有关电路等效?

核心提示所谓等效,是指将电路中某一部分比较复杂的结构用一比较简单的结构替代,替代之后的电路与原电路对未变换的部分(或称外部电路)保持相同的作用效果。[1]人们习惯上常说的等效,主要是对一个线性二端网络而言的。如果两个二端网络的伏安关系完全相同,那么

所谓等效,是指将电路中某一部分比较复杂的结构用一比较简单的结构替代,替代之后的电路与原电路对未变换的部分(或称外部电路)保持相同的作用效果。[1]

人们习惯上常说的等效,主要是对一个线性二端网络而言的。如果两个二端网络的伏安关系完全相同,那么这两个网络是等效的。等效的两个网络内部可以具有完全不同的结构,但对于任意一个外电路,它们具有完全相同的响应。简言之,等效是对网络外端口的等效,对网络内部不等效。在等效条件下,用一个网络替换另一个网络,端口伏安关系不变,称为等效变换。等效变换只适用于线性网络,不适用于非线性网络。[1]

中文名

等效电路[1]

方法

等效电源法、等效电阻法等[2]

作用

等效成具有相同功能的简单电路[3]

优点

简化电路,易于分析[1]

快速

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常用方法

电路图

概念

所谓“等效”,是指在保持电路的效果不变的情况下,为简化电路分析,将复杂的电路或概念用简单电路或已知概念来代替或转化,这种物理思想或分析方法称为“等效”变换。需要注意的是,“等效”概念只是应用于电路的理论分析中,是电工教学中的一个概念,与真实电路中的“替换”概念不同,即“等效”仅是应用于理论假设中,不是真实电路中的“替换”。“等效”的目的是为了在电路分析时,简化分析过程,易于理解的一种电路分析手段。[4]

常用方法

等效电阻法

电阻的串联:[2]

下图(a)所示是n个电阻相串联组成的二端网络,其特点是电路没有分支,流过各电阻的电流相同。根据KVL和欧姆定律有:[2]

Req称为这些串联电阻的等效电阻。显然,串联等效电阻值大于任意一个串联其中的电阻阻值。用等效电阻替代这n个串联电阻的组合,电路被简化为下图(b)。[2]

图(a)和图(b)的内部结构显然不同,但是它们在端钮a、b处的伏安关系却完全相同,即它们互为等效电路,图(b)为(a)的等效电路。[2]

电阻的并联:[2]

下图(a)所示是n个电导(电阻)相并联组成的二端网络,其特点是相并联的各电导(电阻)两端具有相同的电压。根据KVL和欧姆定律则有:[2]

式中Geq称为等效电导,图(b)为(a)的化简等效电路。[2]

等效电源法

一般来说,凡是具有两个出线端的部分电路称为二端网络。网络内部不含电源的称为无源二端网络,如下图(a)所示,网络内部含有电源的则称为有源二端网络,如下图(b)所示。直流无源二端网络可以用一个等效电阻代替,等效电阻可以按电阻串并联等关系化简求得。[3]

对于复杂电路,有时只需要计算电路中某一条支路的电流时,可以将电路中其余部分用一个等效电源代替。如下图(a)所示电路,如果只要求R4支路电流I4时,可以将R4支路划出,把其余部分看作一个有源二端网络,即下图(b)中虚线包围的部分来代替。[3]

由于理想电源元件分为理想电压源和理想电流源,因此,等效电源定理又分为戴维宁定理和诺顿定理。[3]

戴维宁定理

戴维宁定理指出:对外部电路而言,任何一个线性有源二端网络可用一个理想电压源和一个电阻串联的电路模型来等效。这个电路模型称为电压源模型,简称电压源。电压源中理想电压源的电压等于此有源二端网络的开路电压U,与理想电压源串联的电阻等于此有源端网络内部除去电源(即将所有理想电压源短路、所有的理想电流源开路)后,在其端口处的等效电阻R,下图表示了这种等效关系,即图(a)用图(b)等效变换后,使复杂电路简化为单回路电路求解,而U是通过求解有源二端网络的开路电压所得,如图(c)所示,R0是将有源二端网络内部除去电源,成为无源二端网络后所得的等效电阻,如图(d)所示。[3]

诺顿定理

诺顿定理指:对外部电路而言,任何一个线性有源二端网络可以用一个理想电流源与一个电阻并联的电路模型来等效。这个电路模型称为电流源模型,简称电流源。电流源中理想电流源的电流等于此有源二端网络的短路电流Ⅰsc,与理想电流源并联的电阻R0的求法与等效电压源的电阻求法相同。下图表示了这种等效的关系,即图(a)用图(b)等效变换后,使复杂电路简化为简单电路求解,Ⅰsc是通过求解有源二端网络的短路电流所得,如图(c)所示。[3]

由此可见,一个有源二端网络既可用戴维宁定理化为戴维宁定理图(b)所示的等效电压源,也可用诺顿定理化为上图(b)所示的等效电流源,两者对外电路而言是等效的,两者之间可以等效变换,其等效变换的关系是:[3]

什么是等效电源定理?

解:4A电流源并联3Ω电阻,等效为:4×3=12V电压源、串联3Ω电阻;

12V电压源串联2V电压源,等效为12-2=10V电压源;

3Ω电阻串联2Ω电阻,等效为3+2=5Ω电阻;

10V电压源串联5Ω电阻,等效为10/5=2A电流源、并联5Ω电阻;

2A电流源并联4A电流源,等效为:2-4=-2A电流源;

-2A电流源并联5Ω电阻,等效为-2×5=-10V电压源、串联5Ω电阻。

U=-10×5/(5+5)=-5(V)。

证明两电路等效

等效电源定理

所谓的“开路电压”是指:将负载RL从电路上断开后,a、b间的电压;

所谓“除源”是指:假设将有源二端网络中的电源去除(衡压源短路、衡流源开路)。

对于复杂的电路, 不可能用电阻串、并联的方法将电路简化后求解, 因此, 必须利用网络的原理和定理来简化。等效电源定理就是简化线性有源二端网络和分析电路的一个重要定理。凡是具有两个端子的电路, 不管其复杂程度如何, 均称为二端网络; 如果线性二端网络内部含有电源就称为线性有源二端网络Ns。等效电源定理表示为: 任何一个线性有源二端网络, 对于其外部电路来说, 总可以用一个等效电源模型来代替。因为电源模型分为电压源模型和电流源模型两种, 所以相应地等效电源定理也有两个, 一个称为戴维南定理, 另一个称为诺顿定理。

1. 等效电源的概念

在电路分析计算中,往往只研究一个支路的电压、电流及功率。对所研究的支路而言,电路的其余部分便成为--个有源二端网络。为了计算所研究支路的电压、电流及功率,可以把有源二端网络等效为一个电源,即等效电源。

等效电源分为等效电压源和等效电流源。用电压源来等效代替有源二端网络的分析方法称戴维南(代文宁)定理;用电流源来等效代替有源二端网络的分析方法称诺顿定理。

2. 戴维南定理(等效电压源定理)

戴维南定理:任何一个线性含源二端网络N,就其两个端钮a、b来看,总可以用一个电压源--串联电阻支路来代替。电压源的电压等于该网络N的开路电压U0,其串联电阻R0等于该网络中所有独立源为零值时(恒压源短路,恒流源开路)所得网络N0得等效电阻Rab。

由U0和R0串联而成的等效电压源称为戴维南等效电路,其中的串联电阻,在电子电路中常称为"输出电阻",故用R0表示。

应用戴维南定理求解某一支路电流的步骤如下:

① 将电路分为待求支路和有源二端网络。

② 计算有源二端网络的开路电压Uo。

③ 将有源二端网络内独立源零值处理(电压源短路,电流源开路),而保留其内阻,求等效电源的内阻R0 (即两开路端的等效电阻)。

④ 求出待求支路的电流

应用戴维南定理必须注意:

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。

3.等效电流源定理--诺顿定理

诺顿定理:任何一个线性有源二端网络,对其负载来说,都可等效为一个恒流源Is和电阻Rs并联的电路来等效代替。Is等于有源二端网络的短路电流,并联电阻Rs为该网络中所有的独立源置零时,以二端钮处看该网络的等效电阻。

诺顿定理

诺顿定理只适用于线性电路;诺顿定理仅对外电路--负载等效,即计算负载中的电压、电流及功率是等效的。同样,诺顿定理也只适用于局部电路的汁算。当需要计算电路中多处电流、电压时,还是应用网孔电流法和节点电压法分析计算更为方便。

电路电流源等效定理!

不等效。等效的定义为两电路对外呈现电气参数一致。

上图Uab开路电压为20-60=-40V

下图Uab开路电压为204=80V。你未标电流源方向,无法确定正负,但仅绝对值足以说明两电路不等效。

打字不易,如满意,望采纳。

电路学中的戴维宁定理,怎么将一个电路等效为两个电路

等效电流源定理被称为诺顿定理,它和戴维南定理求等效内阻Req的方法是一样的。将所求元件开路(两端设为节点a、b),再将电路内部的所有电压源短路、所有电流源开路: 1、如果内部是纯电阻(或者交流电路中的纯阻抗,也就是不包含受控源):可以使用电阻串并联等方式进行计算,一般电路是没有问题的。如果电路中包含有Y型接法或者三角形接法,就需要使用到Y-△转换的公式,对电路进行变换后,再求出Req=Rab。 2、如果电路内部还包含有受控源:在a(+)、b(-)端外加电压U0,设从a端流入的电流为I0。通过电路的分析,求得U0和I0之间的关系表达式(比例关系),那么Req=U0/I0。

你所问的问题太过含糊。戴维南定理的做法就是将被求元件(或支路)从电路中断开,剩余电路简化的更加简单。通过对剩余电路的计算分析,得到断开的端口处的等效电压Uoc和等效电阻Req,然后将原来的剩余电路用这个Uoc串联Req来代替,从而很简单的计算出被断开元件(或支路)的物理参数(电压、电流、功率等)。

被断开的可以是一个元件、可以是一条支路,也可以是一段电路,只要被断开部分和剩余电路部分之间不存在控制源和受控源的关系即可。本质上,“断开”就是将一个电路等效为了两个电路。

 
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