一、内容提要:
本章接受一些重要的电路定理,其中有叠加定理(包括齐性定理)、替代定理、戴维宁定理、诺顿定理、特勒根定理、互易定理。还扼要地介绍了有关对偶原理的概念。
二、典型题解析:
例4.1 如图4.1(a)所示电路含有4个独立电源,一个电流控制的受控电压源。求3A独立电流源产生的功率。
分析 若能求得3A电流源两端电压uab,则就可求得它产生的功率。求功率不能应用叠加定理。但求电压 用叠加定理。本题含有多个独立源,若要每个独立源单独作用一次都画分解图,势必画分解图的个数就多。且木题还含有一个受控源。根据“受控源不要单独作用”的劝告,在每一个分解图中还都要保留着受控源。本例目的之一,是告诉读者,对于含有多个独立源的线性电路,在应用叠加定理求解时可以根据电路结构特点、独立源的情况,灵活机动地将独立源分组作用画分解图,这样可以少画分解图使求解过程简单—些,如本题画的分解图如图4.1(b)和(c)所示。
[评注] 受控源在每一分解图中均要保留,且随着分解图中控制量的变化而标注受控源的数值。
例4.2 如图4.2(a)所示电路中,已知u=9V,求电阻R。
分析 先应用替代定理将R用9V 电压源替代,选参考点及设a点、电流i如图4.2(b)所示。再应用节点法求解。
解: 由图4.2(b)所示电路列写节点方程为
[评注] 以上是应用替代定理结合节点法求解的本问题。本问题亦可应用电源互换等效效求解或用戴维宁定理求解,其过程亦简单。若利用电阻串、并联逐次分压得到u用R表示的函数,再令u=9V解得R,则这种求解法,从概念思路上看完全正确,但求解过程却是烦杂的。
例4.3 如图4.3(a)所示电路中,求
(1) RL=1Ω时电流IL。
(2) RL=2Ω时电流IL。
(3) RL=3Ω时电流IL。
分析 遇到负载多次改变求负载上电流或电压的这种题型,作为求解方法的选择,应毫不犹豫地选择戴维宁定理或诺顿定理求解。
解: 自a,b断开待求支路,设开路电压UOC,电流I1,I2,如图4.3(b)中所标。由KVL ,得
[评注] 本电路若选网孔法或节电法求解均需要列写、求解三元联立方程,当每负载变动一次都必须解算一次三元联立方程。如本例。需要解三此三元联立方程组方能解得三种情况时的负载电流IL,与上面的求解过程相比,麻烦得多。若选用诺顿定理求解也没有应用戴维南定理简便。这是因为本问题电路a,b端的短路电流没有a,b端的开路电压容易求取。
例4.4 如图4.4(a)所示电路中,求电压u 。
分析 将1A电流源与4Ω电阻的并联视为待求支路。自a,b断开待求支路并将a,b短接,设isc及各电流参考方向如图4.4(b)。本问题a,b短接时的电流比a,b开路时电压容易求,所以选用诺顿定理求解本问题方便。
[评注] 选择戴维宁定理求解或诺顿定理求解,是依据比较开路电压与短路电流哪一个求取容易来决定。
例4.5 如图4.5(a)所示电路中的NR由线性电阻组成。当
分析 本例题选用特勒根定理求解简单。设条件①对应图4.5(a)所示电路,条件②对应图4.5(b)所示电路。
解: 在图4.5(a)所示电路中,
[评注] 在这里举这个例子并不是强调特勒根定理的重要性。对于未学习过特勒根定理的读者,常常发问这种类型的题目不会做,感到无从下手。举此例也算作答疑。
例4.6 如图4.6(a)所示电路中,负载电阻RL可任意改变。问当RL为何值时其上可获得最大功率?并求出该最大功率PLmax。
分析 选用戴维宁定理、替代定理和最大功率传输定理,结合应用求解本例。
[评注] 注意求解方法的选择。
[评注] 该题是应用戴维宁定理与互易定理相结合来求解的。应用互易定理时应注意的一点是互易前、后的拓扑结构不能变化。
三、习题