替代定理:對于給定的任意一個(gè)電路,若某一電壓為Us、電流為Is,那么這條支路就可以用一個(gè)電壓等于Us的獨(dú)立電壓源,或者用一個(gè)電流為Is的獨(dú)立電流源,或用R=Us/Is的電阻來替代,替代后電路中全部電壓和電流均保持原有值(解答唯一)。
證明:證明電壓源的等效就在原來基礎(chǔ)上串聯(lián)一個(gè)電壓為Us的電壓源和一個(gè)電壓為-Us的電壓源,電流源的等效就在原來的基礎(chǔ)上并聯(lián)一個(gè)電流為Is的電流源和一個(gè)電流為-Is的電流源,如下圖
理解:順時(shí)針用KVL,電位經(jīng)過支路k電壓下降Us,經(jīng)過第一個(gè)電壓源又上升Us,相當(dāng)于短路,所以可以等效為一根導(dǎo)線。
注意事項(xiàng):
1.替代定理既適用于線性電路,也適用于非線性電路(這點(diǎn)是與疊加定理相差特別大的,疊加定理僅適用于線性電路)
2.替代后電路必須有唯一解。
(1)無電壓源回路;
(2)無電流源回路(含廣義結(jié)點(diǎn))。
不適用的情況
因?yàn)榈刃甑碾娐范嗔宋粗牧浚喈?dāng)于沒有等效,反而增加了工作量。
最適合的題型:告訴你一條支路上的電流值,或者有兩點(diǎn)間的電勢為0。
對于兩點(diǎn)間的電勢為0的情況:可以這樣處理
1.把該兩點(diǎn)間的電阻看成無窮大,相當(dāng)于斷路;
2.把該兩點(diǎn)間的電阻看成0,相當(dāng)于短路;
3.把該兩點(diǎn)間的電阻看成有限量,相當(dāng)于有恒定電流流過。
例1:
符合告訴你一條支路上的電流值,可以把左邊這條支路的電阻+電壓源替代為一個(gè)電流為I的電流源,方向從下到上。
替代完的電路如下圖
隨后的問題轉(zhuǎn)為求1/8I的電流源的兩端電壓(方向左﹢右-,其實(shí)就是個(gè)電阻),利用疊加定理可以解決。
例2:求I1
石群視頻里講得比較跳躍,我稍微講慢些
從A到B,走順時(shí)針,可以簡化為一個(gè)電壓源,一個(gè)電阻,和一個(gè)4A的電流源,電流源是巨無霸,和他串聯(lián)的對外都沒了,所以變?yōu)橄聢D
簡單的疊加定理可以求得I1=4*1/3+7/6=2.5A
例3:
這道題的思維串聯(lián)非常巧妙,首先由uab=0,可得I=3/3=1A,方向從右到左(可以用KVL驗(yàn)證),直接用替代定理換成一個(gè)1A的電流源
對a點(diǎn)用結(jié)點(diǎn)電壓法:(1/2+1/4)Ua-1/4Uc=1,又因?yàn)閁c=20V,Ua=8V,uab=0V,則Ub=Ua=8V,所以I1=8V/8Ω=1A(電壓降落到0)
有KCL可知Ir=1A+1A=2A,Ur由KVL可知等于Ur=20V-8V=12V。
因此R=Ur/Ir=6A
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