求 Rth 有三条路:(1) 关掉独立源后看进去的电阻;(2) voc/isc;(3) 加测试源。没有受控源时 (1) 最快;有受控源只能用 (2) 或 (3)。
练习 4基础 标准戴维南 + 换负载
(a) 求 a–b 的戴维南等效和诺顿等效。
(b) a–b 依次接 5 Ω、10 Ω、20 Ω,各流过多少电流?
看解答
voc=30⋅10+1515=18 V,Rth=10∥15+4=6+4=10 Ω,iN=1018=1.8 A
(b) i=18/(10+RL):5 Ω → 1.2 A,10 Ω → 0.9 A,20 Ω → 0.6 A。等效电路的好处就在这里:换负载不用重解整个电路。
易错
开路时 4 Ω 上没有电流,所以 voc 就是 15 Ω 上的电压,4 Ω 不参与分压。
练习 5基础 电压源和电流源都有
求 a–b 的 voc、isc、Rth,并用 voc=Rthisc 自己核对。
提示
开路时 2 Ω 没电流,voc=vm。m 点写一个 KCL 就够了。
看解答
开路:
612−vm+3=3vm⇒vm=10 V=voc
关源看进去:12 V 短路、3 A 开路,Rth=6∥3+2=4 Ω。
短路(a 接 b):m 点 612−vm+3=3vm+2vm,得 vm=5 V,isc=5/2=2.5 A。
核对
Rthisc=4×2.5=10 V =voc。✓
练习 6进阶 端口不接地:电桥中间那根电阻
把 Rx 拿掉,求从 L–R 两点看进去的戴维南等效(voc=vL−vR)。然后求 Rx=2.4 Ω 时从 L 流到 R 的电流。
提示
关掉 20 V(短路)以后,上下两条母线是同一个节点。L 看到 4 Ω ∥ 4 Ω,R 看到 2 Ω ∥ 8 Ω,两者串联。
看解答
vL=20⋅84=10 V,vR=20⋅108=16 V,voc=10−16=−6 V
Rth=4∥4+2∥8=2+1.6=3.6 Ω
iL→R=Rth+Rxvoc=3.6+2.4−6=−1 A
负号表示电流实际上从 R 流向 L。节点法直接解原电路也是 −1 A。
为什么能这样拆
关源以后上下母线短在一起,所以 L 一侧和 R 一侧各自是"两个电阻并联",然后经过母线串起来。这一步看不出来时,可以把下母线画成一点、上母线也并到这一点,重新画一遍。