电路考研复习大纲(第一部分)1.上课讲义
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电路考研复习大纲
第一部分、直流电路
一、基本概念和基本定律
1、电压、电流的参考方向
电压、电流任意指定的方向。
电路中所标的电压、电流方向都是参考方向。
关联参考:当电流的参考方向从参考电压的正极流入时,为关联参考,否则为非关联参考
2、功率
若电压、电流取关联参考,,
若电压、电流取非关联参考,,
,吸收功率,为负载;,发出功率,为电源。
3、基尔霍夫定律
KCL KVL
在集总电路中,不管是线性元件,还是非线性元件,是时变元件还是非时变元件,KCL、KVL都适应。
4、等效变换
端口向外部有两个引出端扭且两个端扭上的电流同一电流,这样两个端扭即构成电路的一个端口。
相应电路即为一端口电路。
等效电路如果两个一端口电路和内部结构和参数完全不同,但它们有相同的端口关系,则两个一端口电路和外部电路是等效的。
电路等效变换在保持端口关系不变情况下,把电路变换为
,或电路变换为。
(1)电阻等效变换
①电阻串、并联两个电阻的并联的等效电阻和分流公式
②等效变换(特别是三个相等电阻情况)
(2)电源等效变换
①几个电压源串联可以等效成一个电压源;几个电流源并联可以等效成一个电流源。
②电压源等效为电流源
电流源等效为电压源
注意:①电压源的方向与电流源的方向是相反的。
②电源等效变换时控制量不能消失。
5、回路(网孔)电流法
以假想的回路(网孔)电流为变量列方程求解的方法。
在列方程时应注意:
(1)回路(网孔)电流方程的标准形式(以三个回路为例)
式中为第回路的自电阻,为第回路与第个回路的互电阻。
为第回路(网孔)上的电压源的电压的代数和。
(2)自电阻为正;
互电阻:当两个回路(网孔)电流方向相同时,为正;
当两个回路(网孔)电流方向相反时,为负;
当两个回路(网孔)不相邻,或相邻但没有公共电阻时,
为0。
(3) 回路(网孔)上电压源电压的正负:电压源的电压与回路(网孔)电流方向相同时,取负值;相反时,取正值。
(4)受控源可以作为独立电源处理,控制量应用回路(网孔)电流来表示。
(5)无伴电流源存在时,可以选择无伴电流源的电流作为回路(网孔)电流,该电流源只能出现在一个回路(网孔)中。
6、结点电压法
在电路中任选一结点为参考点,其电位为零。
其它结点为独立结点。
独立结点与参考结点间电压为结点电压。
以结点电压为变量列方程求解的方法为结点电压法。
在列方程时应注意:
(1)结点电压方程的标准形式(以三个结点为例)
式中为自电导,为互电导。
为注入第结点的电流源的电流的代数和(包括电压源与电阻串联等效成电流源与电阻并联)。
(2)自电导为正;互电导为负。
(3)注入结点的电流源的电流为正,流出结点的为负。
(4)受控源可以作为独立电源处理,控制量应用结点电压来表示。
(5)无伴电压源存在时,一般选择其负极为参考点。
注意:①用结点法时要充分利用无伴电源来简化计算过程。
②与电流源串联的电阻不参与列方程。
7、叠加定理
(1)表述:在线性电路中,任意电流或电压都相当于电路中每一个电源单独作用时,在该处产生的电流或电压的叠加。
(2)使用叠加定理时应注意
①叠加定理只适用于线性电路,不适宜于非线性电路;
②只能用来叠加电压、电流,不能用来叠加功能功率。
③不作用的电压源用短路替代,不作用的电流源用开路替代,电阻不能改变。
④各分电路的电压、电流的参考方向与原电路相同。
⑤受控电源应保留在电路中。
8、替代定理
(1)表述:在某一电路中,已知第条支路的电流和电压,则可用一个电流为的电流源来替代该支路;或用一个电压为的电压
源来替代,或用一个电阻为的电阻来替代,替代后原电路的其余支路特性保持不变。
(2)应用替代定理时应注意
①叠加定理只适用于线性和非线性电路;
②替代定理应用条件:替代前后应有唯一解;
③电路中任意支路不能与被替代的支路存在耦合关系。
9、戴维宁定理与诺顿定理
(1)戴维宁定理的表述:线性一端口网络对于外电路可用电压源和电阻串联来等效。
(等效后的电路称为戴维宁等效电路)
电压源的电压为一端口的开路电压,电阻为将一端口网络内的所有独立电源置零后的输入电阻。
(若网络内有受控电源应用加压求流法、开路短路法等方法)
(2)诺顿定理的表述:线性一端口网络对于外电路可用电流源和电阻并联来等效。
(等效后的电路称为诺顿等效电路)
电流源的电流为一端口的短路电流,电阻为将一端口网络内的所有独立电源置零后的输入电阻。
10、最大功率传输定理
条件电阻匹配
计算负载获得最大功率时,一般都是将负载去除,将剩余部分等效成戴维宁等效电路或诺顿等效电路,再根据条件计算。
11、特勒跟定理和互易定理
(1)特勒跟定理
特勒跟定理1
特勒跟定理2 对于网络N和N'有相同的图,各个支路的电压、电流取关联参考。
有
(2)互易定理
形式 1 形式2
形式3
(3)互易定理表述:对于一个仅含线性电阻的网络,当在单一激励下,互换激励和响应的位置时,激励与响应的比值不变。
(4)应用互易定理时应注意:
①互易前后应保持网络的拓扑结构不变,仅理想电源搬移;
②互易定理适用于线性网络在单一电源激励下,两个支路电压电流关系;
③激励为电压源时,响应为电流。
激励为电流源时, 响应为电压; ④互易前后端口处的激励和响应的极性要保持一致; ⑤含有受控源的网络,互易定理一般不成立。
二、典型例题及作题方法分析
例题1:求图示电路中电压源和受控电压源得功率。
解:用网孔电流法
13526i i -=- 2341322i i i i -+=
312i = 418i =
解之得 16i A = 210i A =-
6V 电压源发出的功率
616(18)61272V P i W =⨯-=⨯=
受控电压源发出的功率 212226(10)120i P i i W ==⨯⨯-=-
例题2:电路如图所示。
求受控电流源发出的功率。
解:用回路电流法
解上述方程
受控电流源发出的功率
例题3:试求图示电路中个独立电源提供的功率。
解:回路电流法
由以上方程解得
独立电流源吸收的功率
独立电压源发出的功率
例题4:电路如图所示,已知,,电压源,电流源。
求各电源输出的功率。
解:
联立以上方程,代入数据得
电流源的吸收功率
电压源发出功率
受控电压源发出功率
受控电流源发出功率
例题5:电路如图所示,求各支路电流和4A电流源吸收的功率。
解:利用回路电流法求解。
解得
例题6:电路如图,求各电源的功率。
解:用结点法
以上方程联立求解得
1A电流源得功率
5V电压源得功率
10V电压源得功率
受控源得功率
例题7:电路如图所示,试用结点法求电压和
解:
补充方程
将补充方程代入上面方程组,整理得
例题8:电路如图所示,求I X 以及CCVS 的功率。
解: 150u V = (1)
25010X u I =- (2)
2311130
()520201010u u -
++=+ (3) 3
30
10
X u I -= (4) 解得 360u V = 220u V =
I X =3A 流过中间
电阻的电流为2A ,流过50V 电压源的电流为5A ,
则流过10X I CCCS 电压源的电流为0,所以CCCS 功率为0。
例题9:用结点电压法求图示电路中的电压1U 。
解:设6V 电压源所在支路得电流为I
111
()0622
a b u u I +-+= 12b u =
11
233
a b u u I --= 补充方程 6a c u u -=
联立求解得 14,8a c u V u V == 18124c b U u u V =-=-=-
例题9:电路如图所示,已知当0s i =时,1i A =;当2s i A =时,i 为多少?
解:由题意可知,只有1s u 和
2s u 作用时,'1i A =
当只有s i 作用时
224
''2233
s R i i A R R =
=⨯=+ 47'''133i i i A =+=+=
例题10:电路如图所示,已知当开关S 断开时,电流5I A =,求开关接通后电流?I =
解: 将3Ω电阻左边的部分等效成戴维宁等效电路,等效电阻
a 、
b 左边的等效电阻
3ab R =Ω
3Ω等效电阻与14I 并联的等效电阻 13U I = 114I I I =- 15I I =
3
0.65
e q c d U R R I ====Ω
(3)5(0.63)18oc eq U I R V =+=⨯+=
18
2
0.6121110.63 1.5
U V +==++ 12
43I A ==
例题11:图示电路中30V 电压源发出的功率为90W ,求电压源电压
2E 。
解:将30V 电压源所在支路除去,将其他部分等效成戴维宁电路。
2222
32122//8122//8284
OC E E E U =
⨯+⨯⨯=+++
等效电阻,将电压源2E 除去后,电桥时平衡的。
(23)(69)15
3.7523694
eq R ++=
==Ω+++
将30V 电压源所在支路接入如图 30V 电压源所在支路的电流
90330
P I A U =
==
30303155544
OC OC
U U I A --=
==+
电流
15OC U V = 2460OC E U V ==
例题12:在图示电路中,若电阻8R =Ω时获得最大功率,试确定
X R 的值和R 获得的最大功率。
解:将R 所在之路断开
0i = 30i =
受控电流源开路
20
2083020
OC U V =
⨯=+ 等效电阻
(30//20)2X i R i U -=
(20//30)28eq X U
R R i
=
=-= 2X R =Ω
22max
82448
OC eq U P W R ===⨯ 例题13:在图示电路中,方框内为一含有独立电源的电阻网络S N 。
已知当(1)1S I A =时,,a b 间的开路电压5ab U V =;当(2)2S I A =时,
,a b 间的开路电压7ab U V
=;当(3)0S I =时,,a b 间的短路电流1ab I A =;
现在,a b 间另接一电流源'S I (如图()b 所示)。
求当3,'4S S I A I A =-=时的电压U 。
解:对于图()a 应用叠加原理,电压ab U 是由电流源s I 和s N 内独立电源共同产生的,s I 产生的电压为'ab U ,s N 内独立电源产生的电压为''ab U 则有'''ab ab ab U U U =+ 由已知条件可得
5'''ab ab U U =+ 72'''ab ab U U =+
解得 '2ab U V = ''3ab U V = 由条件(3)可得 ''3
31
ab eq ab U R I =
==Ω 电路可简化为如图()c 所示。
对于图()b 电路成为图()d
只有电流源s I (-3A)作用时,根据齐性定理有
'326U V =-⨯=-
4A 电流源和s N 内独立电源共同作用时,由图()c 可得
''34315U V =⨯+=
'''6159U U U V =+=-+=
例题14:电路如图所示,其中N 为无源线性电阻网络。
已知,
当123,0S S U V U V ==时,
1215,9I A I A ==-;当120,6S S U U V ==时, 2S U 发出的功率为72W 。
试求当123V,-6S S U U V ==时的1I 、2I 和1S U 、2S U 所发出的功率。
解:1S U 单独作用时
1215,9I A I A ==-
2S U 单独作用时
''2P 72
I =
==12A U 6
根据互易定理和齐次性得 ''
1I =-18A ,
当26V S U =-单独作用时,''*1I =18A ,''*
2I =-12A
当123V,-6S S U U V ==共同作用时
'''*
111I =I +I =15+1833A = '''*222I =I +I =-9-12
-21A = 11199us S P U I W
==
22
2126US S P U I W ==
例题15:电路如图所示,已知当0S U =时,20,1I I A ==,当5S U V =时,20.2, 1.4I A I A ==,求当10S U V =时,电阻R 减少5Ω时的电流
2I .
解:将电阻R 与S U 串联支路 从电路中取出,剩余部分为两端 网络,等效成戴维宁等效电路。
0S U =时,I=0, 00C U ∴=
当5S U V =时,I=0.2A ,
5250.2
eq R R +==Ω
当10S U V =时,电阻R 减少5Ω时
eq 10100.5+R 5255
I A R ===--
将电阻R 与S U 串联支路用电流I 替代。
电流2I 是由电流I 和电流源S I 共同产生的。
即
212S I k I k I =+
由已知条件得 21S k I = 121.40.2S k k I =⨯+
21S k I = 12k =
当10S U V =时,电阻R 减少5Ω时
220.512I A =⨯+=
本题首先利用戴维宁定理化简电路,电路结构知道,但参数未知情况,利用题设条件求OC U 和等效电阻eq R 。
利用等效电路求出10S U V =时,电阻R 减少5Ω时的电流I 。
利用替代定理,用电流源替代电阻R 与S U 串联支路。
将电流2I 视为电流I 和电流源S I 共同产生的。
利用叠加原理求电流2I 。
例题16:电路如图所示,求电阻R 为何值时,它能获得最大功率
m P ,m P 的值为多少?
解:将电阻R 取出,其他部分的戴维宁等效电路的开路电压
0u
10i u =
126(641)10i i -+++=
021u i =
12i i = 02u V =
短路电流sc i ,此时0u =,受控电源不存在,相当于开路。
10
146
sc i A =
=+ 002
21
sc u R i =
==Ω 当02R R ==Ω时,获得最大功率m P
22
0020.5442
m u P W R ===⨯
例题17:电路如图所示,已知当10R =Ω时,15,3U V U V ==, 已知当40R =Ω时,18,6U V U V ==,试问(1)R=?时,可获得最大功率,并求此最大功率;(2)R=?时,2R 可获得最小功率,并求此最小功率。
解:(1)将R 外的部分等效成 戴维宁等效电路
10
510OC eq
U U R =
=+
40840OC eq
U U R ==+
10,10OC eq U V R ⇒==Ω
所以10eq R R ==Ω时,可获得最大功率
2
max
100 2.54410
OC U P W R ===⨯
(2) 2R 获得最小功率为0,10U =。
将R 所在支路用电压源U 替代。
112S U K U K I =+ 1235S K K I =⨯+
1268S K K I =⨯+ 122,2S K K I V ⇒==-
12U U =- 10U = 2U =
即 10
2 2.510R R R
=
⨯⇒=Ω+
例题18:电路如图所示,第一次测量时,1S U 作用,20S U =,测得12U =9V,U =4V ;第二次测量时,S1U 、S2U 共同作用,测得
3U =-30V ,
求S2U =?
解:当S1U 单独作用
*132U =U =9V I =5A , 由互易定理
当S2U 18V =时,*
1I =5A
则 *
31U =1I -18=-13V ⨯
由于S1U 、S2U 共同作用时,3U =-30V ,
S2U 单独作用时,3U =-30-9=-39V
当S2U 18V =时, 3U =-13V
当3U =-39V S2U 54V = (齐次性)。
例题19:电路如图(a)所示,0N 为线性无源二端口网络,在
24S U V =时,电流表1A 的读数为8A ,2A 的读数为6A ,问在图(b)情况
下,12S U V =,6R =Ω,电流表3A 的读数为多少?
解:将R 右边部分等效成诺顿等效电路
短路电流,根据互易定理和齐性定理,得 3SC I A = 等效电阻 24
38
eq R ==Ω 33
3136
A I A =
⨯=+ 电流表A3的读数为1A.
例题20:电路如图所示,当12320,0,0u V u i ===时
,测得125,1i A i A ==,34u V =,求3210,20i A u V ==,端口11'-接2Ω电阻时的1u ,
若R 可调,可获得最大功率为多少?
解:
N: 1120,5u V i A ==,220,1u i A == 334,0u V i ==
ˆN :111
ˆˆˆ?,2u u i ==-,22ˆˆ20,?u V i == 33ˆˆ?,10u
i A == 根据特勒根定理有
112233112233ˆˆˆˆˆˆu i u i u i u i u i u i ++=++
111ˆ4
ˆˆ20()0405200,23
u u
u V ⨯+
++=-++=- 将2Ω电阻以外的部分等效成戴维宁等效电路
112045
eq u R i =
==Ω, 14ˆ2,44233OC OC OC u u u u V =⨯==-=-+ 22
m a x 41444
OC eq u P W R ===⨯
例题21:图示电路中,已知方框内含有独立电源、受控电源和电阻。
当ab 端接电阻4R =Ω时,测得电压4ab U V =,2Ω电阻电流 1.5I A =;当ab 端接电阻12R =Ω时,测得电压6ab U V =,2Ω电阻电流 1.75I A =。
(1)求,a b 两端的戴维宁等效电路;
(2),a b 端接入电阻R 为何值时,2Ω电阻中电流 1.9I A =。
解:(1),a b 两端的戴维宁等效电路如图()b 所示,由已知条件可得
4
44
OC eq U R ⨯=+
12
6
12
OC eq U R ⨯=+
解得 8,4OC eq U V R ==Ω
(2)设电阻R 两端电压为S U ,利用替代定理,电路可等效为图()c 设电压源S U 在2Ω电阻上产生的电流为S GU ,方框内电源在2Ω电阻上产生的电流为I'.由叠加原理可得
'S I GU I =+代入数据,有
4' 1.56' 1.75G I G I +=+=
解得0.125,'1G I ==
2Ω电阻中产生电流 1.9I A =所需的电压,由' 1.9S GU I +=,可得7.2S U V =,即2Ω电阻中电流 1.9I A =时,电阻R
两端的电压为7.2V 。
8
4
s R
U R =
⨯+ 36R =Ω 例题22:在图示电路中,当电阻10L R =Ω时,它可获得最大功率max 10P W =,试分别求电源
电压1s u 和受控源的控制系数g 的大小。
解:将电阻L R 取出后,剩余部分等效成戴维宁等效电路。
14
2222u V =
⨯=+
01112326s s U gu u g u =--+=--+
用加压求流法求等效电阻
13(3)U I I gu =+-
11
22u I I =⨯= 3()(43)
U I I g I I g =+-=- 043U
R g
I
==-
当010L R R ==Ω时, 获得最大功率。
04310R g =-= 2
g =-
20m a x 10410U P ==⨯ 20400U = 020U =
0126(2)20s U u =--⨯-+= 130s u V =
例题23:在图示电路中,N 为含有独立电源的电阻网络,当S 打开时,由11i A =,25i A =,10oc u V =;当S 闭合且调整6R =Ω时,122,4i A i A ==;当调整
4R =Ω时,R 获得最大功率。
问R 调到何值时,可
使12i i =。
解:根据题设条件可得ab 左边的戴维宁等效电路如图(b)所示。
根据图
(b)当6R =Ω时,有
010
146
oc u i A R R =
==++
将6R =Ω时的支路用1i A =的电流源替代,根据叠加原理,电流1i 、
2i 由N 内独立电源和1A 电流源共同产生的。
当S 打开时
11'1s i k u A == 22'5s i k u A ==
当S 闭合时,'
111s i k u k i =+
'
222s i k u k i
=+
代入已知数据得 '
1
1112i k =+⨯=
'22514
i k =+⨯=
'11
k =
'
21
k =-
要使12i i =,即有 1151i i +⨯=-⨯ 2i A = 再根据图
(b),有 10
24R =
+ 1R =Ω
例题24:一含有独立电源的线性电阻电路N ,当改变N 外电阻L R 时,电路中各处的电压和电流都要随着改变。
当1i A =时,
8u V
=;当2i A =时,10u V =;求?i A =,18u V =。
解1:当改变N 外电阻L R 时,L R 的电压和电流都要随着改变,L
R 支路可用电流源i 替代。
这样响应u 可以看作是由N 内独立电源和电流源i 引起的响应的叠加。
设N 内1n 个独立电压源和2n 个独立电流源。
则有
1
2
1
2
1122n n sk sk k k u k u k u ki
=++∑∑
根据题设条件有
121
2
112281
n n sk sk k k k u k u k =++⨯∑∑ 121
2
1122102
n n sk sk k k k u k u k =++⨯∑∑
解
得
12
1
2
11
226
n n sk sk k k k u k u +=∑∑
2k =
故当18u V =时,6218u i =+⨯=, 6i A = 解2:L R 支路用电流源I 替代,11'-有电
流1I ,用电流源1I 替代。
N 内有独立电源,电压源和电流源支路用电阻R 替代,N 内成为无源网络。
响应可以看作是I 和I 1共同作用的结果, 即 112u k I k I =+
11281k I k =+⨯ 112102k I k =+⨯ 116k I = 2k =
故当18u V =时,6218u i =+⨯=, 6i A =
例题25:电路如图所示,已知:当端口
11'-置一理想电压源110s U V =时(上为正极),
28U V =(开路电压);当端口11'-短路时,122,2i mA U V ==(开路电压)。
问当端口11'-置
一电阻500R =Ω时,12?,?i U ==
解:根据已知条件,当端口11'-短路时,有短路电流,表明N 内有独立电源,不能用互易定理。
N 用戴维宁等效电路替代,加上
110s U V =的电压源,如图()b 所示。
在此等效电路中,由1S U 和0U 共同作用 产生的电压2U 为8V ,仅由0U 单独作用
产生的电压''
2U 为2V ,则仅由1S U 单独作
用产生的电压
'''
222826U U U V
=-=-=
根据齐性定理可得
''
201'2210
1063S U U U V
U ==⨯=
当端口11'-短路时,120i mA = 即
20U R =
01000
6R =
Ω
当
端口11'-置一电阻500R =Ω时,
105500
U i mA
R =
=+
电阻
500R =Ω
两端电压为
31500500510 2.5i V -=⨯⨯=。
将电阻500R =Ω所在支路用2.5V 电压源替代,2.5V 电压源单独作用产生的电压
212.5 2.566 1.510S U V U =
⨯=⨯=
当端口11'-置一电阻500R =Ω时,
15i mA =, 2 1.52 3.5U V =+=
例题26:在图示电路中,S N 为含源电阻网络,已知1S U V =,
2S I A =,电压33U I =-。
(1)试画出网络S N 内的戴维宁等效电路 (2)若要使电流11I A =,试确定电阻1R 的值。
解:将网络S N 等效成戴维宁等效电路,电路如图所示
1()
OC eq OC eq S U U R I U R I I =-=--
12OC eq eq U R R I =-+ 133I =-
3eq R =Ω
3OC U V =
1,12,1S I I I I I A +=+== 11S eq OC
U I R U R I U =-+=-+
113130R -+=-⨯+=
11R =Ω
例题27:在图示电路中,方框内为一含有独立电源的电阻网络S N 。
当端口,a b 短接时,电阻R 支路中的电流
1S I I =。
当端口,a b 开路时,电阻R 支路中的电流2S I I =。
当端口,a b 间
接电阻f R 时,f R 获得最大功率。
求当端口,a b 间接电阻f R 时,流过电阻R 的电流I.
解:将,a b 端口左边电路等效成戴维宁等效电
路,如图(a)所示。
当1
f R R =时, f R 获得最大功率。
设此时f R 的电流为f I 则 0
1
2f U I R =
将f R 所在支路用电流为01
2f U I R =
的电流源替代,电阻R 支路中的电
流可认为由电流源和方框内电源共同决定。
当端口,a b 短接时,短路电流为
1
U R 。
比较以上两图可知
2'S I I = 12
1''22
S S I I I I -=
= 12'''2
S S I I I I I +=+=
例题28:电路如图所示,N 为有源一端口网络,已知:120R =Ω
210R =Ω,当电流控制电流源的控制系数1β=时,20U V =,当3β=时,25U V =,求1β=-时的U.
解:将网络N 等效为戴维宁等效电路,将受控电流源与电阻并联化为电压源与电阻串联。
12121()U R R I R I β=++
当1β=时,
11(2010)1020U I I =++=
10.5I A =
0.520OC eq U U R =-= (1) 当3β=时,
''11(2010)3025U I I =++=
'15
12
I A =
5
2512
OC eq U U R =-
= (2) (1)、(2)联立得 50,60OC eq U R ==
当1β=-时,''15060U I =- ''''11(2010)10U I I =+- ''15
8
I =
12.5U V =
例题29:用结点电压法求图示电路中的电压1U 。
解:设6V 电压源所在支路得电流为I
111
()0622
a b u u I +-+= 12b u =
11
233
a b u u I --= 补充方程 6a c u u -= 联立求解得 14,8a c u V u V ==
18124c b U u u V =-=-=-
例题30:已知电路图中12S U V =,2S I A =,N 是线性电阻性网络。
当
11'-端口开路时,网络N 吸收功率16W ;当22'-端口短路时,网络
获得功率16W ,且22
3
I A =-。
问当S U 和S I 共同作用时,他们各自发出多少功率?
解:11'-端口开路,即只有
S U 单独作用时,产生电流
(1)
2
I 为 (1)2164
123
S P I A U =
== 当22'-端口短路,只有S I 单独作用时,产生电流(2)22
3
I A =-
此时电压 (2)
11
1682
S P U V I === 根据叠加原理,当S U 和S I 共同作用时产生的电流2I 为
(1)(2)
222422
333
I I I A =+=
-=
S U 发出的功率 2
1283
S U P W =⨯
= 当由2S I A =电流源激励时,产生响应短路电流223
I A =-。
根据互易定理,激励与相应互换位置,当由2S U V =电流源激励时,产生响应开路电压'23
II U V =-。
当12S U V =时,产生的开路电压相应
(1)
11'212432
U V =-⨯=-
所以,由S U 和S I 共同作用时,产生的电压11'U 为
(1)(2)
11'11'11'484U U U V =+=-+=
此时,S I 发出的功率为 11'248S
I S P I U W ==⨯=
例题31:图示为线性电路,已知58R =Ω时,5020,11I A I A ==-;52R =Ω时,5050,5I A I A ==-.试求:
(1)5R 为何值时,它消耗的功率为最大,是多少? (2)5R 为何值时,0R 消耗的功率为最小,是多少? 解:将5R 以外的部分等效成戴维宁等效电路
0505()U I R R =+
由已知条件可得
0020(8)U R =⨯+ 0050(2)U R =⨯+ 00200,2U R ==Ω
当502R R ==Ω时,可获得最大功率
220max
020********
U P W R ===⨯
(2)当00I =时,0R 消耗的功率为最小。
将5R 所在支路用电流源5I 替代。
设电流0I 时由s I 、s U 、5I 共同产生的。
01235s s I K I K U K I =++
当5R 改变时,s I 、s U 、1K 、2K 均不变,上式可简化为
035I K K I =+
代入已知数据
031120I K K =-=+⨯ 03550I K K =-=+⨯ 0350I K K I ==+⨯
解得 575I A = 05055200752U I R R R =
==++ 52
3
R =Ω
当52
3
R =
Ω时,0R 消耗的功率为最小,min 0P = 例题32:在图示电路中,N 为含有独立电源的电阻网络。
当17R =Ω时,
1220,10I A I A ==;525R =Ω时,1240,6I A I A ==.试求:
(1)1R 为何值时,它能获得最大功率,最大功率为多少?
(2)1R 为何值时,2R 消耗的功率为最小。
解:(1)将1R 以外的电路等效成戴维宁等效电路,如图()a 所示
根据已知条件可得
72020OC eq U R ⨯=-
254040OC eq U R ⨯=-
解之得 180OC U V = 2eq R =Ω
所以,当12eq R R ==Ω时获得最大功率
2
2max
1804050442
OC eq U P W R ===⨯
(2)当20I =时,2R 消耗的功率为最小,为0.
将1R 、2R 所在支路用电流源替代,网络内的独立电源用电阻替代,成为无源网络,如图()b 所示。
响应1U 是由电流1I 、2I 共同决定
11122U K I K I =+ 111
U R I =
127202010K K ⨯=⨯+⨯
122540406K K ⨯=⨯+⨯
解之得 14
7k = 2907
k =
当
20
I=时,11111
U K I R I
==
114 7
R K
==Ω。