"等效电压源"的方法及应用

“等效电压源”的方法及应用

张阿兵

一. 等效电源:一个含有电源的二端网络就可以等效为一个电源(等效电压源)。

戴维南定理(又叫等效电压源定理),这是一个用简单的有源二端网络替换复杂的有源网络的定理,定理内容如下:

一个有源二端线性(电阻)网络可用一个等效电压源来代替(恒压源与一个电阻的串联来等效替换),恒压源的电动势E 等于该网络的开路电压U ,串联电阻的阻值r 等于该网络的输入电阻。 “开路电压”是指将负载从电路上断开后,a 、b 间的电压;

“输入电阻”是指把网络内部所有电动势看作零,但保留其全部电阻,从网络两端点看到的等效电阻; “有源二端网络”是指有两个输出端点的内部含有电源和电阻的电路。

二. 把握等效电源法应用的前提条件

将复杂有源电路转化为等效电路时,等效电源的内电阻

必须是定值的

等效

图1

三.高中阶段根据实际情况,有源二端网络可分为4种基本网络。

1. 电源(电动势E ,内阻r )和一个定值电阻R 串联组成一个等效电源如图2:

根据等效电源定理:等效电源的电动势E 的数值,等于当外电路断开时的路端电压。所以上图中,当AB 外电路断开时没有形成闭合回路;电路中没有电流,电阻R 及内阻r 上都不会分压,所以等效电源的电动势就等于原来电源的电动势。E ' =E

图2

等效电源的内阻r 等于该有源电路除源后的等效的电阻值。我们除去电源(即E =0,不提供电压)只看

AB 间的电阻,r ' =r +R

也可这样理解:(这样讲更符合高中生的知识水平)根据闭合电路欧姆定律,当外电路断开时,其路端电压等于电动势。我们就让上面的组合电源的外电路断开,显然此时它的路端电压就是E ,所以等效电源的等效电动势就是E ' =E ;同理,当外电路短路时,电路中电流达到最大,而电动势和最大电流的比值就是内电阻,可以推得等效电源的内电阻为r ' =r +R 2. 电源和一个定值电阻R 并联组成一个等效电源如图3: 当AB 外电路断开时,E ' =U AB

R

=E R +r

3

rR 除去电源时AB 间是电阻R 和r 并联,所以等效电源的等效内阻为r ' =

R +r

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“等效电压源”的方法及应用

张阿兵

一. 等效电源:一个含有电源的二端网络就可以等效为一个电源(等效电压源)。

戴维南定理(又叫等效电压源定理),这是一个用简单的有源二端网络替换复杂的有源网络的定理,定理内容如下:

一个有源二端线性(电阻)网络可用一个等效电压源来代替(恒压源与一个电阻的串联来等效替换),恒压源的电动势E 等于该网络的开路电压U ,串联电阻的阻值r 等于该网络的输入电阻。 “开路电压”是指将负载从电路上断开后,a 、b 间的电压;

“输入电阻”是指把网络内部所有电动势看作零,但保留其全部电阻,从网络两端点看到的等效电阻; “有源二端网络”是指有两个输出端点的内部含有电源和电阻的电路。

二. 把握等效电源法应用的前提条件

将复杂有源电路转化为等效电路时,等效电源的内电阻

必须是定值的

等效

图1

三.高中阶段根据实际情况,有源二端网络可分为4种基本网络。

1. 电源(电动势E ,内阻r )和一个定值电阻R 串联组成一个等效电源如图2:

根据等效电源定理:等效电源的电动势E 的数值,等于当外电路断开时的路端电压。所以上图中,当AB 外电路断开时没有形成闭合回路;电路中没有电流,电阻R 及内阻r 上都不会分压,所以等效电源的电动势就等于原来电源的电动势。E ' =E

图2

等效电源的内阻r 等于该有源电路除源后的等效的电阻值。我们除去电源(即E =0,不提供电压)只看

AB 间的电阻,r ' =r +R

也可这样理解:(这样讲更符合高中生的知识水平)根据闭合电路欧姆定律,当外电路断开时,其路端电压等于电动势。我们就让上面的组合电源的外电路断开,显然此时它的路端电压就是E ,所以等效电源的等效电动势就是E ' =E ;同理,当外电路短路时,电路中电流达到最大,而电动势和最大电流的比值就是内电阻,可以推得等效电源的内电阻为r ' =r +R 2. 电源和一个定值电阻R 并联组成一个等效电源如图3: 当AB 外电路断开时,E ' =U AB

R

=E R +r

3

rR 除去电源时AB 间是电阻R 和r 并联,所以等效电源的等效内阻为r ' =

R +r

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