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電工技術(shù)及應(yīng)用謝娟任務(wù)2.1基爾霍夫定律的驗(yàn)證一、常用電路術(shù)語(yǔ)支路:電路中流過(guò)同一電流的每一個(gè)分支。通過(guò)支路的電流稱(chēng)為支路電流,支路兩個(gè)端點(diǎn)之間的電壓稱(chēng)為支路電壓。節(jié)點(diǎn):3條或3條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)?;芈罚弘娐分腥我忾]合的路徑。網(wǎng)孔:內(nèi)部不含支路的回路。該圖中含有三條支路、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)、三個(gè)回路、兩個(gè)網(wǎng)孔例支路:共?條回路:共?個(gè)節(jié)點(diǎn):共?個(gè)6條4個(gè)網(wǎng)孔:?個(gè)7個(gè)有幾個(gè)網(wǎng)眼就有幾個(gè)網(wǎng)孔abcdI3I1I2I5I6I4R3US4US3_+R6+R4R5R1R2_電路中的獨(dú)立結(jié)點(diǎn)數(shù)為4個(gè),獨(dú)立回路數(shù)=網(wǎng)孔數(shù)。二、基爾霍夫電流定律(KCL)對(duì)于電路中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn),在任意瞬時(shí),流進(jìn)的總電流等于流出的總電流。匯集于電路任意節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和等于零。表述一表述二可假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正,流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù);也可以作相反的假定。對(duì)節(jié)點(diǎn)a基氏電流定律的推廣I=?I1I2I3例例I1+I2=I3I=0IU2+_U1+_RU3+_RRR廣義節(jié)點(diǎn)電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。廣義節(jié)點(diǎn)思考兩網(wǎng)絡(luò)N1和N2之間只有一條導(dǎo)線(xiàn)相連,連線(xiàn)上的電流I等于多少呢?對(duì)封閉面列寫(xiě)KCL為:
I=0解:對(duì)虛線(xiàn)所示封閉面列KCL方程,得:i1+i2+i3=0求下圖所示電路中的I1+I2+I3的數(shù)值?!纠?.1.1】KCL不僅用于節(jié)點(diǎn),還適用于假想的封閉面。求圖2.1-6所示電路中的電流I1和I2KCL的推廣:【例2.1.2】對(duì)于節(jié)點(diǎn)a有:I1+2-7=0對(duì)封閉面有:I1+I2+2=0I1=7-2=5(A),I2=-5-2=-7(A)三、基爾霍夫電壓定律(KVL)表述在任何時(shí)刻,沿回路繞行一周(順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较颍?,各段電壓的代?shù)和恒等于零。先選繞行方向,回路內(nèi)元件電壓參考方向與繞行方向一致時(shí)取正(或負(fù))號(hào),相反時(shí)取負(fù)(或正)號(hào)。
基爾霍夫電壓定律(KVL)是用來(lái)確定回路中各段電壓之間關(guān)系的電壓定律?;芈冯妷憾梢罁?jù)“電位的單值性原理”,它指出:
任一瞬間,沿任一回路參考繞行方向,回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:ΣU=0然后根據(jù):
U=0I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4得:-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0–R1I1–US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0–R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1–US4電阻壓降可得KVL另一形式:∑IR=∑US電源壓升先標(biāo)繞行方向R1
I1-R2I2+us2+us1=0
R
I+R2I2-us2=0例2.1.3:列出下圖中閉合回路的KVL方程。KVL用于閉合回路,也可推廣應(yīng)用到假想的閉合回路。例:列出下圖的KVL方程KVL的推廣:虛擬回路abca
U1-U2+Uca=0虛擬回路acda
Uac+U3-U4=0電路中任意兩點(diǎn)間的電壓,等于該兩點(diǎn)間任一路徑上各段電壓的代數(shù)和
在圖所示電路中,若以f點(diǎn)作為參考點(diǎn),試計(jì)算c、d兩點(diǎn)的電位。解:【例2.1.4】在圖示電路中,us1=12V,us2=6V,us3=3V,R1=3Ω,R2=2Ω,R3=1Ω,試求u。
解:對(duì)回路a應(yīng)用KVL,求得
對(duì)閉合路徑b應(yīng)用KVL,求得【例2.1.5】
基爾霍夫定律具有普遍的適用性,它適合于有任何元件所構(gòu)成的任何結(jié)構(gòu)的電路,電路中的電壓和電流可以是恒定的也可以是任意變化的。使用基爾霍夫定律列寫(xiě)方程時(shí)應(yīng)該注意的要點(diǎn):1、n個(gè)節(jié)點(diǎn)可以列寫(xiě)出n個(gè)KCL方程,但只有n-1個(gè)方程具有獨(dú)立性。2、L個(gè)回路可以列寫(xiě)L個(gè)KVL方程,但只有b-n+1個(gè)KVL方程具有獨(dú)立性(b為支路數(shù))。3、基爾霍夫定律用于集總參數(shù)的線(xiàn)性和非線(xiàn)性電路。定律列寫(xiě)的方程僅與電路結(jié)構(gòu)有關(guān),與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)。四、支路電流法及應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)方程法:通過(guò)建立電路方程、求解電路方程來(lái)求解電路的一種方法。支路電流法網(wǎng)孔電流法節(jié)點(diǎn)電壓法方程未知變量不同網(wǎng)絡(luò)方程法
不能直接判斷各支路電流方向的電路稱(chēng)為復(fù)雜電路。(不能用電阻串并聯(lián)等效化簡(jiǎn)的電路)支路電流法復(fù)雜電路
以支路電流為待求量,應(yīng)用基爾霍夫兩個(gè)定律列出電路的方程式,從而求解支路電流的方法。節(jié)點(diǎn)a:I1+I2-I3=0
節(jié)點(diǎn)b:-I1-I2+I3=0
左網(wǎng)孔:R1I1-R2I2=Us1-Us2右網(wǎng)孔:R2I2+R3I3=Us2大回路:R1I1+R3I3=Us1
對(duì)具有b條支路、n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路應(yīng)用KVL,能夠且只能夠列出b-(n-1)個(gè)獨(dú)立的KVL方程。對(duì)于平面電路,選擇網(wǎng)孔作為獨(dú)立回路。對(duì)于具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路,其獨(dú)立KCL方程的數(shù)目為(n-1)個(gè)
支路電流法的解題步驟:(1)設(shè)出各支路電流,選定其參考方向并標(biāo)于電路圖中;(2)對(duì)電路中(n-1)個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)應(yīng)用KCL,列出節(jié)點(diǎn)電流方程;(3)選取(b-n+1)個(gè)獨(dú)立回路(網(wǎng)孔),應(yīng)用KVL列出回路電壓方程;(4)聯(lián)立求解上述b個(gè)獨(dú)立方程,求得各支路電流;(5)根據(jù)計(jì)算的需要,由支路電流再求出其他待求變量。(6)代入原方程組,檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果。支路電流法的優(yōu)點(diǎn)在于思路清晰,方法簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)在于當(dāng)支路數(shù)較多的時(shí)候,方程數(shù)量多,計(jì)算繁瑣?,F(xiàn)舉例說(shuō)明解題過(guò)程。【例2.1.5】解:
如圖所示,已知:其中E1=15V,E2=65V,R1=5Ω,R2=R3=10Ω。試用支路電流法求R1、R2和R3三個(gè)電阻上的電壓。
Il+12-I3=0I1R1+I3R3=E1I2R2+I3R3=E2
I1=-7/4(A)I2=33/8(A)I3=19/8A)三個(gè)電阻上的電壓電流方向選取一致,則三個(gè)電阻上的電壓分別為:U1=I1R1=-35/4(V)U2=I2R2=165/4(V)U3=I3R3=95/4(V)含有電流源的電路應(yīng)用支路電流法:方法一:增設(shè)電流源電壓為未知變量。設(shè)出電流源電壓,并作為未知變量列入KVL方程。(獨(dú)立方程數(shù)仍等于未知變量數(shù))方法二:將電流源和與之并聯(lián)的電阻構(gòu)成的并聯(lián)組合等效變換成電壓源與電阻的串聯(lián)組合,然后再用支路電流法來(lái)求解。(對(duì)于含有無(wú)伴電流源的電路須另選方法來(lái)求解)方法三:避開(kāi)電流源所在支路,選擇不含電流源的獨(dú)立回路,應(yīng)用KVL,建立KVL方程。(獨(dú)立方程數(shù)仍等于未知變量數(shù))【例2.1-6】用支路電流法求示圖示電路中各支路電流。解:方法一,增設(shè)電流源電壓為未知變量(1)設(shè)電路中的電流源電壓為U,支路電流分別為I1、I2、I3;選擇它們的參考方向選擇如圖所示。(2)根據(jù)電流的參考方向,確定電流源所在支路的電流為(3)對(duì)電路中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)b應(yīng)用KCL,得(4)選擇網(wǎng)孔作為獨(dú)立回路,選擇回路繞行方向如圖所示,對(duì)兩網(wǎng)孔應(yīng)用KVL,得(5)聯(lián)立求解上述方程求得:方法二:避開(kāi)電流源所在支路,選擇不含電流源的回路作為獨(dú)立回路,列寫(xiě)KVL方程。(1)根據(jù)電流的參考方向,確定電流源所在支路的電流為(2)對(duì)電路中獨(dú)立節(jié)點(diǎn)b應(yīng)用KCL,列寫(xiě)KCL方程為(3)對(duì)電路中不含電流源的獨(dú)立回路abcda應(yīng)用KVL,列寫(xiě)KVL方程為
五、節(jié)點(diǎn)電壓法以節(jié)點(diǎn)電壓為待求未知量,列出節(jié)點(diǎn)電壓方程,然后再計(jì)算支路電流的方法叫節(jié)點(diǎn)電壓法。在電路中任選一個(gè)節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)(零電位點(diǎn)),則其余各節(jié)點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓叫做節(jié)點(diǎn)電壓節(jié)點(diǎn)電壓法適用于支路數(shù)很多而節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)相對(duì)較少的電路,尤其是當(dāng)電路只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),用節(jié)點(diǎn)電壓法尤為方便快捷。對(duì)于只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路可用彌爾曼定理求解。如圖所示的電路,只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)①和②,選②為參考點(diǎn),則①的節(jié)點(diǎn)電壓Un1=U12(n表示節(jié)點(diǎn))。在給定電源電壓和電阻的情況下,如果求出節(jié)點(diǎn)電壓Un1,再計(jì)算各支路電流就很容易。節(jié)點(diǎn)電壓與支路電流的關(guān)系是I1=(Us1-Un1)/R1I2=(Us2-Un1)/R2I3=(Us3+Un1)/R3I4=Un1/R4I1+I2-I3-I4=0Un1=(Us1/R1+Us2/R2-Us3/R3)/(1/R1+1/R2+1/R3+1/R4)
推廣到一般情況Un1=∑(UsG)+∑IS/∑G彌爾曼定理:各理想電壓源方向與節(jié)點(diǎn)電壓方向一致取正,反之取負(fù);各IS的參考方向與節(jié)點(diǎn)電壓相反取正,反之取負(fù)。【例2.1-7】應(yīng)用彌爾曼定理計(jì)算圖示電路中各支路電流。應(yīng)用彌爾曼定理計(jì)算圖示電路中各支路電流?!纠?.1-8】退出任務(wù)2.2疊加定理及驗(yàn)證在幾個(gè)電源共同作用的線(xiàn)性電路中任一支路的電流或電壓,等于各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路上產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。這就是疊加定理。說(shuō)明:當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí),其他獨(dú)立源置零。+BI2R1I1U1R2AU2I3R3+_+_原電路I2''R1I1''R2ABU2I3''R3+_U2單獨(dú)作用+_AU1BI2'R1I1'R2I3'R3U1單獨(dú)作用疊加原理“恒壓源不起作用”或“令其等于0”,即是將此恒壓源去掉,代之以導(dǎo)線(xiàn)連接。
在多個(gè)電源同時(shí)作用的線(xiàn)性電路中,任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓,都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。疊加定理內(nèi)容:計(jì)算功率時(shí)不能應(yīng)用疊加原理!I=I
I+
=IR1+–R2ISUS*當(dāng)恒流源不作用時(shí)應(yīng)視為開(kāi)路I'R1+–R2US+I"R1R2IS*當(dāng)恒壓源不作用時(shí)應(yīng)視為短路應(yīng)用疊加定理的步驟(1)原電路中標(biāo)明各支路電流和電壓的參考方向。(2)畫(huà)出各電源單獨(dú)作用時(shí)的電路圖,并標(biāo)明各支路電流分量和電壓分量的參考方向。(3)在各電壓源或電流源單獨(dú)作用的電路中,求出與待求量對(duì)應(yīng)的電壓或電流分量。(4)將各對(duì)應(yīng)分量疊加,求出電源共同作用時(shí)的電壓或電流。應(yīng)用疊加定理分析電路時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題:(1)疊加定理只適用于線(xiàn)性電路。(2)線(xiàn)性電路的電流、電壓均可用疊加定理計(jì)算,但功率不能用疊加定理計(jì)算,只能先計(jì)算總電壓和總電流后,再根據(jù)功率表達(dá)式計(jì)算電路的功率。(3)不作用電源的處理:將不作用的電壓源以短路代替,將不作用的電流源以開(kāi)路代替,注意其余部分不變。(4)疊加時(shí)要注意電壓和電流的參考方向,如果分量參考方向與原電路中該量參考方向一致,則該電壓或電流取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)。(5)應(yīng)用疊加定理時(shí),可把電源分組求解,即每個(gè)分電路中的電源個(gè)數(shù)可以多于一個(gè)?!纠?.2-1】已知條件如圖所示,用疊加定理求電路中的電流I1、I2及36Ω電阻消耗的電功率P。解:各電源單獨(dú)作用時(shí)如圖2.2-2:(1)先計(jì)算90V電壓源單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓,電路如圖
(b)所示。(A)(A)(A)(2)再計(jì)算60V電壓源單獨(dú)作用時(shí)的電流和電壓,電路如圖(c)所示。(3)兩電源同時(shí)作用的電流和電壓為電源分別作用時(shí)的疊加。(4)36Ω電阻消耗的電功率為【例2.2-2】圖1.2-33(a)所示橋形電路中,R1=2Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,R4=1Ω,US=12V,IS=5A。試用疊加定理計(jì)算電路中電壓U和電流I。電壓源US單獨(dú)作用時(shí):電流源IS單獨(dú)作用時(shí):將各獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的電流或電壓疊加解:各電源單獨(dú)作用時(shí)如圖:將對(duì)應(yīng)電流疊加得:退出12V+_7.2V電源單獨(dú)作用時(shí):用疊加原理求下圖所示電路中的I2。根據(jù)疊加原理:I2=I2′+I2=1+(-1)=0例BAI23Ω7.2V+_2Ω12V+_6Ω12V電源單獨(dú)作用時(shí):
解BA3Ω7.2V+_2Ω6ΩI2′I2″用疊加定理求:I=?I=I′+I″=2+(-1)=1A“恒流源不起作用”或“令其等于0”,即是將此恒流源去掉,使原恒流源處開(kāi)路。例+-I4A20V10
10
10
I′4A10
10
10
+-I″20V10
10
10
20V電壓源單獨(dú)作用時(shí):4A電流源單獨(dú)作用時(shí):應(yīng)用疊加定理要注意的問(wèn)題1.疊加定理只適用于線(xiàn)性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)。
2.
疊加時(shí)只將電源分別考慮,電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的電壓源應(yīng)予以短路,即令U=0;暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開(kāi)路,即令I(lǐng)s=0。3.
解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。4.
疊加定理只能用于電壓或電流的計(jì)算,不能用來(lái)求功率,即功率不能疊加。如:5.運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解,每個(gè)分支電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。
設(shè):則:R3I3=+2-28
用疊加定理求圖2-36所示電路中電流源的電壓。+圖2-36=+解電流源的電壓U的參考方向如圖中所示,根據(jù)疊加定理將原電路分解為三個(gè)分電路,有:2-29
應(yīng)用疊加定理求圖2-44所示電路中的電流I和電壓U。解=+(1)電流源單獨(dú)作用時(shí),有圖2-44(2)電壓源單獨(dú)作用時(shí),有(3)疊加,得任務(wù)2.3電源的等效變換一、理想電源元件特點(diǎn):輸出電壓不隨輸出電流的變化而變化,即輸出電壓恒定。理想電壓源又稱(chēng)恒壓源。內(nèi)阻可忽略的電池可看作理想電壓源。1.理想電壓源特點(diǎn):輸出電流不隨輸出電壓的變化而變化,即輸出電流恒定。它的端電壓則是任意的。理想電流源也叫恒流源。光電池在一定光照下能產(chǎn)生恒定電流,可看作理想的電流源2.理想電流源思考如果理想電流源與理想電壓源相連,其電壓電流如何確定?理想電流源的端電壓完全由理想電壓源的電壓來(lái)確定;理想電壓源流過(guò)的電流完全由理想電流源的電流來(lái)確定3.實(shí)際電源特點(diǎn):輸出電壓隨輸出電流的增大而降低。二.電壓源與電流源的等效變換實(shí)際電源:存在內(nèi)阻,可用理想電源元件和電阻組合表示。等效電壓源:理想電壓源Us和內(nèi)阻Ro串聯(lián);
U=Us-R0I
等效電流源:理想電流源Is和內(nèi)阻Ro并聯(lián)。U=Us-R0I
I=Us/R0-U/R0=Isc-U/R0
兩種等效電源模型對(duì)外電路是等效的。但對(duì)電源內(nèi)部,則是不等效的。兩種等效電源模型可以等效互換,互換時(shí)內(nèi)阻R0是相等的,即:
Is=Us/R0
,
Us=R0Is兩種電源之間的等效互換Us=IsR0內(nèi)阻改并聯(lián)Is=
UsR0
兩種電源模型之間等效變換時(shí),電壓源的數(shù)和電流源的數(shù)值遵循歐姆定律的數(shù)值關(guān)系,但變換過(guò)程中內(nèi)阻不變。bIR0Uab+_US+_aIS
R0US
bIR0Uab+_a
等效互換的原則:當(dāng)外接負(fù)載相同時(shí),兩種電源模型對(duì)外部電路的電壓、電流相等。內(nèi)阻改串聯(lián)變換時(shí)應(yīng)注意:1)兩種模型的極性必須一致,即電流源流出電流的一端必須與電壓源正極端相對(duì)應(yīng)。2)在等效電壓源中,內(nèi)阻R與電壓源串聯(lián);在等效電流源中,內(nèi)阻R與電流源并聯(lián)。3)理想電壓源與理想電流源本身不能等效變換。4)兩種電源模型的變換只對(duì)外電路等效,兩種電源模型內(nèi)部并不等效。5)多個(gè)理想電壓源串聯(lián)時(shí),可用一個(gè)等效的理想電壓源來(lái)代替。多個(gè)理想電流源并聯(lián)時(shí),可用一個(gè)等效的理想電流源來(lái)代替。電壓源串聯(lián):電流源并聯(lián):
理想電壓源US是電壓源模型中內(nèi)阻R0為零特例;理想電流源IS是電流源中內(nèi)阻R0為無(wú)窮大特例。理想電源元件不存在等效互換問(wèn)題。先把電路中電源等效變換的原則給你敘述一下,這樣的題目就很好理解了:1、理想電壓源與理想電流源并聯(lián),等效為理想電壓源;2、理想電壓源與理想電流源串聯(lián),等效為理想電流源;3、理想電壓源Us串聯(lián)電阻R,等效為理想電流源Us/R、并聯(lián)電阻R;4、理想電流源Is1并聯(lián)理想電流源Is2,等效為理想電流源:Is1+Is2;5、理想電壓源Us1串聯(lián)理想電壓源Us2,等效為理想電壓源:Us1+Us2;6、理想電壓源Us并連連電阻R,等效為理想電壓源Us;7、理想電流源Is串聯(lián)電阻R,等效為理想電流源Is?!陨纤械摹暗刃А?,指的是針對(duì)外部電路的“等效”,對(duì)內(nèi)部并不等效。基于以上原則(2、)可以看出,左邊的電路1A串聯(lián)10V,等效為1A電流源,所以Is=1A,R=2Ω?!纠?.3-1】試用電源等效變換方法求圖所示(a)中的電壓及圖(b)中的電流。解:(a)等效電路如圖:
(b)等效電路如圖:利用等效變換法求圖所示電路中的電流I。已知Us1=12V,Us2=36V,R1=2Ω,R2=3Ω,R=6Ω?!纠?.3-2】解:先將電壓源與電阻串聯(lián)的支路變換為電流源與電阻并聯(lián)的支路,變換后的電路如圖1.2-20(b)所示,其中再將圖(b)中并聯(lián)的兩個(gè)電流源用一個(gè)等效電源來(lái)替代,其值為:圖(b)中電阻R1、R2并聯(lián),它們的等效電阻為:簡(jiǎn)化后的電路如圖(c)所示。應(yīng)用分流公式,求得支路電流I為:2-13用等效變換法化簡(jiǎn)圖2-32所示各網(wǎng)絡(luò)。圖2-32(a)圖2-32(b)2-14用電源的等效變換法求圖2-33所示電路中的電流I和電壓U。解圖2-33
任務(wù)2.4戴維南定理的驗(yàn)證戴維南定理概念:任何一個(gè)線(xiàn)性有源二端網(wǎng)絡(luò),對(duì)外電路來(lái)說(shuō),都可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)電阻串聯(lián)的電路模型來(lái)等效替代,該理想電壓源的電壓等于原有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC,電阻等于線(xiàn)性有源二端網(wǎng)絡(luò)去源后變成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Ro。說(shuō)明:當(dāng)去源時(shí),應(yīng)用戴維南定理的步驟將待求支路移去,得有源二端網(wǎng)絡(luò),并求出開(kāi)路電壓將所得有源二端網(wǎng)絡(luò)去源得無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò),求等效電阻根據(jù)已求得的有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uoc和等效電阻Req,構(gòu)成戴維南等效電路,并替代對(duì)應(yīng)的有源二端網(wǎng)絡(luò),畫(huà)出替代后的戴維南等效電路。接上待求支路,計(jì)算待求量。戴維南等效電阻的計(jì)算方法將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的所有獨(dú)立電源置零,使之變?yōu)闊o(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)后,采用電阻串并聯(lián)等效變換、Y-△等效變換等等效變換的方法求得等效電阻。(對(duì)含有受控源的網(wǎng)絡(luò)不適用)將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的所有獨(dú)立電源置零后,在其端口處外施電壓源uS或電流源iS,求得端口電流i或端口電壓u,再用下列式計(jì)算戴維南等效電阻。計(jì)算出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓uoc和短路電流isc,最大功率傳輸定理一個(gè)實(shí)際電源,當(dāng)所接負(fù)載不同時(shí),電源傳輸給負(fù)載的功率就不同,當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí),負(fù)載能從電源獲取最大功率。任何電能傳輸系統(tǒng),其負(fù)載上獲得最大功率的條件是:負(fù)載電阻等于電源的內(nèi)阻(R=Ri),獲得的最大功率為,這種工作狀態(tài)稱(chēng)為負(fù)載與電源匹配。匹配概念負(fù)載獲得最大功率條件:匹配:當(dāng)電路中負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí),負(fù)載上獲得功率最大,此時(shí),稱(chēng)電路達(dá)到匹配。電路匹配時(shí)的功率為電路的效率負(fù)載功率與電源功率的比值當(dāng)電路匹配時(shí),負(fù)載與內(nèi)阻上消耗的功率相等,此時(shí),電路的效率只有50%。1)在電力系統(tǒng)中,由于輸送的功率很大,必須減少內(nèi)阻上的功損耗,電路不希望工作在匹配狀態(tài)。2)在電子電路中,由于信本身功率很小,而要求負(fù)載獲得盡可能大的功率,所以電子電路通常工作在匹配狀態(tài)。應(yīng)用無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò):
二端網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有電源ABAB有源二端網(wǎng)絡(luò):
二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源
戴維南定理中的“等效代替”,是指對(duì)端口以外的部分“等效”,即對(duì)相同外接負(fù)載而言,端口電壓和流出端口的電流在等效前后保持不變。注意:【例2.4.1】如圖所示電路為一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)外接一可調(diào)電阻R,其中US=38V,IS=2
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