戴维宁定理与诺顿定理
戴维宁定理与诺顿定理
上一页 下一页
1. 戴维宁定理
NS
a I + U – b
R0
RL UOC + _
a I + U – b RL
等效电路
等效电路的电阻R0是有源二端网络中所有独立电源 均置零(理想电压源用短路代替,理想电流源用开 路代替)后, 所得到的无源二端网络 a 、b两端之间 的等效电阻。
I U1 U 2 R1 R2 40 20 44 2.5 A
UOC = U2 + I R2 = 20 +2.5 4 = 30V 或: UOC = U1 – I R1 = 40 –2.5 4 = 30V UOC 也可用叠加原理等其它方法求。
上一页 下一页
例1:电路如图,已知U1=40V,U2=20V,R1=R2=4, R3=13 ,试用戴维宁定理求电流I3。 a a + + U1 U2 – – R3 I3 R2 RO I1 R1 I2 R2 R1 b b 解:(2) 求等效电阻R0 将所有独立电源置零(理想电压源用短路代替, 理想电流源用开路代替) R1 R2 R0 2 R1 R2
上一页 下一页
例1:电路如图,已知U1=40V,U2=20V,R1=R2=4, R3=13 ,试用戴维宁定理求电流I3。 a a + + U1 U2 R0 – – R3 I3 R3 I3 + I1 R1 I2 R2 UOC _ b 解:(3) 画出等效电路求电流I3 b
I3
UOC R0 R3
2
( R0 RL )
2
4
R0 RL ( R0 RL )
戴维宁定理及诺顿定理
二、诺顿定理: 任何一个含独立电源、线性电阻和线性受控源的一 端口,对外电路来说,可以用一个电流源和电导的并联 来等效替代;其中电流源的电流等于该一端口的短路电 流,而电阻Ri等于把该一端口的全部独立电源置零后的 输入电导。 a Isc Gi b
a
A
b
可由戴维宁定理等效电路通过电源等效变换证明
例4-7 求如图所示诺顿等效电路。
20 40V +
解:
40 + 40V -
3A
20 Isc 60V +
Isc
Ri
i SC
60 40 40 3 A 20 40 20
i SC 1 A
1 Ri 8 1 1 1 20 40 20
注意:用戴维宁和诺顿定理求解时,必须画出等效电路图
30 5 R0 4.29 Ω 35
i U0 80 5.6 A R0 R 4.29 10
R0 + U0 -
i R
例4-5
14 + 14V -
如图所示电路,求戴维宁等效电路。 i
14 + 7V + 14 u 或 + 14V 14 + 7V -
i
+ u -
解: 列结点电压方程 1 1 14 7 ( )un1 i 14 14 14 14 un1 u
u 10.5 7i
R0 + U0 -
R0 7 U 0 10.5V
例4-6 已知如图,求UR 。(含受控源)
+ – 9V 3 – 6I1 + I1 + 3 UR – Ri + Uo –
+ 3 UR -
戴维宁定理与诺顿定理
戴维宁定理与诺顿定理1、戴维宁定理【戴维宁定理】任意线性有源(含有独立电源)一端口电路N,对外电路而言,总可以等效为一个电压源和一个线性电阻串联的支路(戴维宁支路),其中:电压源电压等于原有源一端口电路的端口开路电压,电阻等于原有源一端口电路独立电源置零后的端口入端电阻,如图1所示。
2、诺顿定理【诺顿定理】任意线性有源(含有独立电源)一端口电路N,对外电路而言,总可以等效为一个电流源和一个线性电阻并联的支路(诺顿支路),其中:电流源的电流等于原有源一端口电路的端口短路电流,电阻等于原有源一端口电路独立电源置零后的端口入端电阻,如图4-3-2所示。
【戴维宁定理和诺顿定理的参数关系】根据戴维宁支路和诺顿支路的互换关系,不难得到在图4-3-1和4-3-2所规定的参考方向下,有。
3、戴维宁与诺顿定理的应用【戴维宁定理和诺顿定理的应用】戴维宁定理与诺顿定理常用来获得一个复杂网络的最简单等效电路,特别适用于计算某一条支路的电压或电流,或者分析某一个元件参数变动对该元件所在支路的电压或电流的影响等情况。
【应用的一般步骤】1. 把代求支路以外的电路作为有源一端口网络。
2. 考虑戴维宁等效电路时,计算该有源一端口网络的开路电压。
3. 考虑诺顿等效电路时,计算该有源一端口网络的短路电流。
4. 计算有源一端口网络的入端电阻。
5. 将戴维宁或诺顿等效电路代替原有源一端口网络,然后求解电路。
【例4-3-1】用戴维宁定理计算当图4-3-3中电阻R分别为,时,流过的电流分别是多少?解(1)计算图4-3-3中端口ab的戴维宁等效电路。
电路原理4.3.1戴维宁定理和诺顿定理 - 戴维宁定理
i
a 等效 Req
NS
b i
+ Uoc
-
a
b
返回 上页 下页
电路定理
ia
证明: NS
+ –u
N'
b
a
NS
+ u
–
i = NS
b
ia
Req
+
+
u
Uoc –
–
b a
+u' –
+
N0 Req
b
N'
a + u'' i –
b
根据叠加定理:当电流源 i为零, u'= Uoc (开路电压)
当网络NS中独立源全部置零 , u"= - Req i
和N2分别用戴维宁等效电路代替,到图(b)电路。
单口N1的开路电压Uoc1可从图(c)电路中求得,
列出KVL方程
Uoc1
=
1
gUoc1
+
2
2 +
2
20
=
3Uoc1
+ 10
解得
Uoc1
=
-10 2
V
=
-5V
返回 上页 下页
电路定理
为求Ro1,将20V电压源用短路代替,得到图(d)电路,
再用外加电压源U 计算电流I的方法求得Ro1。列出
U0
–
b
U0 =0.5I0 103 +I0 103 =1500I0
Req = U0 /I0=1500
解毕!
返回 上页 下页
电路定理
例5: 电路如图 (a)所示,其中g=3S。试求Rx为何
戴维宁定理和诺顿定理的实验报告
戴维宁定理和诺顿定理的实验报告1. 引言戴维宁定理和诺顿定理是电路理论中的两个重要定理,它们可以用来简化复杂的电路分析问题。
本实验旨在通过实际测量和计算,验证戴维宁定理和诺顿定理的正确性,并理解它们在电路分析中的应用。
2. 实验目的- 验证戴维宁定理和诺顿定理的正确性;- 掌握运用戴维宁定理和诺顿定理简化电路分析问题的方法。
3. 实验原理3.1 戴维宁定理戴维宁定理指出,任何线性电路都可以用一个等效电源和一个等效电阻来代替。
等效电源称为戴维宁电流源,等效电阻称为戴维宁电阻。
戴维宁电流源的大小等于戴维宁电阻两端的电压除以电阻本身的值。
3.2 诺顿定理诺顿定理是戴维宁定理的一种特殊情况,即等效电源为电流源。
诺顿定理指出,任何线性电路都可以用一个等效电流源和一个等效电阻来代替。
等效电流源称为诺顿电流源,等效电阻称为诺顿电阻。
诺顿电流源的大小等于诺顿电阻两端的电压除以电阻本身的值。
4. 实验装置和步骤4.1 实验装置本实验所需的主要装置包括直流电源、可变电阻箱、电流表、电压表、万用表等。
4.2 实验步骤4.2.1 利用直流电源、可变电阻箱和电压表搭建一个简单的电路。
4.2.2 测量电路中的电流和电压值,并记录下来。
4.2.3 根据测量结果,计算出电路的等效电流源和等效电阻。
4.2.4 利用戴维宁定理和诺顿定理,将原始电路简化为一个等效电路。
4.2.5 比较简化后的等效电路和原始电路的电流和电压值,验证定理的正确性。
5. 实验结果与分析通过测量和计算,得到了原始电路的电流和电压值,同时计算出了等效电流源和等效电阻。
将原始电路简化为等效电路后,再次测量等效电路的电流和电压值。
通过比较两者的结果,可以发现它们非常接近,验证了戴维宁定理和诺顿定理的正确性。
6. 实验总结本实验通过实际测量和计算,验证了戴维宁定理和诺顿定理的正确性。
戴维宁定理和诺顿定理是电路分析中常用的工具,可以简化复杂的电路分析问题,提高计算效率。
戴维宁定理和诺顿定理实验报告
戴维宁定理和诺顿定理实验报告戴维宁定理和诺顿定理实验报告引言:在物理学领域,有两个重要的定理被广泛应用于电路分析和设计中,它们分别是戴维宁定理和诺顿定理。
本文将通过实验报告的形式,对这两个定理进行探讨和验证。
实验一:戴维宁定理的验证戴维宁定理是电路分析中的重要定理之一,它指出在直流电路中,电流分支与电压分支之间的关系可以通过电流和电压的比值来表示。
为了验证戴维宁定理,我们设计了以下实验。
实验装置:1. 直流电源2. 电阻器3. 电流表4. 电压表5. 连接线实验步骤:1. 将直流电源连接到电路的一端,另一端接地。
2. 将电阻器连接到电路中,形成一个简单的直流电路。
3. 将电流表和电压表分别连接到电路的不同位置,测量电流和电压数值。
4. 记录电流和电压的数值。
实验结果:根据戴维宁定理,我们可以通过电流和电压的比值来计算电阻的阻值。
通过实验测量得到的电流和电压数值,我们可以得出电阻的阻值,并与理论值进行比较。
实验结果表明,实测值与理论值相符,验证了戴维宁定理的准确性。
实验二:诺顿定理的验证诺顿定理是电路分析中另一个重要的定理,它指出在直流电路中,任意两个电路元件之间的电流可以通过等效电流源来表示。
为了验证诺顿定理,我们进行了以下实验。
实验装置:1. 直流电源2. 电阻器3. 电流表4. 连接线实验步骤:1. 将直流电源连接到电路的一端,另一端接地。
2. 将电阻器连接到电路中,形成一个简单的直流电路。
3. 将电流表连接到电路中,测量电流数值。
4. 移除电流表,用一个等效电流源连接到电路中,调整其电流大小与实测值相同。
5. 记录等效电流源的电流数值。
实验结果:根据诺顿定理,我们可以通过等效电流源来表示电路中的电流。
通过实验测量得到的等效电流源的电流数值与实测值相同,验证了诺顿定理的准确性。
讨论:戴维宁定理和诺顿定理在电路分析和设计中起到了重要的作用。
它们使得我们能够通过简化电路的结构和参数,更方便地进行电路分析和计算。
2.3戴维南定理
等效电源定理 戴维宁定用理于什么情况?
诺顿定理
例 以下电路用什么方法求解最方便
?
I1 I2
R1 I6 I4
E2
E1
RR R
I5
-+
E3
I3
提示:直接用基氏定律比较方便。
I4 I5 I1 I6 I2 I3
(2) 一端口等效电阻消耗的功率一般并不等于 端口内部消耗的功率,因此当负载获取最大 功率时,电路的传输效率并不一定是50%;
(3) 计算最大功率问题结合应用戴维宁定理 或诺顿定理最方便.
电路分析方法小结:
电路分析方法共讲了以下几种:
两种电源等效互换
支路电流法
总结 每种方法各有
叠加原理
什么特点?适
(1)将待求支路与原有源二端网络分离,对断开的 两个端钮分别标以记号(如A、B);
(2)应用所学过的各种电路求解方法,对有源二端 网络求解其开路电压UOC; (3)把有源二端网络进行除源处理(恒压源短路、 恒流源开路),对无源二端网络求其入端电阻RAB; (4)让开路电压等于等效电源的US,入端电阻等于 等效电源的内阻R0,则戴维南等效电路求出。此时再 将断开的待求支路接上,最后根据欧姆定律或分压、 分流关系求出电路的待求响应。
进去时各电阻之间的
从a、b两端看进去, R1 和 R2 串并联关系。
并联 R0 =R1//R2 = 4 // 4 = 2
一、戴维宁定理
例1:电路如图,已知E1=40V,E2=20V,R1=R2=4, R3=13 ,试用戴维宁定理求电流 I3 。
a
a
E1
+ –
+ E2–
R3
I1 R1 I2 R2
I3
戴维宁定理和诺顿定理
戴维宁定理和诺顿定理戴维南定理(Thevenin’s theorem):含独立电源的线性电阻单口网络N,就端口特性而言,可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。
电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压uoc;电阻R0是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络N0的等效电阻。
戴维南定理(又译为戴维宁定理)又称等效电压源定律,是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理。
由于早在1853年,亥姆霍兹也提出过本定理,所以又称亥姆霍兹-戴维南...对于含独立源,线性电阻和线性受控源的单口网络(二端网络),都可以用一个电压源与电阻相串联的单口网络(二端网络)来等效,这个电压源的电压,就是此单口网络(二端网络)的开路电压,这个串联电阻就是从此单口网络(二端网络)两端看进去,当网络内部所有独立源均置零以后的等效电阻。
uoc 称为开路电压。
Ro称为戴维南等效电阻。
在电子电路中,当单口网络视为电源时,常称此电阻为输出电阻,常用Ro表示;当单口网络视为负载时,则称之为输入电阻,并常用Ri表示。
电压源uoc 和电阻Ro的串联单口网络,常称为戴维南等效电路。
当单口网络的端口电压和电流采用关联参考方向时,其端口电压电流关系方程可表为:U=R0i+uoc。
戴维南定理和诺顿定理是最常用的电路简化方法。
由于戴维南定理和诺顿定理都是将有源二端网络等效为电源支路,所以统称为等效电源定理或等效发电机定理。
诺顿定理(Norton’s theorem):含独立源的线性电阻单口网络N,就端口特性而言,可以等效为一个电流源和电阻的并联。
电流源的电流等于单口网络从外部短路时的端口电流isc;电阻R0是单口网络内全部独立源为零值时所得网络N0的等效电阻。
诺顿定理与戴维南定理互为对偶的定理。
定理指出,一个含有独立电源线性二端网络N, 就其外部状态而言,可以用一个独立电流源isc 和一个松弛二端网络N0的并联组合来等效。
戴维宁定理和诺顿定理
戴维宁定理和诺顿定理
1 戴维宁定理
戴维宁定理是数学家汤姆森·戴维宁(Thomas Davidet Alain Davie)提出的一个有关不可划分系统的重要概念,是系统理论的基础定理之一。
他的定理强调的是当系统的每个部分处于完整和可更改的状态时,它们将把整个系统从不可再划分进行分割,从而使系统被认为是不可再分割的。
它用来区分一般形式和不可分割形式之间的关系,它的定理是:当一个系统的每一部分是完整的(可更改的)时,它们将把整个系统从不可再划分状态分割出来;但是,如果系统的任意一部分是不可更改的,它将被认为是不可分割的。
戴维宁定理也可用于更改现有系统,可以帮助把它们划分为更加可控制的组件,这有助于在系统推出时获得最佳性能或改善系统稳定性。
2 诺顿定理
诺顿定理是英国数学家约翰·诺顿(John von Neumann)提出的另一个重要定理,在他的重要著作《决策理论》中有精彩的讨论。
他的定理认为,当一个系统的每个部分是完整的,可以控制的,协调的时,它们将使该系统从可再划分变得不可再划分。
诺顿定理也强调了
系统是由可控制的,可调整的组件构成的,而且每个组件可以协调运作以最小化系统的总能耗,同时可以更加有效地运行系统。
诺顿定理也可以帮助系统的设计者更加有效地运用系统的资源,可以更有效地快速解决难题。
它也可以帮助改善和协调系统的性能,同时明确的表示出系统的控制计划。
总之,戴维宁定理和诺顿定理都是系统理论建筑中重要的概念,旨在帮助系统设计者更加有效地理解和利用系统资源,以改善系统性能,可以有效地帮助快速解决系统问题,也可以为系统构建带来一定的帮助。
戴维宁定理和诺顿定理、最大功率传输定理
1A + Isc U
解
––
b–b
本题用诺顿定理求比较方便。因a、b处的短路
电流比开路电压容易求。
①求短路电流Isc
Isc
24 66 66
3
1 2
24 36 36
6
3 3
6
A
3A
返回 上页 下页
②求等效电阻Req
6
6
a
Isc 3A
1A +
4
U
-
3 6 3
6 a Req
b
R1
R1
(6 6
3 3
6)Ω
8Ω
b
Req
R1 2
4Ω
③诺顿等效电路:
U (3 1) 4V 16V
返回 上页 下页
注意
①若一端口网络的等效电阻 Req= 0,该一端口网 络只有戴维宁等效电路,无诺顿等效电路。
②若一端口网络的等效电阻 Req=∞,该一端口网 络只有诺顿等效电路,无戴维宁等效电路。
a
A Req=0
源必须包含在被化简的同一部分电路中。 a
例3-1 计算Rx分别为1.2、
5.2时的电流I。
4 Rx I 6
解 断开Rx支路,将剩余 一端口网络化为戴维 宁等效电路。
6 b 4 10V
+–
返回 上页 下页
+ U2-
4 + 6 + U1 - - Uoc 6 b 4
10V +–
4 + 6 - Uoc
6 b 4
–
+
例3-4 已知开关S
1 A =2A
线性 + S
1 2
2
+ 1A
戴维宁定理和诺顿定理的实验报告
戴维宁定理和诺顿定理的实验报告引言:戴维宁定理和诺顿定理是电路理论中的两个重要定理,它们为我们理解电路的运行原理提供了重要的理论基础。
本实验报告旨在通过实验验证戴维宁定理和诺顿定理,并分析实验结果,以加深对这两个定理的理解和应用。
一、实验目的:本实验的目的是验证戴维宁定理和诺顿定理,并分析实验结果,探讨这两个定理在电路分析中的重要性和应用。
二、实验原理:1. 戴维宁定理:戴维宁定理是电路分析中的重要定理之一,它给出了计算电路中任意两点之间电压的方法。
根据戴维宁定理,我们可以将电路中的电压源和电阻转化为等效的电流源和电阻,从而简化电路分析的过程。
2. 诺顿定理:诺顿定理也是电路分析中的重要定理,它给出了计算电路中任意两点之间电流的方法。
根据诺顿定理,我们可以将电路中的电流源和电阻转化为等效的电压源和电阻,从而简化电路分析的过程。
三、实验步骤:1. 实验准备:准备一块实验板、电压源、电流表和电阻。
2. 实验一:验证戴维宁定理将电压源和电阻连接在实验板上,测量并记录两点之间的电压。
然后根据戴维宁定理,将电压源转化为等效的电流源,再次测量并记录两点之间的电压。
比较两次测量结果,验证戴维宁定理的准确性。
3. 实验二:验证诺顿定理将电流源和电阻连接在实验板上,测量并记录两点之间的电流。
然后根据诺顿定理,将电流源转化为等效的电压源,再次测量并记录两点之间的电流。
比较两次测量结果,验证诺顿定理的准确性。
四、实验结果与分析:根据实验数据计算得出的电压和电流结果与实验测量结果基本一致,验证了戴维宁定理和诺顿定理的准确性。
通过对实验结果的分析,我们可以进一步理解戴维宁定理和诺顿定理在电路分析中的应用。
五、实验结论:本实验通过验证实验结果,证明了戴维宁定理和诺顿定理的准确性和重要性。
这两个定理为我们简化电路分析提供了理论基础,使得电路分析更加简单和高效。
六、实验心得:通过本次实验,我更加深入地理解了戴维宁定理和诺顿定理的原理和应用。
戴维宁定理&诺顿定理
uoc = 2V R = 24Ω eq = 0.059 A
1 PDF created with pdfFactory Pro trial version
求短路电流isc
A
R1 C R3
U
R2 D isc R4
R1 C R31
补例2
4I1 I-5I1 50Ω 50Ω I-I1 100Ω
I I1
②求等效电阻Req
50Ω I1 50Ω RL + 100Ω 40V 50V + – –
50 ( I − 5I1 ) + 50 ( I − I1 ) = 100I1
U
Req = U / I = 25Ω
I = 4 I1 U = 100 I 1 = 25 I
10Ω I1 = I 2 = I 2 I + I1 I2 U = 10I + 20 × I / 2 = 20I U + U 20 Ω U U R – Req = = 20Ω _R 20 I b ③由最大功率传输定理得:
a
R L = Req = 20 Ω 时其上可获得最大功率
Pmax =
2 U oc 60 2 = = 45 W 4 R eq 4 × 20
4 PDF created with pdfFactory Pro trial version
§4-4 最大功率传输定理
1Ω 2i 4Ω 4V Req 4Ω 1Ω
i
问RL为何值 时获得最大 功率,并求 RL此最大功率
Req
i
RL
L
PL = i 2 RL uoc R = − Req + R L L 2 uoc R L = ( Req + R L ) 2
[电路分析]戴维南定理和诺顿定理
戴维南定理和诺顿定理一、戴维南定理出发点:对于一个复杂的含有独立源的电路,如果只要计算某条支路上的电压和电流,那么就可以把电路分解成两个部分,把该条支路作为一个部分,把电路的其余部分作为另一个部分,并用一个含源二端网络 Ns 来表示。
试图找到一个简化的等效电路去替换 Ns ,则该支路上的电压和电流的计算就会简单得多。
1 、戴维南定理图 4.3-1 ( a )中, Ns 是含源二端网络,欲计算电阻 R 的端电压 u 和端电流 i 。
根据替代定理,可以用一个电流为 i 的理想电流源去替代外电路,如图 4.3-1 ( b )所示,替代之后,电路中其他支路上的电压和电流则保持不变。
用叠加定理计算 a 、 b 端钮的电压 u 。
当含源二端网络 Ns 中的独立源单独作用时,外部的电流源 i 应视为开路,这时的电路如图 4.3-1 ( c )所示。
显然,这时的端钮电压就是含源二端网络 Ns 的开路电压。
当外部的电流源 i 单独作用时,把含源二端网络 Ns 中的所有独立源都视为 0 ,这时Ns 中只剩下线性电阻和线性受控源等元件,没有独立源,成为一个无源二端网络,用 N 表示,其电路如图 4.3-1 ( d )所示。
显然,无源二端网络 N 可以等效为一个电阻,这个电阻称为含源二端网络 Ns 的等效内阻用 Ro 表示。
这时电阻的端电压为。
根据叠加定理,得图 4.3-1 ( a )电路中电阻的端电压为戴维南定理(Thevenin's theorem ):对于一个线性的含源二端网络,对外电路而言,它可以用一个理想电压源和一个内阻相串联的支路来等效,这条支路称为戴维南等效支路,又称戴维南模型。
其中,等效电压源的电压为该含源二端网络的开路电压,等效内阻为该含源二端网络中所有独立源都取 0 时的等效电阻。
2 、戴维南模型参数的计算1 、电压的计算先画出含源二端网络 Ns 开路时的电路,然后再计算开路电压。
2 、等效内阻的计算( 1 )如果无源二端网络 N 中没有受控源,可以用电阻网络的等效方法,如电阻的串、并联方法等。
[电路分析]戴维南定理和诺顿定理
戴维南定理和诺顿定理一、戴维南定理出发点:对于一个复杂的含有独立源的电路,如果只要计算某条支路上的电压和电流,那么就可以把电路分解成两个部分,把该条支路作为一个部分,把电路的其余部分作为另一个部分,并用一个含源二端网络 Ns 来表示。
试图找到一个简化的等效电路去替换 Ns ,则该支路上的电压和电流的计算就会简单得多。
1 、戴维南定理图 4.3-1 ( a )中, Ns 是含源二端网络,欲计算电阻 R 的端电压 u 和端电流 i 。
根据替代定理,可以用一个电流为 i 的理想电流源去替代外电路,如图 4.3-1 ( b )所示,替代之后,电路中其他支路上的电压和电流则保持不变。
用叠加定理计算 a 、 b 端钮的电压 u 。
当含源二端网络 Ns 中的独立源单独作用时,外部的电流源 i 应视为开路,这时的电路如图 4.3-1 ( c )所示。
显然,这时的端钮电压就是含源二端网络 Ns 的开路电压。
当外部的电流源 i 单独作用时,把含源二端网络 Ns 中的所有独立源都视为 0 ,这时Ns 中只剩下线性电阻和线性受控源等元件,没有独立源,成为一个无源二端网络,用 N 表示,其电路如图 4.3-1 ( d )所示。
显然,无源二端网络 N 可以等效为一个电阻,这个电阻称为含源二端网络 Ns 的等效内阻用 Ro 表示。
这时电阻的端电压为。
根据叠加定理,得图 4.3-1 ( a )电路中电阻的端电压为戴维南定理(Thevenin's theorem ):对于一个线性的含源二端网络,对外电路而言,它可以用一个理想电压源和一个内阻相串联的支路来等效,这条支路称为戴维南等效支路,又称戴维南模型。
其中,等效电压源的电压为该含源二端网络的开路电压,等效内阻为该含源二端网络中所有独立源都取 0 时的等效电阻。
2 、戴维南模型参数的计算1 、电压的计算先画出含源二端网络 Ns 开路时的电路,然后再计算开路电压。
2 、等效内阻的计算( 1 )如果无源二端网络 N 中没有受控源,可以用电阻网络的等效方法,如电阻的串、并联方法等。
戴维宁和诺顿定理实验报告
戴维宁和诺顿定理实验报告戴维宁和诺顿定理是电路分析中非常重要的基本定理之一。
本次实验目的是验证戴维宁和诺顿定理,了解这两个定理的应用。
实验原理:1、戴维宁定理戴维宁定理是说:在一组电阻、电流源、电压源组成的线性网络中,任何两点间的电阻都可以看做是一个电动势源和一个电阻串联形成的等效电路。
这个电动势源的大小等于两点间的开路电压,而串联的等效电阻等于两点间的总电阻。
2、诺顿定理实验步骤:1、搭建电路,接线如图所示。
2、用万用表分别测量R1和R3的电阻值,分别记为R1值和R3值。
3、分别移去电压源和电流源,留下待测电阻。
4、用万用表测量待测电阻两端的开路电势Uoc。
6、求解待测电阻的等效电路:(1)计算待测电阻R2的值,R2 = Uoc/Isc。
(2)用测量得到的R1、R2、R3计算出电流源In和并联电阻Rn,In = Isc,Rn = (R1×R2)/(R1+R2)+R3。
7、检验等效电路的正确性:(1)用等效电路计算两端开路电势Uoc'。
(3)用等效电路计算两端任意情况下的电势差和电流大小。
(4)将等效电路和实际电路分别测量待测电阻的电阻值,比较两者是否一致。
实验结果:1、测量得到R1的阻值为:2.981kΩ;测量得到R3的阻值为:1.014kΩ。
2、分别移去电压源和电流源,留下待测电阻,测量其两端的开路电势Uoc为:2.86V;电路的电流Isc为:1.125mA。
3、根据戴维宁定理计算可得,在两端口之间插入一个等效的电动势源,其大小为开路电势Uoc,电动势方向从高电势到低电势,大小为2.86V。
同时,在这个等效电路中串联上一个等效电阻,大小为待测电阻的阻值R2,计算得到R2 = Uoc/Isc = 2.549kΩ。
5、用等效电路计算得到两端开路电势Uoc' = 2.86V,两端短路电流Isc' =1257.46μA。
6、将等效电路和实际电路分别测量待测电阻的电阻值,实验测量值R2实为2.554kΩ,理论计算值为2.549kΩ;等效电路中的并联电阻Rn实验测量值为1.139kΩ,理论计算值为1.143kΩ。
2.6戴维宁定理与诺顿定理讲解
22 44 R0 3 2 2 2 44
1、求开路电压
a 2
b
4
4
3、将待求支路接 入 等效电阻
R=1 R=3 R=5
10 6 I 4A 31
10 6 I 2.67 A 3 3
10 6 I 2A 35
总结:解题步骤: 1、断开待求支路 2、计算开路电压U oc 3、计算等效电阻R0 4、接入待求支路求解
例2-14 求所示电路的戴维宁等效电路
1 + 2V – 2 3Uo 2
+ Uo –b
a
1 + 2V – 2
加压求流 – + a + 2 6Uo I+ U Uo 6U – – b a – 0.53 – 0.267V b
[解] U U 6U 2 1 2 oc o o
4 5U 15 + 5U o I U – 3 2 8 4 2 U o -0.267V 3 15 U Ro 0.53 U oc 0.267 V I
3
a 2.5 k 14 mA b
I2
[解] 1. 求Uoc I2 = I1+ IC =1.75 I1 列KVL方程: 5 10 2. 求 Isc 5 I 1 + 40V – 20k
3
I1 20 10 I 2 40
3
I1 = 10 mA
Uoc 20 10 I 2 35 V
例2-13 求 R 分别为1、3 、5 时R支路的电流。 – 6V + R – 6V + R
2 + 12V – [解 ] 2 + 8V – a 4A
实验八 戴维南定理和诺顿定理
实验八戴维南定理和诺顿定理一、实验目的1.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性,加深对两个定理的理解。
2.掌握含源二端网络等效参数的一般测量方法。
3.验证最大功率传递定理。
二、原理说明戴维南定理与诺顿定理在电路分析中是一对“对偶”定理,用于复杂电路的化简,特别是当“外电路”是一个变化的负载的情况。
在电子技术中,常需在负载上获得电源传递的最大功率。
选择合适的负载,可以获得最大的功率输出。
1.戴维南定理任何一个线性有源网络,总可以用一个含有内阻的等效电压源来代替,此电压源的电动势Es等于该网络的开路电压Uoc,其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接,理想电流源视为开路)时的等效电阻。
2.诺顿定理任何一个线性含源单口网络,总可以用一个含有内阻的等效电流源来代替,此电流源的电流Is等于该网络的短路电流Isc,其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。
Uoc、Isc和Ro称为有源二端网络的等效参数。
3.最大功率传递定理在线性含源单口网络中,当把负载RL以外的电路用等效电路(Es+Ro或Is∥Ro)取代时,若使R L=Ro,则可变负载R L上恰巧可以获得最大功率:P MAX=I sc2.R L/4=Uoc2/4RL (1)4.有源二端网络等效参数的测量方法⑴开路电压Uoc的测量方法①直接测量法直接测量法是在含源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc,如图8-1(a)所示。
它适用于等效内阻Ro较小,且电压表的内阻Rv>>Ro的情况下。
②零示法在测量具有高内阻(Ro>>Rv)含源二端网络的开路电压时,用电压表进行直接测量会造成较大的误差,为了消除电压表内阻的影响,往往采用零示测量法,如图8-1(b)所示。
零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较,当稳压电源的输出电压Es与有源二端网络的开路电压Uoc相等时,电压表的读数将为“0”,然后将电路断开,测量此时稳压电源的输出电压,即为被测有源二端网络的开路电压。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
a
IG
R0 R0 RG
I SC
ISC
R0 RG
IG
5 .8
0 . 345
5 .8 10
0 .126A
b
上一页 下一页
3.最大功率传输定理
对于给定的线性有源二端网络,其负载获得最大
功率的条件是负载电阻等于二端网络的戴维宁(诺顿)
等效电阻,即RL=R0 。
aI
+
NS
U –
RL
b 等效电路
R0 +
负载获得功率 电源供出功率
100
0
0
(4)一般在通信系统中,强调最大功率接收; 在电力系统中,强调传输效率。
上一页 下一页
总结:
aI
#43;U
RL
aI +
戴维宁定理 UOC _
–
NS
U –
RL
b aI
诺顿定理
b
+
R0
UOC ISC
ISC
R0 U
RL
– b
2: 当RL=R0负载获得最大功率
PL max
RL 2(R0 RL )4
RL )
U2 OC
R0 RL ( R0 RL )3
令
dPL 0得
dRL
R0 RL
R0 +
UOC _
所以当 R0 RL 有极值
aI
+
U
RL
–
b
上一页 下一页
又因为
不讲要求思考
d 2 PL dRL2
RL R0
UOC2
4R0 2RL (R0 RL )4
RL R0
的电流IG。
a IG G RG
b
+ US–
有源二端网络
上一页 下一页
解: (1) 求短路电流ISC
a
I1
I3
I2
ISC
I4
I
b
R =(R1//R3) +( R2//R4 ) = 5. 8
I US 12 2 . 07A R 5.8
+ US–
I1
R3 R1 R3
I
10 10
5
2
.
07
1.
38
UOC2
2R0 (2R0 )2
0
所以此值为最大值,且
Pmax
UOC2
RL (R0 RL )
RL R0
U2 OC
4R0
[证毕]
上一页 下一页
讨论
不讲要求思考
(1)最大功率传输定理是以UOC, R0固定为前提。
(2) 负载获得最大功率时,电源功率的传输效率 并不是最大。
(3)电源功率的传输效率
aI
+
+
NS
U –
RL
R0
+U
UOC _
–
RL
b
b
等效电路
等效电路的电压UOC是有源二端网络的开路电压,即
将负载RL断开后 a 、b两端之间的电压。
上一页 下一页
1. 戴维宁定理
aI
+
NS
U –
RL
b
R0 +
UOC _
等效电路
aI
+
U
RL
–
b
等效电路的电阻R0是有源二端网络中所有独立电源 均置零(理想电压源用短路代替,理想电流源用开
+
U RL
–
R0
b
[证毕]
aI
+ U1 –
b
IS U1= - IR0
上一页 下一页
例1:电路如图,已知U1=40V,U2=20V,R1=R2=4,
R3=13 ,试用戴维宁定理求电流I3。
a
U1
+ –
+ U2–
R3
I1 R1 I2 R2
I3
U1
+ –
R1
+ U2– I
a +
R2
UOC –
b
b
解:(1) 断开待求支路求开路电压UOC
A
1 I2 I4 2 I 1 . 035 A
ISC = I1 – I2 =1. 38 – 1.035=0. 345A
或:ISC = I4 – I3
上一页 下一页
(2) 求等效电路的电阻 R0 a R0 =(R1//R2) +( R3//R4 ) = 5. 8
R0
b (3) 画出等效电路求检流计中的电流 IG
2 I1
解:(1) 断开待求支路求开路电压UOC
b
UOC = 10 – 3 1 = 7V
解得:I1 = 1. 4 A
(2) 求等效电阻R0
a + U – b 1
I
+ _ -2I
U= 2I + I= 3I R0 =3
上一页 下一页
应用戴维宁定理应注意的问题:
1. 有源二端网络的选取。 2. 开路电压UOC的求法。
a
U1
+ –
+ U2–
R3
I1 R1 I2 R2
I3
R1
a R2 RO
b
b
解:(2) 求等效电阻R0 将所有独立电源置零(理想电压源用短路代替,
理想电流源用开路代替)
R0
R1 R1
R2 R2
2
上一页 下一页
例1:电路如图,已知U1=40V,U2=20V,R1=R2=4,
R3=13 ,试用戴维宁定理求电流I3。
等效电路的电阻R0等于有源二端网络中所有电源 均置零(理想电压源用短路代替,理想电流源用开
路代替)后,所得到的无源二端网络 a 、b两端之
间的等效电阻。
上一页 下一页
戴维宁定理证明改为诺顿定理证明-a---I---作业1
a I 替代定理
+
+
NS
U –
RL
NS U –
叠加定理
IS
b
b
aI
a
U=UOC+U1=UOC -IR0
UOC _
aI
+
U
RL
–
b
此时称为最大功率匹配或负载与电源匹配。
?思考的问题是:
证明RL=R0及讨论电源功率的传输效率。 -------作业2
上一页 下一页
[证明]
不讲要求思考
PL
I 2 RL
( UOC R0 RL
)2 RL
U2 OC
( R0
RL RL )2
dPL dRL
UOC2
( R0
RL )2 ( R0
I U1 U2 40 20 2.5 A
R1 R2 4 4
UOC = U2 + I R2 = 20 +2.5 4 = 30V
或: UOC = U1 – I R1 = 40 –2.5 4 = 30V
UOC 也可用叠加原理等其它方法求。
上一页 下一页
例1:电路如图,已知U1=40V,U2=20V,R1=R2=4, R3=13 ,试用戴维宁定理求电流I3。
路代替)后, 所得到的无源二端网络 a 、b两端之间
的等效电阻。
上一页 下一页
戴维宁定理证明:
a I 替代定理
+
NS
U –
RL
b
aI
+ NS U
–
b aI
叠加定理
IS a
U=UOC+U1=UOC -IR0
+ N0 U1
–
IS + NS
+ UOC
–
aI
b
b
外部独立源作用 内部独立源作用
R0 +
UOC _
3. 等效电阻R0的求法。
4. 画出等效电路。
上一页 下一页
2. 诺顿定理
任何一个线性有源二端网络都可以用一个电流
为ISC 的理想电流源和内阻 R0 并联的电路来等效代
替。
aI
aI
+
+
NS
U –
RL
ISC
R0
U –
RL
b 等效电路
b
等效电源的电流 ISC 就是有源二端网络的短路电流, 即将 a 、b两端短接后其中的电流。
b 有源二端网络
上一页 下一页
无源 二端 网络
有源 二端 网络
a a
R0
b
b
+
a
_ UOC
R0
a
b
a
b
ISC R0
b
无源二端网络可 化简为一个电阻
戴维宁定理
诺顿定理
上一页 下一页
1. 戴维宁定理
任何一个线性有源二端网络都可以用一个电压
为UOC 的理想电压源和一个电阻 R0串联的等效电路
来代替。
aI
§4-3 戴维宁定理与诺顿定理
上一页 下一页
4-3戴维宁定理与诺顿定理
二端(一端口) 网络的概念: 二端网络:具有向外引出一对端子的电路或网络。 无源二端网络:二端网络中没有独立电源。 有源二端网络:二端网络中含有独立电源。
R1 R2
a
+
R4
E
IS
–
R3
+ E
– R2 R1
a
IS
R3
b 无源二端网络
+ N0 U1
–
IS + NS
+ UOC
–
aI
b
b
外部独立源作用 内部独立源作用