当前课程知识点：电工电子技术 > 1 电路的基本定律与分析方法 > 1.3 电路的分析方法 > 13-电源等效定理
大家好
今天我们来学习电源等效定理
首先我们来建立一个概念二端网络
所谓二端网络是指具有两个出线端的部分电路
比如说我们来看这两个电路
那么我们把这一部分电路看成一个整体
它就是一个二端网络
在看这个电路
我们把看成一个整体
它也是一个二端网络
那么大家比较一下
这两个二端网络有什么区别呢
有的同学可能发现对于二段网络来说它没有电源
而对于二端网络内部却存在电源
因此我们说二端网络称为叫无缘二端网络
也就是二端网络中不含独立电源
那么如果二端网络中还有独立电源的
我们称为叫有源二端网络
好了
对于这种无缘无故断网络来说
求解起来非常容易
我们只需要用电阻串并联的方法把它等效成
一个电阻即可
而对于这样一个有源二端网络
我们如何处理
实际上对于电阻R5这一个有源二端网络就
相当于一个电源
因此只要我们想办法把它变成一个电源
问题就解决了
好
我们说我们的电源等效定理就包括两个部分
对于一个电源来说
它的形式可能是电压源
这称为戴维宁定理
当然也可能是电流源
这称为诺顿定理
这两个定理就是我们说电源等效定理
首先我们来看戴维宁定理
所谓戴维宁定理是说对外电路来说
任意线性有源二端网络都可以用一个等效的
电压源模型来替代
也就是用一个实际的电压源来取代它
那么如果一个线性有源二段网络用一个电压源
去替代代同样的电阻
R在R上得到的电流应该是一样的
也就是I=I’
我们称这里的等效是指对端口外等效
好
那么下面我们的任务就来分析一下
到底电压源里头的参数是如何决定的
首先我们来看对于线性有源二端口网络来说
它的开路电压实际上就是等于我们电压源的
电源电动势E因为当外电路开路时
电路中没有电流
而内阻上没有电压
将因此这两端的电压就是电源电动势
我们有E等于U0，UO指的开路电压
那么对于内阻R0来说
则是把有源二端网络所有独立元至零时相应
无缘二端网络的等效内阻
这样我们就知道了电压源的参数
好了
接下来我们来看一个例子
大家请看这样一个电路
如果我要求这条支路上的电流应用戴维宁定理
如何求解
那么首先我们先把待求支路把它断开
剩下的这一个部分就是一个有源二端网络
那么对于有源二端网络
我们来求它等效电压源的模型
首先我们来看
先求它的开路电压
对于开路电压求取的时候
大家请注意
这个电路有三条支路
但是只有两个节点
所以我们说非常适合应用节点电压法
如果应用节点电压法
我们求得开路电压uo等于12V
接下来我们来求等效内阻
等效内阻
我们说是把这个有源二端网络里头的独立电源都置零
所谓置零，电流源断开
电压源短路
那么可以看到从端口看进去
它的等效内阻就是4Ω跟6Ω的并联值得到24Ω
好了
这样我们得到了电压源模型里头的参数
这样一等于12V
R0等于24Ω
接下来我们把待求支路带入我们的等效电路中
从而求取最终的电流I等于2A
整个过程就把戴维宁等效定理应用了
好
那么我们在这里头给大家强调一点
关于等效内阻的求解
在刚刚的电路中
我们是应用简单的电阻串并联进行求解的
对于这样的一个电路求解起来并不复杂
但是再来看这个电路
如何从端口看进去
求得它的等效电阻
那么这个电路非常复杂
我们就采用一个较为简单的方法称为开路短路法
那么所谓开路是指线性有源二端网络的开路电压
而所谓短路则是指短路的短路处电流
我们用开路电压Uo表示用短路电流IS表示
这样我们可以得到等效的内阻
就是开路电压除以短路电流
比如说这里开路电压就等于电源电动势
而短路电流我们可以得到IS是等于E除以R0
因此我们可以得到R0等于Uo比上IS这是
等效内阻用开路短路法去求解的过程
实际上我们在实验过程中正是应用了这种方法
一般我们是在这样的一个有源二端网络上去
并联一个电压表
串联一个电流表
这两个表头的读数相除
就得到了我们的等效的内阻R0
好
那么到目前为止
我们把戴维宁定理解决完了
当然我们这里是用电压源来代替的
除了电压源以外
我们知道电源还有一种电流源的形式
这个就称为叫诺顿定理
那么实际上诺顿定理是说
对外电路来说
任意线性有源二端网络都可以用一个等效的
电流源模型来替代
当然在负载上等效之后得到相同的电流I对于
诺顿定理中电流源模型参数IS和R0的求解
方法跟电压源非常类似
IS我们可以看到
如果我们把输出端把它短路得到的电流就是IS
因此我们说等效电流源的电流IS就是
有源二端网络出现端短路电流
那么对于内阻来说
求解方法就完全相同了
实际上我们说戴维宁定理和诺顿定理的互换
体现了等效电源电压源和电流源的等效变换
等效变换的条件就在于E等于R0乘IS或者
IS等于E比上R0
当然对于电压源和电流源他们的内阻应该是一样的
所以在这里我们只需要先掌握戴维宁定理
应用等效变换
得到诺顿定理即可
对于电源等效定理来说
它适用的范围是说适用于复杂电路中
只需计算一条支路电压或电流的电路
这样大家就可以根据电路特点
选择合适的方法进行求解
好了
今天这次课讲到这儿
谢谢大家
-1.1 电路的基本概念
-1.2 基尔霍夫定律
-1.3 电路的分析方法
--9-支路电流法
--10-节点电压法
--12-叠加原理
--14-电位的计算
-1 电路的基本定律与分析方法
-2.1 换路定则及初始值的确定
-2.2 RC电路的暂态过程
-2.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法
-2.4 RL电路的暂态过程
-2.5 一阶电路的脉冲响应
-2 电路的暂态分析
-3.1 正弦交流电的基本概念
-3.2 单一参数的正弦交流电路
-3.3 简单正弦交流电路的分析
-3.4 电路的谐振
-3 交流电路
-4.1 三相电源
--36-三相电源
-4.2 三相电路中负载的连接
-4.3 三相电路的功率
-4.4 安全用电技术
-4 三相电路
-5.1 半导体基础知识
-5.2 半导体二极管
-5.3 稳压二极管
--44-稳压二极管
-5.4 半导体三极管
-5.5 场效应管
--46-场效应管
-5.6 光电器件
--47-光电器件
-5 常用半导体器件
-6.1 基本放大电路的组成及工作原理
-6.2 基本放大电路的分析
--54-图解法
-6.3 常用基本放大电路的类型及特点
--6 基本放大电路--6.3 常用基本放大电路的类型及特点
-6.4 实用放大电路
-6 基本放大电路
-7.1 集成运算放大器
-7.2 放大电路中的负反馈
--61-反馈的概念
-7.3 集成运算放大器的线性应用
--7 集成运算放大器及其应用--7.3 集成运放的线性应用
-7.4 集成运算放大器的非线性应用
-7.5 集成运算放大器的应用举例
--7 集成运算放大器及其应用--7.5 集成运放的应用举例
-7 集成运算放大器及其应用
-8.1 整流电路
-8.2 滤波电路
-8.3 稳压电路
-8 半导体直流稳压电源
-9.1 数字电路概述
-9.2 逻辑代数与逻辑函数
--79-逻辑代数
-9.3 逻辑门电路
-9.4 组合逻辑电路的分析与设计
-9.5 常用的组合逻辑模块
--87-加法器
--88-编码器
--89-译码器
--90-显示译码器
-9.6 设计应用举例
-9 门电路与组合逻辑电路
-10.1 双稳态触发器
--93-RS触发器
-10.2 寄存器
-10.3 计数器
--97-异步计数器
--98-同步计数器
-10.4 中规模集成计数器组件及其应用
--10 触发器与时序逻辑电路--10.4 中规模集成计数器组件及其应用
-10 触发器与时序逻辑电路
