第二章(2) 电路定理 主要内容: 1. 迭加定理和线性定理 2. 替代定理 3. 戴维南定理和诺顿定理 4. 最大功率传输定理 第二章(2) 电路定理 主要内容: 1. 迭加定理和线性定理 2. 替代定理 3. 戴维南定理和诺顿定理 4. 最大功率传输定理 5. 练习与测试
(Thevenin-Norton Theorem) 3. 戴维南定理和诺顿定理 (Thevenin-Norton Theorem) 0. 引出 12V 4Ω 2A 8Ω 5Ω 2A 5Ω 12Ω 1A 5Ω 10Ω 3A 2
(Thevenin-Norton Theorem) 3. 戴维南定理和诺顿定理 (Thevenin-Norton Theorem) 任何一个含有独立电源、线性电阻和线性受控源的一端口,对外电路来说,可以用一个电压源Ud和电阻Rd的串联组合来等效替代; 电压源Ud:外电路断开时端口处的开路电压; 电阻Rd:一端口中全部独立电源置零后的端口等效电阻。 A a b i u + – Rd Ud - 1. 戴维南定理
A P A A N N = 证明: 替代定理 电流源i为零 网络A中独立源全部置零 叠加定理 则 (b) i Ud + – u N a b Rd 证明: (a) a b A i + – u N 替代定理 = a b P i + – u'' 电流源i为零 网络A中独立源全部置零 A u' 叠加定理 a b A i + – u Rd u = Ud(外电路开路时a 、b 间开路电压) u= - Rd i 则 u = u' + u = Ud - Rd i
(1)戴维南等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开路电压Ud,电压源方向与所求开路电压方向相同。 小结: (1)戴维南等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开路电压Ud,电压源方向与所求开路电压方向相同。 (2)串联电阻为将一端口内部独立电源全部置零(电压 源短路,电流源开路)后,所得一端口网络的等效电阻。 等效电阻的计算方法: a. 电阻串并联公式:网络内部不含有受控源; b. 加源法:端口(内部独立电 源置零)加电压求电流法或加电流求电压法。 c. 开路短路法:等效电阻Rd = 端口的开路电压Ud / 短路电流Id。 (3)当一端口内部含有受控源时,控制支路与受控源支路必须包含在被等效变换的同一部分电路中。
例1. I Rx a b + – Us R1 R2 计算Rx中的电流I; 解: 保留Rx支路,将其余一端口网络化为戴维南等效电路: I a b Ud + – Rx Rd
(1)求开路电压 Ud = U1 + U2 (3) 计算Rx中的电流I I = Ud / (Rd + Rx) I a b Ud + – Rx Rd (2)求等效电阻Rd Rd=2R1//R2
例2. 求戴维南等效电路。已知: 将ab开路 解1:加压法求Rd
解2:开路短路法 ,将ab开路 将ab短接
任何一个含独立电源,线性电阻和线性受控源的一端口,对外电路来说,可以用一个电流源和电阻(电导)的并联组合来等效置换;电流源的电流等于该一端口的短路电流,而电阻(电导)等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电阻(电导) 。 2. 诺顿定理 诺顿定理的证明与戴维南定理类似。 诺顿等效电路可由戴维南等效电路经电源等效变换得到。 A a b Ri Isc
例3:求下面电路的诺顿等效电路。 解:将AB短接 Id 诺顿支路 开路短路法:当AB开路 戴维南支路
加压法求等效电阻:
? 练习题:已知 求戴维南等效电路。 解1:求开路电压:
解1:加压法求入端电阻,设外加电压US为3V
解2:开路短路法 开路电压 短路电流
解3:列写端口的伏安特性 a b R1 IS 2I2 R2 I2
? 测试题: 求a-b端的诺顿等效电路. 解: 开路电压 短路电流: 入端电阻 开路短路法
若采用外加电压方法求等效电阻: 令 等效电路: 加源法