戴维南定理步骤
本文主要分享戴维南定理步骤以及相关例题,希望能给读者带来帮助。
准备步骤:
1)划分出需要计算戴维南等效电路那部分网络,将其余部分移去。如在图1a中需要将负载电阻RL,暂时从网络中移去。
图1
2)给移去后剩下的二端网络的端子做上标记。当我们处理复杂网络时,这个步骤非常必要。
计算Rth
3)计算Rth时先将所有电源置零(电压源用短路替换,电流源用开路替换),然后计算两个带标记的端子之间的总电阻。如果电压源或者电流源的内阻包含在原来的网络中,那么当电源置零时要保留电源内阻。
计算Eth
4)计算Eth时先把所有电源都恢复到原样,并计算出两个带标记端子之间的开路电压。这个步骤总是引起困惑和错误,在任何情况下,记住它是步骤2中带标记的两个端子之间的开路电压。
归纳上述结果:
5)画出戴维南等效电路,将被移去的电路放回到等效电路两个端子之间。例如,在图1b中,将RL放回到戴维南等效电路的a、b两个端子之间。
小试牛刀
例1.计算图2网络中阴影区域的戴维南等效电路,然后分别计算RL为2Ω、10Ω和100Ω时流过电阻RL的电流。
图2
解.
步骤1)和2) 移去负载电阻RL,余下的两个端子被定义为a和b,如图3所示。
步骤3)用短路替换电压源E1,得到图4a,由此得
图3
图4
给端子做标记的重要性开始显现:带标记的端子就是用测量方法获得等效电阻的两个端子。它不再是从电源侧看进去的总电阻。如果在计算Rth时遇到一些困难,电阻既不是串联也不是并联,可以考虑用欧姆表进行测量,它将一个微弱的电流送入电阻网络,并测出此时得到的电压,从而得出待测电阻值。在图4b中,欧姆表的微弱电流从a点流入网络,当它到达R1和R2的交汇点时分开,然后在下面的节点处重新汇合,这一事实表明电阻是并联的。欧姆表提供的测量电流的路径,表明了电阻与两个端子之间是如何连接的,以及应如何计算戴维南电阻。
步骤4) 将电源恢复原样(见图5),开路电压 Eth与6Ω电阻上的电压相同。应用分压定律得
要特别注意,Eth是a和b之间的开路电压。开路电压可以是任意值,但电流一定是零,并且和开路串联的任何元件上的电流也一定是零。使用伏特计测量Eth的方法如图6所示。
图5
图6
步骤5)根据已经得到的Rth和Eth,画出戴维南等效电路,并将RL移回,图7所示。由此图计算得
图7
如果不应用戴维南定理,那么每次变换Rth,都需要对图1中的整个网络进行重新计算,从而得到新的RL对应的电流。