目标的关键。

在分布式元素模型中，传输线可以建模为电压和电流波在特定约束下传播的介质。关键是：传播速度（干扰沿线路移动的速度）、特性阻抗（线路上传播的干扰中电压与电流波的比率）和损耗角正切（干扰在传播时衰减的程度） ）。

在这些假设下，不连续点（线路的特性阻抗发生变化）必然会由于不连续点处的数学边界条件而导致反射。时域反射仪依赖于这种精确的机制，传输一个尖锐的脉冲并注意反射何时返回到源。这与超声波检测或声纳检测声学介质中的裂缝或物体没有什么不同。

他们省略了细节并简化了一些东西来教授基本概念。想想静电。那只是一种方式。或者一个简单的偶极天线。

没有什么比光速更快。这意味着任何电路的所有部分都需要时间做出反应并达到平衡。电压源不会立即神奇地知道电路中电阻的值是多少，从而知道要推动多少电流。当电路中发生某些变化时（例如，当您第一次连接电源或按下开关或任何东西时），您会得到来回流动的瞬态电流，这基本上是组件相互“交谈”以在整个过程中达到平衡整个电路。这些可能很短，但它们就在那里，可以使用适当的设备和设置进行测量。

这些被称为传输线效应，这就是 TDR 所关注的。

以下是一些机械类比：

• 闭合回路就像一个管道环，中间有一个泵。它可以连续向一个方向抽水。这是你在学校第一次被教导的内容。电流只能在闭合回路中连续流动。
• 电线上的开路就像一端堵塞的管道，另一端是泵。但是，不是泵，而是说您将水倒入管道中。您可能会开始以某个给定的速度倒水，它会顺利进入管道……直到水到达堵塞的末端。此时，当管道充满时，水将开始“回到你身边”，当它回到你的末端时，它会溅到你的脸上。因此电流可以在开路中流动，但不能连续流动。
• 电路中的阻抗不连续（无论是打开的还是关闭的）就像您将水倒入管道中，管道的某处有变窄。它也可以是一个扩大，但这对于机械类比来说效果不佳。让我们坚持缩小范围。像上面一样，你开始以一定的速度倒水，它顺利进入，但当它到达变窄时，一些水继续，但由于你倒水太快，所以水过多，管道的第一个，更宽的部分开始填充，水流向你。当它到达你的尽头时，它会溅到你的脸上。

回来的水和你溅起的水基本上是反射回来告诉你电线的另一端是什么，这需要时间。这就是 TDR 正在使用的。如果您是电压源，溅水告诉您需要调整将水推入管道的速度。在第二种情况下，您将流量调整为零，在第三种情况下，您将减少流量，以便水连续平稳地流过狭窄处而不会飞溅。当你调整这个速率时，你必须观察它继续飞溅（或溢出）的程度，这需要你和缩小之间来回的时间。这些是在线路中来回反弹的瞬态信号，将电路的不同部分相互通信以达到平衡。

您可以将电流送入死胡同，就像将水送入死胡同一样……但不是连续的。您最终将达到平衡，其中天线中的累积电荷同样抵抗您尝试将电荷推入天线的努力，并且电流将停止流动。如果然后增加电压，您可以将更多电荷推入天线。水是不可压缩的，所以没有等价物。但是，如果将其想象为空气，则可以增加压力以将更多空气推入死角管道。当然，您可以反复从死角管道中注入和吸出水，这就是天线除了带电之外的功能。

收音机是如何工作的？发射器和接收器之间当然没有环路，但它们以某种方式进行通信。

带有电容器的电路如何工作，它有两个被绝缘体隔开的板？如果您开始将两个板拉开，它会在什么时候停止成为电容器并开始成为开路？

在看到电阻之前，电流如何知道要流动多少？

在高中时，我们都被教导说电流只能循环流动。

严格来说，这是什么意思？无论如何，我们在谈论什么“电”？这个声明没有多大意义，因为它甚至没有真正定义它在说什么。

基尔霍夫的电路定律更加严格。具体而言，基尔霍夫现行法律规定：

导体网络中在一点相遇的电流的代数和为零。

如果你不能画一个循环，那是因为你在某个地方有一个节点，它只连接一个东西。使一件事总和为零的唯一方法是使那一件事为零。因此，电流不能流过开路。

但事情是这样的：原理图是一个数学模型：它不是一个物理电气设备。线路不是真正的电线，电容器也不是真正的电容器。相反，示意图上的事物代表理想化的组件，它们遵循简单的数学规则，这些规则可能充分代表现实世界，也可能不足以代表现实世界。

当您将一根连接到 TDR 的导线并将其建模为连接到 TDR 的原理图上的一条线而不是其他任何东西时，就会出现悖论：

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

根据原理图评估规则，没有电流可以流动。然而，TDR 确实有效。

当原理图更新为更完整地模拟现实世界时，这个悖论就解决了。真实电线的每一段都是一个小电感。同样，那根电线的每一部分也对它周围的所有东西都有一些电容，比如地球。所以一个更完整的示意图看起来像这样：

^{模拟这个电路}

现在有一个电流可以在其中流动的循环，这个悖论就解决了。在物理上，电路仍然只是 TDR 和电线，但现在原理图更准确地模拟了真实电线的真实行为。

继续沿着这条路径前进，您可能想要对电线和其他事物的电阻进行建模。最终你会得到一个传输线模型。

这个故事的寓意是原理图只是模型，模型必须包含它所描述的物理设备的所有真实行为。如果你只是用一根电线给一盏小灯供电，电流和电压都不会迅速变化，所以电线的电感和它对周围环境或电路中其他东西的电容并不是很有趣，所以你可以将它们排除在原理图之外。假设电线规格的电流较低，您也可以忽略电线的电阻。但是 TDR 被明确设计为在导线上发送一个非常快速的阶跃，并且现在电感和电容是相关的，因此从原理图中省略它意味着模型无法充分捕捉设备的真实行为。

他们在高中时没有解释什么让这成为可能？

很多真正的电在高中时没有涉及，因为那时你既没有物理也没有数学基础来讨论这些概念。

例如，波导是没有中心导体的同轴电缆。Heaviside 不得不发明矢量微积分来描述他发明的同轴电缆，并将麦克斯韦方程“调整”为我们今天所知道的形式。

作为一个概念，屏蔽电缆相对简单。更不用说由特氟隆绝缘体隔开的两个导体如何具有“特性阻抗”，这只是有限光速对电磁场脉冲传播方式的影响之一。

变换、张量、复杂向量——有很多东西要学习和发现。享受车程。

https://en.wikipedia.org/wiki/Oliver_Heaviside