1-8 等效电源定理
等效电源定理
等效电源定理戴维南定理和诺顿定理分别能把含源二端网络等效成为一个实际电压源支路和实际电流源支路，故统称等效电源定理。
1、戴维南定理任一线性含源二端网络，对外电路讲，可以等效为一个电压源和电阻串联的组合，电压源的电压为该网络的开路电压u oc，串联电阻等于该网络中所有独立源为零时的入端等效电阻R o。
2、诺顿定理任一线性含源二端网络，对外电路讲，可以等效为一个电流源和电阻并联的组合，电流源的电流为该网络的短路电流isc，并联电阻等于该网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻R o。
图(a)所示为一接有外电路的含源二端网络，根据替代定律，把R L 支路分别用流过它的电流i和两端电压u作为电压源等效替代，然后运用叠加定理分别得到u＝u oc－R o i＝i sc－u/R o等效电源电路如图（b）所示。
这两条定律所得到的电压源支路和电流源支路可以互相等效，所以人们多应用戴维南等效电压源定律，然后变化为诺顿等效电流源电路，如图（b）上、下图所示。
戴维南定律对求解电路中某一支路的电压、电流和功率，特别是负载吸收的最大功率最为方便。
求解时含源二端网络必须是线性的，待求支是线性的或非线性、有源或无源均可。
应用这两条定律，一般分三个步骤：(1)断开待求支路或将待求支路短路，分别求得开路电压u oc和短路电流i sc;(2)让全部独立源为零，求入端等效电阻R o。
(3)画出等效电源电路，接上待求支路，求解待求量。
3、用戴维南定律分析含受控源电路根据受控源的性质和等效电源定律的要求，当用戴维南定律和诺顿定律分析受控源电路时，必须掌握：(1)当控制量在端口上时，它要随端口开路或短路变化，必须用变化了的控制量来表示受控源的电压或电流。
(2)当控制量在网络内，则在短路或开路时，必须保证受控源及其控制量同在含源二端网络内。
(3)受控源不能充当激励，具有电阻性。
在求戴维南等效电阻时，独立源为零，受控源和电阻一样要保留，故必须采取：(1)开路短路法：将待求支路开路和短路，分别求得二断网络的开路电压u oc和短路电流i sc，由图所示可知R o＝u o/i o。
解释等效电源定理
解释等效电源定理等效电源定理是电路分析中重要的定理之一，它包括戴维南定理和诺顿定理两个主要部分。
这两个定理都是用来将复杂电路简化成简单电路的方法，从而方便我们进行电路的分析和计算。
1.戴维南定理戴维南定理（Thevenin's Theorem）是将一个有源二端网络等效成一个电源模型的方法。
这个电源模型包括一个理想电压源和一个内阻串联，其中电压源等于网络开路电压，内阻等于网络所有元件的电阻之和。
戴维南定理的作用是将复杂的有源二端网络简化成一个简单的电源模型，方便我们进行电路的分析和计算。
应用戴维南定理时，需要注意以下几点：（1）开路电压的求解要正确，不能漏掉任何元件；（2）内阻的计算要将所有元件的电阻相加，不能漏掉任何元件；（3）等效电源模型与原网络在端口处要满足电压电流关系。
2.诺顿定理诺顿定理（Norton's Theorem）是将一个有源二端网络等效成一个电源模型的方法。
这个电源模型包括一个理想电流源和一个内阻并联，其中电流源等于网络短路电流，内阻等于网络所有元件的电阻之和。
诺顿定理的作用是将复杂的有源二端网络简化成一个简单的电源模型，方便我们进行电路的分析和计算。
应用诺顿定理时，需要注意以下几点：（1）短路电流的求解要正确，不能漏掉任何元件；（2）内阻的计算要将所有元件的电阻相加，不能漏掉任何元件；（3）等效电源模型与原网络在端口处要满足电压电流关系。
等效电源定理在电路分析中有着广泛的应用。
例如，我们可以通过应用等效电源定理将复杂电路简化成简单电路，从而方便我们进行电路的分析和计算。
同时，等效电源定理还可以用于电路的匹配和优化，以帮助我们更好地理解和设计电路。
需要注意的是，戴维南定理和诺顿定理虽然都是用来简化电路的方法，但它们在使用上有一定的区别。
一般来说，当电路中存在电压源时，我们通常使用戴维南定理；当电路中存在电流源时，我们通常使用诺顿定理。
此外，在应用等效电源定理时，还需要注意电路的换路定理解题技巧，从而正确地求解出开路电压和短路电流等参数。
郑州大学《电路》1-8章网上测试答案
《电路》第01章在线测试《电路》第01章在线测试剩余时间：53:23 答题须知：1、本卷满分20分。
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第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分）1、理想电流源的电流为定值，电压为（），且由外电路决定．A、常数B、任意值C、零D、正值2、基尔霍夫定律适用于（）电路．A、集总参数B、分布参数C、非线性D、线性3、当电压的参考方向与它的实际方向一致时，电压的值为（）．A、正值B、负值C、零D、不定4、已知元件吸收的功率为P＝-5W，在关联参考方向下，电压为5V,则电流为（）A．A、-1B、1C、-5D、55、基尔霍夫定律包括电流定律和（）．A、电压定律B、欧姆定律C、叠加定律D、替代定律第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分）1、由电容元件的电压和电流关系式可以看出（）．A、电流的大小和方向取决于电压的大小B、电压增高时，电容器充电C、电压不随时间变化时，电容相当于短路D、电压不随时间变化时，电容相当于开路2、对线性电路和非线性电路均适用的定律或定理有（）．A、基尔霍夫电压、电流定律B、戴维南、诺顿定理C、叠加定理D、替代定理3、下列元件中属于动态元件的有（）．A、电阻B、电感C、电容D、电压源4、当施加于电容元件上的电压不随时间变化时，电容元件相当于（）．A、电流为零的电流源B、开路线C、电压为零的电压源D、受控电压源5、电感元件和电容元件具有的共同性质是（）．A、动态元件B、有源元件C、耗能元件D、记忆元件第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）1、受控源又称为非独立电源．（）正确错误2、当理想电压源的数值为零时，可用一条短路线来代替．（）正确错误3、当理想电流源的数值为零时，可用一条短路线来代替．（）正确错误4、无论电压和电流的参考方向如何，电阻元件总是服从欧姆定律．（）正确错误5、只要是集总电路，不论是线性还是非线性电路，基尔霍夫定律总是成立的．（）正确错误交卷《电路》第02章在线测试《电路》第02章在线测试剩余时间：46:00 答题须知：1、本卷满分20分。
4.3等效电源定理
U
s
得
Req
Us I
1
1
0.8
225
300 720
20 中北大学国家级电工电子实验教学示范中心
戴维南定理例题3
③戴维南等效电路如图示，则得电流解
I4
U 225
0.03A
该例题用戴维南定理求解电流，
同时涵盖了含受控源电路之回
路方程的概念和外加电源求解
戴维南定理是有源单口网路的基本属性。
7 中北大学国家级电工电子实验教学示范中心
戴维南定理例题1
[例]图示电路中已知Us2 = 9V , Uab = 9V , Is = 6A , R1 = 1Ω, R2 = 2Ω, R3 = 3Ω，R4 = 4Ω， 试求Us1
解一：用戴维南定理化简ab 端口右边的网路。 ①求ab端的开路电压Uoc,如图 （a）所示，先求Icb再求Uoc最 为捷径，因为
18 中北大学国家级电工电子实验教学示范中心
戴维南定理例题3
可列回路方程解电流 I 3
R1 R2 R3 I3 R2I3 U s
I3
R1
R2
Us
R3
R2
36
420 300 300 0.2 300
0.0375A
Uoc U seq R3I3 300 0.0375 11.25V
(Req RL ) R0 RL
6 中北大学国家级电工电子实验教学示范中心
戴维南定理的证明
结论：前式 i i i uoc useq
(Req RL ) R0 RL
该式正是含内阻电压源的电流表达式。它表明： 从端口上看，有源单口网路对外电路的作用，可 以用一个含内阻的电压源来等效代替。该电压源 的源电压等于有源单口网路的开路电压，其内电 阻R0就是有源单口网路去源后的等效电阻。故戴 维南定理得证。此刻应该认识到：
等效电源定理
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五、应用练习
1、如图所示电路，负载电阻RL可变。求RL ＝1 Ω时其上电流i；若RL 改变 为6 Ω，再求电流i？
a
6
3
i
-
+
RL
12V
4
4
b
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五、应用练习
2、如图所示电路，求负载电阻RL上消耗的功率。
4 i1
50
50
2 Ai 1
+
100
40V
-
a
RL
ia
+
N0
u
要关联
a
+
N0 u
i
-
-
b
b
(a) 外加电压源法 (b) 外加电流源法
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二、戴维南等效内阻的计算
2、对于含受控源的二端电路N：
（2）开路短路法：
第一步：求出开路电压uOC； 第二步：求出短路电流iSC；
第三步：
R0
u OC iSC
a
+
N
u oc
-
b
(a) 求开路电压
注意uOC和iSC 的方向关系
3A
US R1
R1 4
IS R2 12
1A
aI
电
源
等 RL 效பைடு நூலகம்
R1 R2 3
+
变
6V
换
(
US R1
-
IS
)(
R1
R2)
-
b
I 6 3 RL
RL
a I I 2 3
等效电源定理
等效电源定理
“等效电源定理”是基本的电子学理论，许多电子电路的模拟计算都需要用到这个定理。
在电子学中，等效电源定理是一个重要的定理，它利用电子学模型的特殊性，将元件的微扰变现为电路的消声效应，从而解决电路的复杂性。
简而言之，等效电源定理就是使用电路模型来描述电子斯压模型，以求得等效电源，其中，等效电源可以用来模拟计算各种电子电路。
等效电源定理的基本原理是，将电子元件的连续电流分解为两个部分，一部分流过元件，另一部分流过电路外部。
根据这个原理，就能够计算出元件的输出电压和输出电流。
可以说，等效电源定理是电子设计中的一个重要基础，它能够有效地利用元件的微扰特性，将其变为电路的消声现象，从而解决电路复杂性和模拟计算难度。
等效电源定理有四个基本步骤，分别是：利用欧拉定律计算电路的电压；对电路中的每个元件利用电子斯压模型，把它们的阻抗分解为两个部分；把这两部分阻抗分别代入电压方程，计算出这两部分的电压；最后再将这两个电压相加，就得到了等效电源的电流。
等效电源定理的应用非常广泛，其应用于电子电路的比较、元件的测量和精确控制等方面，都可以发挥出它的实际作用。
例如，可以利用它来分析电子系统中的瞬态现象，以及元件的线性谐振器特性。
此外，等效电源定理还可以用来计算变压器的工作状态，以便清楚地辨别出其特定的模式。
等效电源定理在许多电子学方面都发挥了重要作用，它能够揭示
电子元件的行为，并为系统设计提供准确的参考。
它的广泛应用反映出，它是目前最有效的电子电路模拟计算方法之一。
必须强调的是，熟悉等效电源定理，可以让我们更好地了解电子电路，使用它们来实现更多的应用。
第3.3节 等效电源定理
+ +
b
R1两端的电压为0(虚短)，即 I1 0 U 0 等效电阻 Ri U I 0
a
I2
R1
a
I
Ri U
b
U OC
b
不可以等效成诺顿电路
3.3 等效电源定理
【例题】图示电路中，N为线性含源电阻网络。已知 i1=2A时，i2=1/3A。当R增加10Ω时，i1=1.5A， i2=1/2A。当R减少10Ω时，试求支路电流i2。
戴维南定理：线性含源一端口网络的对外作用可以用 一个电压源串联电阻的电路来等效代替。其中电压源 的源电压等于此一端口网络的开路电压，而电阻等于 此一端口网络内部各独立电源置零后所得无独立源一 端口网络的等效电阻。
3.3 等效电源定理
Ri
U oc
I
U
I SC
U OC Ri
I sc
I
U
R
U OC 2 ( R 10 ) 10 22.5W i ( U OC ) 2 20 20W Ri 20
Ri R
Ri
U OC
R
U
Ri 10 U OC 30V 联立解得 当 R 30 时 2 30V U OC 2 PR ( ) 30 30 16.9W Ri 30 (10 30)
等效电源定理PPT课件
解： （1）将a,b两端钮向左的
线性有源单口网络用戴维宁 等效电路代替
开路电压为
UOC U R1 1 U R22R2U24V 0
等效内阻为
RORR 11 RR 224 4 2 21.3 3
-
10
(2)端钮c,d向右的无源单口网络等效 内阻Rcd为
R cd
R4 (R5 R6 ) R4 R5 R6
由此也可推知：理想电压源和理想电流源并联的电路可等效为一个 理想电压源。
-
19
习题：
1、如图题1所示单口网络，求其戴维宁等效电路。 2、如图题2所示电路中的i5和U1。
题1图
题2图
-
20
3、如图题3所示含独立电源的单口网络N，其断口ab间外接 一个电阻R。当R=10 Ω时，u=8V；当R=5 Ω时，u=6V，求网 络N的诺顿等效电路。 4、求图题4所示电路等效电压源模型 。
-
3
(3)由此可得线性单口网络的戴维宁等效电路，如图2（b）所示， 加上负载RL后，就可计算电流iL：
iLRO U OR CL
6 2(A) 21
强调： （1）所为等效是对外部的电流i和电压u而言，如果两个电路对外电 路作用的电压和电流相等，则这两个电路是等效的； （2）求单口网络的等效内阻时，要令网络中的所有独立电源为零， 其含义是恒压源短路，恒流源开路。
-
4
证明： 利用线性网络的叠加原理，根据端口电流电压不变的等效概念，可 将外部网络用一个iS＝i的理想电流源等效代替，如图3（a）所示。显 然，替代后的电路仍然是线性电路，因此可用叠加原理计算端电压u （如图3（b））：
UUU
其中U’是网络中所有独立电源作用产生的电压分量，U”是由恒流
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R2U S1 R1U S2 2 110 1 90 V 103.3 V R1 R2 1 2
等效电压源内阻R0可从下图（b）电路中求出：
R1 R2 1 2 R0 R1 // R2 0.667 R1 R2 1 2
所以R3中的电流 I3 可从前面图（b）电路中求出：
一、戴维宁定理
• 当有源二端网络外部电路输入电流 I 时，等效电源的端电 压为：
U US R0 I Uab0 R0 I
它也应当和此时有源二端网络的端电压相等。这个端电压可
以这样来分析：设想在有源二端网络两端接入一个电流 IS=I 的恒
流源来代替它的外部电路，如下图（a）所示。
一、戴维宁定理
R2 R4 E0 R1 R2 R3 R4 US IG R3 R4 R1 R2 R0 RG RG R1 R2 R3 R4
( R2 R3 R1 R4 ) E0 R1 R2 ( R3 R4 ) R3 R4 ( R1 R2 ) RG ( R1 R2 )( R3 R4 )
代入已知数据：
100 400 US ( ) 4.5V 0.0122 4.5V 100 100 420 400 0.0549V
100 100 420 400 R0 (50 205) 255 100 100 420 400
解
US 可从图（a）电路求出
U S U ab0
R2 R4 U ad U bd E0 E0 R1 R2 R3 R4
R0 R1 // R2 R3 // R4
R3 R4 R1 R2 R1 R2 R3 R4
内阻R0 可以从图中（b）电路求出
检流计电流为
解
R1=1Ω，US2=90V，R2=2Ω，R3=20Ω。
用戴维宁定理，等效电压源的源电压US可从下图（a） 所示电路中求出： U S1 U S2 I U ab0 U S1 R1 I R1 R2
因此 U S U ab0
U S1 U S2 U S1 R1 R1 R2
根据叠加定理，图（a）电路为图（b）和图（c）电路工作状态的 叠加，可得：
U U U U ab0 Rab0 I
比较上式和式（*）可得：R0=Rab0
例题
用戴维宁定理求电路中R3支路的电流I3。 电路可画成如图（a）所示，然后导出它的等效电 路图（b）, 用来计算 I3。已知：US1=110V，
0.0549 IG A 1.087 10 4 A 0.1087mA 255 250
US 103.3 I3 A 5A R0 R3 0.667 20
如图（a）所示电桥电路中，已知电源E0 =4.5V，R1=R2 =110 ， R3 =420 ,R4 =400 , G为 检流计，其电阻RG =250 ,求检流计电流IG 。
例题
解
根据戴维宁定理，图（a）电路中，检流计以外的 其余部分可用等效电压源代替。
一、戴维宁定理 •定理的分析证明：
电源等效指的是对外部电路等效，即具有相同的外特性，
如下图所示。 （1）外部电路开路时，等效电压源的开路电压U0=US，有源 二端网络的开路电压Uab0。两者应相等,因此 US=U0=Uab0 （2）外部电路接通输入电流 I 时，等效电压源的端电压为： U＝US－R0I＝Uab0－R0I （*）
1-8 等效电源定理
等效电源定理： 线性有源二端网络都可以用等效电源代替。 戴维宁定理： 用等效电压源代替 △ 诺顿定理： 用等效电流源代替
一、戴维宁定理 定理内容:任何线性有源二端网络都可以用一个等效 电压源代替。等效电压源的： 源电压US等于该有源二端网络的开路电压；
串联内阻R0等于该网络中所有电源为零值（恒压源短 路，恒流源开路）时所得的除源二端网络的等效电阻。