『7x24小时有问必答』

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第二章 电阻电路的等效变换

基本等效概念

      如图,左右图两个一端口(两端)网络,端口上的伏安特性(u-i)相同,则称N1与N2为等效电路
      注:对外等效就可以理论替代

电阻的等效变换

电阻串并联

      这些都太简单了,初高中都学过,省去证明过程。

串联电阻

      ① 等效电阻:  
      ② 串联电阻分压,电压与电阻成正比:  
      ③ 总功率等于各用电器功率之和:  

并联电阻

      ① 引入电导:  
      ②  等效电导:  
     (等效电阻:  
  (并联越多,  越大,  越小))
      ③ 并联电阻分流,电流分配与电导成正比:  
      ④ 总功率等于各用电器功率之和:  

惠斯通电桥推论

      如图,桥臂电阻完全对称,c和d点电势相等,可以看作由导线连接,即cd短路
      电势相等,因而cd之间没有电流流过,因此也可以把cd之间看作断路

Δ型与Y型连接的等效变换

      这有两种电路,(a)为Y型连接,(b)为Δ型连接:

Δ变Y

      即用Δ表示Y,
      如由图(b)变(a),

Y变Δ

      即用Y表示Δ,
      如由图(a)变(b),

记忆方法:

      先总结分析一下:
Δ变Y,

Y变Δ,用电导推出

      给一个简单背法:
       Δ变Y,邻乘除和;Y变Δ,积和除对

含源支路的等效变换

理想电源串并联

电源本身的等效

电压源串联电压源
电压源并联电压源
等效电压源的电压 = 各电压源电压的代数和(有正负)
并联的电压源,必须电压大小极性相等,最终电压=其中一个电压源的电压
电流源串联电流源
电流源并联电流源
串联的电流源,必须电流大小方向相等,最终电流=其中一个电流源的电流
等效电流源的电流 = 各电流源电流的代数和(有正负)

特殊对外等效

理想电压源与任意电路并联

      因为电压源可以决定两端的电压,所以,任意如左边那样并联在电压源两端,最终汇总电流为i的电路,都可以对外等效为一个电流为i的单独电压源电路。
      理想电压源和其他并联,等效为去掉其他。
理想电流源与任意电路串联

      因为电流源可以决定该支路的电流,所以,任意如左边那样串联在该支路,最终总电压为u的电路,都可以对外等效为一个电压为u的单独电流源电路。
      理想电流源和其他串联,等效为去掉其他。

实际电源等效变换

实际电源自己的等效变换

      实际的电源有内阻,和上面讨论的理想电源并非完全相同。
      比如举个例子:
      拧钥匙来启动汽车发动机时,会感觉到瞬间全车灯光暗了一下,这是因为启动时工作电流极大,电瓶内阻分压增大,对外输出电压降低。
      因此,电瓶不是一个理想电压源,而是一个拥有内阻的实际电压源,会随着工作电流的增大而减少输出电压。
      实际电流源也是,由于有内阻,会随着两端电压的增大而减少输出电流。
      为了方便研究,我们可以根据真实实验中电源的特性,设计一套等效模型,来表示实际的电流源。
      我们一起来思考一下这个过程,首先我们在“特殊对外等效”那里说了,理想电压源和内阻并联,那这个内阻等效为没有,理想电流源和内阻串联,这个内阻仍然等效为没有。这两种电路都无法把内阻的作用表示出来,所以,我们选择相反的思路——理想电压源和内阻串联、理想电流源和内阻并联来表示实际的电源电路。

      可以看到新的模型就完美符合真实的电源特性。(注:OC是开路,SC是短路)
      所以,一个好的电压源,要求内阻R趋近于0;一个好的电流源,要求内阻R趋近于+∞。

两种实际电源的等效变换

      想要这两个实际电源对外等效,我们通过计算得到换算条件:
      ①   
      ②   
      同时,也要注意,  电流源电流的方向,等效后是电压源电流由负到正

输入电阻

定义

      要理解什么是输入电阻,我们可以举个例子:信号源经过放大电路作用到负载,其中放大电路用一个黑盒来表示。

      输入电阻就是从1的方向看过去,求放大电路左边两个端子(输入端)之间的等效电阻。(输出电阻就是从2的方向看过去,求放大电路右边两个端子(输出端)之间的等效电阻。)

计算

      如何计算两端网络(=一端口网络)的等效电阻?仍然是有三个情况:

两端网络内部只含电阻

      用电阻的等效变换(比如电阻串并联、Δ型与Y型)来计算等效电阻。

两端网络内部含有受控源

      外加电源法求输入电阻:在端口加电压源,求得电流;或在端口加电流源,求得电压。得其比值为输入电阻。

两端网络内部含有电源

      求输入电阻时,如果遇到两端网络中有独立电源,需要在前两者的计算条件下,将内部所有电源置零
电压源 → 短路
电流源 → 开路
      然后按“不含独立源”的情况求解输入电阻。 (注意:受控源保留不动,不能置零。)

      最终附加两道例题:

      我是一只思绪漫游的00后,欢迎关注~

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