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中南大学电工技术教学课件
重点内容
叠加定理、戴维宁定理以及戴维宁定理的应用。
注意:
1 叠加定理除了可用来分析电路,还可用于说明电路分析中其它定理及其它分析方法的原理。
2 戴维宁定理相当于一种寻找含源一端口网络等效电路的办法。
2-3 电阻电路的基本定理
一、齐性原理
在线性电路中,任一支路电流ik 或支路电压uk都是电路中各个独立电源单独作用时在该支路中产生的电流(或电压)之叠加。
注意:
1)适用于线性电路;
2)单独作用是独立电源,不包含受控电源。
3)电流源不作用,开路处理;电压源不作用,短路处理。
4)功率不能用叠加定理,因功率不是电流或电压的一次函数。
在线性电路中,当所有激励(电压源和电流源)都增大或缩小K倍(K为实常数),响应(电压和电流)也将同样增大或缩小K倍,这就是齐性定理。
2.5 叠加定理
二、叠加定理
=
+
U1单独作用
U2单独作用
I1=I1'-I1〃
I2=-I2'+I2〃
I3=I3'+I3〃
已知U1=12V,U2=3V,R1=4,R2=4,R3=4,求I1 ,I2 , I3。
解:
I1=I1'-I1〃=1.75A
I2=-I2‘+I2〃=-0.5A
I3=I3‘+I3〃=1.25A
例
[例]在图示电路中,已知 US=10 V ,IS=2 A ,R1=4 ,R2=1 ,R3=5 ,R4=3 。试用叠加定理求通过电压源的电流 I5 和电流源两端的电压 U6 。
[解]电压源单独作用时
= ( 2 + 1.25 ) A = 3.25 A
= 1 2 - 3 1.25 = -1.75 V
[例]在图示电路中,已知 US=10 V ,IS=2 A ,R1=4 ,R2=1 ,R3=5 ,R4=3 。试用叠加定理求通过电压源的电流 I5 和电流源两端的电压 U6 。
电流源单独作用时
= ( 1.6-1.25 ) A= 0.35 A
= ( 1 1.6 + 3 1.25 ) V = 5.35 V
最后求得
= ( 3.25+0.35 ) A = 3.6 A
= (-1.75 + 5.35 ) V = 3.6 V
[例]在图示电路中,已知 US=10 V ,IS=2 A ,R1=4 ,R2=1 ,R3=5 ,R4=3 。试用叠加定理求通过电压源的电流 I5 和电流源两端的电压 U6 。
2.6 戴维宁定理和诺顿定理
一、含源一端口网络(Ns)的开路电压uoc和等效电阻Req
Ns :含独立电源的一端口网络。
uoc :此电压为含源一端口网络Ns的开路电压。
Req:含源一端口网络Ns对应的无源一端口网络No的等效电阻。此无源一端口网络N0可由电阻和受控源所组成。
No :含源一端口网络Ns去源后变成对应的无源一端口网络。
含源一端口网络Ns去源:电压源短路,电流源开路。
等效电源定理是将有源二端网络用一个等效
电源代替的定理。
有源二端网络
对 R2 而言,有源二端网络相当于其电源。在对外部
等效的条件下可用一个等效电源来代替。
戴维宁等效电源
诺顿等效电源
二、戴维宁定理 (Thevenin’s theorem)
等效电压源
1.开路电压 Uoc:
负载开路后 a 、b两端电压Uoc = Uab 。
2.等效电源的内阻Ro:
将原有源二端网络内部除源(即理想电压源短路,理想电流源开路)后a 、b两端的等效电阻。
求解方法:
已知:U1=12V,U2=3V,R1=4,R2=4,R3=4。试用戴维宁定理求I3。
①断开待求支路求开路电压Uoc:
解:
Uoc= Uab
例
=1.125R2+U2=7.5V
已知:U1=12V,U2=3V,R1=4,R2=4,R3=4。试用戴维宁定理求I3。
②除源(将电压源U1,U2短路)后,求等效内阻Ro:
Ro=R1//R2=2
解:
例
已知:U1=12V,U2=3V,R1=4,R2=4,R3=4。试用戴维宁定理求I3。
③画出等效电路求I3:
解:
Uoc=7.5V
Ro=2
例
三、诺顿定理 (Norton’s theorem)
等效电流源
1.等效电源的短路电流Isc:
负载短路后流过a 、b之间的电流。
2.等效电源的内阻Ro:
除源后a 、b两端的等效电阻。
求解方法:
已知:U1=12V,U2=3V,R1=4,R2=4,R3=4。试用诺顿定理求I3。
①将待求支路短路后求短路电流Isc:
解:
Isc=3A+0.75A=3.75A
例
已知:U1=12V,U2=3V,R1=4,R2=4,R3=4。试用诺顿定理求I3。
②除源(将电压源U1,U2短路)后,
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