图1(b)
Ro= ?
(4) 将Uo、Ro等效为一个电压源,接回负载支路R,如图1(c),测量流过负
载的电流I
图1(c)
I= ?
通过对实验(1)测量,给出原电路的电流I。
再对负载支路开路,求其等效电压Uo;再除去所有电源,求开路电阻Ro;根据实验2、3电路所测得的数据,将原电路等效为一个如图1(c)的电压源,向负载供电,测量此时的电流。再比较原电路和等效电路中的电流。
可以发现,(1)、(4)中得到的电流I是一致的。所以我们可以得出对外电路而言,线性有源二端网络可以用一个理想电压源和其内阻相串联的有源支路来代替。
这是一个特例,但具有普遍意义。早在1883年,法国的戴维南就对上述现象作出了归纳总结,并得出了以他名字命名的定理,即戴维南定理。
2、
戴维南定理:指的是任一线性有源二端网络,对其外电路来说,都可以用一
个电动势为E的理想电压源和内阻为Ro相串联的有源支路来等效代替。又称电压源定理。
其中,E为开路电压Uo,内阻Ro等于网络中所有理想电源均除去时(理想电压源短路,理想电流源开路),二端网络中的等效电阻。
例1:电路如图2,已知E1=4V,R1= R2=2Ω,R=1Ω,试用戴维南定律求I和U
图2
解:用戴维南定理求解,就是将电路等效为电压源电路,然后求所要求的未知量。 (1)将原电路等效为戴维南等效电路,如图2(a)
图2(a)
接下去,我们就是要求出等效电路中的各个参量。
(2)将待求支路断开,求有源二端网络的开路电压Uo,如图2(b)
Uo=[R2/(R1+R2)]*E1=2V
图2(b)
即等效电路中的电源电动势E=UO=2V
(3)求有源二端网络变无源二端网络时的开路等效电阻Ro,如图2(c)
图2(c) Ro= R1∥R2=1Ω
(3)根据戴维南等效电路中,求 I和U I=E/(Ro+ R)=1A U=IR=1V
例2:电路如图3,已知IS=4A,R1= R2=1Ω,R3=1Ω,R=1Ω,试用戴维南定律求I
图3 解:(1)将R支路开路,求有源二端网络的开路电压Uo,如图3(a)
图3(a)
Io=[R1/ [R1+(R2+ R3)]]* IS=1A Uo=Io R3=2V=E
(2)除去电流源(开路),求等效电阻Ro,如图3(b)
图3(b)
Ro=(R1+R2)∥R3 =1Ω (3)等效电压源,求I
I=E/(Ro+R)=1A
例3:电路如图4,已知E1=12V,E2=15V,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,试用戴维南定律求通过电阻R3的电流I。
图4 图4(a) 图4(b)
解:(1)求开路电压,如图4(a) I=(E1+ E2)/(R1+ R2)=3A Uo=-I R2+ E2=6V
(2)求等效电阻Ro,如图4(b) Ro= R1∥R2=2Ω (3)根据等效电压源,求I I=E/(Ro+R3)=1.5A
课堂练习:
第190页9-5、9-6 用戴维南定理求解
要求学生在课堂内完成,当场视察学生的完成情况,对在练习当中出现的共性的问题进行课堂分析,个性的问题单独指导完成。
课堂小结:
1、 任何电路都可以把它看作一个二端网络。
2、 戴维南定理:指的是任一线性有源二端网络,对其外电路来说,都可以用一个电动
势为E的理想电压源和内阻为Ro相串联的有源支路来等效代替。又称电压源定理。 3、 戴维南定理的解题步骤:先断开所求支路,求开路电压;再除去所有电源,求开路 等效电阻;再等效为电压源,接回断开支路,求所求的电压或电流。
作 业:
第192页,9-19、9-20