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四川省(对口招生)《电工技术基础与技能》
易错题精讲
易错点九 戴维宁定理
例1 (25单招,单选) 一个线性有源二端网络,对外电路而言,其戴维宁等效电路模型是( )
A.电流源与内阻串联 B.电流源与内阻并联
C.电压源与内阻串联 D.电压源与内阻并联
【错解】D
【错因】对戴维宁定理解不到位。
【正解】B
【避错攻略】
戴维宁定理,又称等效电压源定律,是电路分析中用于简化复杂线性有源二端网络的重要方法。其核心内容是:任何一个含独立电源、线性电阻和线性受控源的线性有源二端网络,对外部电路而言,都可以等效为一个理想电压源和一个电阻的串联组合。
运用戴维宁定理求解特定支路电流或电压的标准解题步骤如下:
第一步:断开待求支路:将需要求解的支路从原电路中断开,使剩余的电路部分成为一个独立的有源二端网络,并对断开的两个端口分别标以记号(如 a 和 b)。
第二步:求解开路电压 (Uoc):计算该有源二端网络在端口 a、b 处的开路电压。这个电压即为戴维宁等效电路中理想电压源的电动势。
第三步:求解等效内阻 (Req):将有源二端网络内部的所有独立电源“置零”处理——即将内部的独立电压源用短接线代替,独立电流源作开路处理(注意:保留电源的内阻以及受控源)。然后计算此时无源二端网络从端口 a、b 看进去的等效电阻,此即为戴维宁等效电路的串联内阻。
第四步:构建等效电路并完成计算:利用第二步求得的开路电压 与第三步求得的等效内阻 串联,组成戴维宁等效电路。最后,将第一步断开的待求支路重新接在该等效电路的两端,利用简单的欧姆定律或基尔霍夫定律求出待求支路的电流或电压。
注意事项:戴维宁定理仅适用于线性有源二端网络,且这种等效仅仅是对外部电路等效。也就是说,不可应用该定理求出等效参数后,又返回去计算原网络内部电路的电流和功率。
【解析】戴维宁定理:任何线性有源二端网络,对外等效为一个理想电压源与等效内阻串联的电路。诺顿定理:等效为理想电流源与等效内阻并联(对应选项 B)。电压源不能并联内阻、电流源不能串联内阻,因此 A、D 错误。
1. (24单招,单选题)电路如图1所示,下面哪个选项是其戴维宁等效电路。
图1
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
①求开路电压 :电路中 3Ω 与 6Ω 串联,总电阻:,回路电流:
两端电压为 6Ω 电阻的电压:
②求等效内阻 :将 9V 电压源短路,3Ω 与 6Ω 并联:
③确定戴维宁等效电路:6V 电压源与 2Ω 电阻串联,对应选项 B。
2.如图2所示电路,二端网络等效电路的参数分别为 ( )
图2
A.8V;7Ω B.12V;16Ω
C.10V;2Ω D.6V;8.5Ω
【答案】D
【解析】
①求开路电压 :12V 电源、5Ω、5Ω 构成分压电路:中间节点电压
该电压即为端口开路电压,
②求等效电阻 :将 12V 电压源短路:左侧两个 5Ω 电阻并联:
再与右侧 6Ω 串联:
最终结论:等效参数为 6V;8.5Ω,对应选项 D 。
3. 如图3所示的二端网络可以等效为 ( )
图3
A.一个8V的理想电压源与一个8Ω的内阻的串联组合
B.一个16V的理想电压源与一个4Ω的内阻的串联组合
C.一个2A的理想电流源与一个4Ω的内阻的并联组合
D.一个4A的理想电流源与一个8Ω的内阻的并联组合
【答案】B
【解析】
①求开路电压 :整个回路总电阻:,回路电流:
间电压为滑动变阻器下方 电阻的分压:
②求等效内阻 :将电压源短路,从 端看进去: 与上方 串联后,再与下方 并联:,得到戴维南等效: 理想电压源串联 内阻。
1.如图4所示电路,a、b两端的开路电压和等效电阻Rab分别为( )
图4
A.32V;15Ω B. 30 V;0.88 Ω
C.28V;8.88 Ω D.15 V;8Ω
【答案】C
【解析】
①求开路电压 :滑动变阻器接入电路的有效电阻为 ,电路总电阻:。回路电流: 点为电源负极电位, 点电位等于滑动变阻器上半部分()两端电压:
②求等效电阻 :将32V 电压源短路,从 端看入:
滑动变阻器总电阻 ,下端 与 并联后,再和上端 串联:
,最匹配为 C 选项(28V;8.88Ω)
2.如图5所示电路,将图5(a)中的虚线框部分等效为图1-4-14(b)中的虚线框部分的电流源模型,则其中的等于 ( )
A.1Ω B.2Ω C.4Ω D.6Ω
(a) (b)
图5
【答案】A
【解析】将图5(a)中的虚线框内电源置0后,两个2Ω的电阻并联等效为1Ω,故图5(b)中的虚线框内电流源的内阻为1Ω。
3.如图6(a)所示,N为线性有源二端网络,测得A、B两点间的开路电压为9V,外电路按图1-4-13(b)连接后,测得电流为1A,则N等效成电压源的参数分别为
( )
A.8V;1Ω B.9V;1Ω C.9V;2Ω D.10 V;1 Ω
(a) (b)
图6
【答案】A
【解析】
①求等效电压源电动势 :根据戴维南定理,二端网络的开路电压等于等效电压源的电动势,因此:
②求等效内阻 :外电路总电阻:
已知回路电流 ,由全电路欧姆定律:
代入数据:,解得:,故选B选项。
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