戴维宁定理的求解步骤

一、概念
任何网络,不管其内部结构简单还是复杂,只要有两个引出端与外电路相连,就叫做二端网络。二端网络根据其内部是否含有电源,可分为有源二端网络和无源二端网络。任一个无源二端网络都可以用一个等效电阻来代替,这个电阻叫做该二端网络的输入电阻,即从两个端点看进去的总电阻,如下图:
无源网络
任何线性有源二端网络都可以根据戴维宁定理化简为一个电压源,如下图,戴维宁定理的内容:一个有源二端网络可以用一个等效电源来代替。
有源网络
简单来说,有源网络就是有电源的网络,无源网络就是没有电源的网络。就像有源滤波器和无源滤波器是一样的,无源滤波器就是用电阻,电容,电感搭建起来的,不需要外加电源,而有源的就是用运放加电阻电容构成的,而运放是需要电源的,所以叫有源滤波器。
二、求解步骤
应用戴维宁定理简化复杂电路,求解某一支路电流的一般步骤如下:
(1)将电路分为有源二端网络和待求支路。
(2)移开待求支路,求出有源二端网络的开路电压u0,则等效电源的电动势e0=u0,等效电源的极性应与开路电压保持一致。
(3)将有源二端网络中所有电动势短接,变为无源二端网络,求出电阻r0,即为等效电源的内阻。
(4)画出有源二端网络的等效电路,并接上待求支路,求出电流。
三、例子
如例图所示电路,已知e1=45v,e2=20v,r1=10ω,r2=15ω,r3=64ω,试用戴维宁定理求解流过r3的电流。
例图
解:
(1)将电路分为有源二端网络和待求支路,如例图(a)所示。
(2)移开待求支路,开路电压u0即等效电源的电动势e0,如例图(b)所示。
开路电压u0
(3)将有源二端网络中所有电动势短接,变为无源二端网络,求出输入电阻r0,即为等效电源的内阻,如图例图(c)所示。
内阻
(4)画出有源二端网络的等效电路,并接上待求支路r3,如例图(d)所示。
求电流i3
注意:
(1)戴维南定理只对外电路等效,对内电路不等效。也就是说,不可应用该定理求出等效电源电动势和内阻之后,又返回来求原电路(即有源二端网络内部电路)的电流和功率。
(2)应用戴维南定理进行分析和计算时,如果待求支路后的有源二端网络仍为复杂电路,可再次运用戴维南定理,直至成为简单电路。
(3)戴维南定理只适用于线性的有源二端网络。如果有源二端网络中含有非线性元件时,则不能应用戴维南定理求解。
(4)戴维南定理和诺顿定理的适当选取将会大大化简电路。

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