線性電路問題巧解小結

2022-02-06 06:57:40 字數 2097 閱讀 9223

班級:物本1101 姓名:孫月明學號:201109110023

摘要:由獨立電源電阻元件組成的電路,稱為線性電路。對於一般線性電路的計算基氏方程組可以解決。

但是當電路複雜時,基氏方程組求解工程浩大。本文就基於二端網路下解決複雜線性電路問題的技巧做一總結,歸納出如下定理:疊加定理,替代定理,戴維南定理,諾頓定理,互易定理。

關鍵詞二端網路等效巧解

引言:在展開以上網路定理討論前,有必要介紹若干基本概念。電爐子任意劃出來的有兩個引端的部分叫做乙個二端網路,根據內部是否含源由可分為無源二端網路和有源二端網路。

端壓恆定的電源叫做恆壓源,其實質就是內阻為零。電流恆定的電源稱為恆流源,其實就是內阻無窮大。

一疊加定理

1內容:**性電阻電路中,任一支路電流(或支路電壓)都是電路中各個獨立電源單獨作用時在該支路產生的電流(或電壓)之疊加。

證明:如圖所示電路應用結點法:

解得結點電位:

支路電流為:

以上各式表明:結點電壓和各支路電流均為各獨立電源的一次函式,均可看成各獨立電源單獨作用時,產生的響應之疊加,即表示為:

式中a1,a2,a3 ,b1,b2,b3和c1,c2,c3 是與電路結構和電路引數有關的係數。

2定理的應用舉例

例13.應用疊加定理要注意的問題

1)疊加定理只適用於線性電路。這是因為線性電路中的電壓和電流都與激勵(獨立源)呈一次函式關係。

2)當乙個獨立電源單獨作用時,其餘獨立電源都等於零(理想電壓源短路,理想電流源開路)。

二替代定理

1內容給定任意乙個線性電阻電路,其中第k條支路的電壓uk和電流ik已知,那麼這條支路就可以用乙個具有電壓等於uk的獨立電壓源,或者用乙個具有電流等於ik的獨立電流源來替代,替代後電路中全部電壓和電流均將保持原值。

三戴維南定

1、內容

乙個含獨立電源、線性電阻和受控源的一埠,對外電路來說,可以用乙個電壓源和電阻的串聯組合等效置換,此電壓源的電壓等於一埠的開路電壓,電阻等於一埠的全部獨立電源置零後的輸入電阻。

2、證明

根據替代定理和疊加定理例

四諾頓定理

1內容諾頓定理表述為:任何乙個含源線性一埠電路,對外電路來說,可以用乙個電流源和電導 (電阻)的併聯組合來等效置換;電流源的電流等於該一埠的短路電流,而電導(電阻)等於把該一埠的全部獨立電源置零後的輸入電導(電阻)。以上表述可以用圖4.

13來表示。

圖 4.13 諾頓定理

諾頓等效電路可由戴維寧等效電路經電源等效變換得到。諾頓等效電路可採用與戴維寧定理類似的方法證明。

需要注意的是:

(1)當含源一埠網路a的等效電阻時,該網路只有戴維寧等效電路,而無諾頓等效電路。

(2)當含源一埠網路a的等效電阻時,該網路只有諾頓等效電路而無戴維寧等效電路。

2舉例例4-14  應用諾頓定理求圖示電路中的電流 i 。

例4-14 圖(a)

解: (1) 求短路電流isc,把ab端短路,電路如圖(b)所示,解得:

所以:例4-14 圖(b)

(2) 求等效電阻req ,把獨立電源置零,電路如圖(c)所示。

解得:(3)畫出諾頓等效電路,接上待求支路如圖(d)所示,應用分流公式得:

五互易定理

互易定理表述為:對乙個僅含電阻的二埠電路nr,其中乙個埠加激勵源,乙個埠作響應埠,在只有乙個激勵源的情況下,當激勵與響應互換位置時,同一激勵所產生的響應相同。   互易定理有三種情況:

1) 情況1   對圖 4.18 所示電路取激勵為電壓源,響應為短路電流,則滿足:

當時,有:

圖 4.18

2) 情況2   對圖4.19所示電路取激勵為電流源,響應為開路電壓,則滿足:

當時,有:

3) 情況3   對圖4.20所示電路取圖(a)激勵為電流源,響應為短路電流,取圖(b)激勵為電壓源,響應為開路電壓,則滿足:

當在數值上滿足時,有:

例4-19 圖(a)

解:應用互易定理,把激勵和響應互換得電路圖如圖(b)所示。

例4-19 圖(b)

因此:應用分流公式得:

所以:結束語:疊加定理、戴維南定理、諾頓定理、互易定理這幾個網路定理對於求解較複雜的線性電路很有幫助,應用這些定理能夠達到化繁為簡、事半功倍的目的。

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