3·53

源搬移与替代

搬移要保住两件事:电压源搬完后每条回路的电压不变;电流源搬完后每个节点的净注入电流不变。

练习 10

进阶 跨接的电流源经地绕一圈

12 A 4 Ω 2 Ω 3 A 6 Ω 8 A L R i

用电流源搬移 + 源变换,求流过 6 Ω 的电流 ii(L→R,不含 8 A 源的电流)。

提示

8 A 从 L 流到 R,可以换成"L→地 8 A"加"地→R 8 A"。然后 L、R 各自合并电流源。

看解答
  1. 搬移:L 处净注入 12−8=412 - 8 = 4 A,R 处净注入 3+8=113 + 8 = 11 A。
  2. 源变换:L 侧 4 A ∥ 4 Ω → 16 V 串 4 Ω;R 侧 11 A ∥ 2 Ω → 22 V 串 2 Ω。
  3. 单回路:i=16−224+6+2=−0.5i = \dfrac{16 - 22}{4 + 6 + 2} = -0.5 A。
检查

节点法:vL=18v_L = 18 V,vR=21v_R = 21 V,(18−21)/6=−0.5(18 - 21)/6 = -0.5 A。✓

易错

两个搬出来的 8 A 方向必须首尾相接(L→地→R)。反一个,R 点就变成净注入 3−83-8,答案全错。

练习 11

进阶 设计题:让中间电阻没有电流

+ − 24 V + − Vs 4 Ω 2 Ω 3 Ω 1 Ω 5 Ω L R i

(a) VsV_s 取多少时 i=0i = 0?
(b) 这时 24 V 源输出多少电流?

提示

替代:零电流的支路可以换成开路。开路后两边是独立的分压器。

看解答

(a) i=0i = 0 时把 5 Ω 换成开路,电路其余部分不变。要 5 Ω 两端等电位:

vL=24⋅24+2=8 V,vR=Vs⋅13+1=Vs4=8⇒Vs=32 Vv_L = 24 \cdot \frac{2}{4+2} = 8\ \text{V},\qquad v_R = V_s\cdot\frac{1}{3+1} = \frac{V_s}{4} = 8 \Rightarrow V_s = 32\ \text{V}

(b) 中间支路断开,24 V 只给 4 Ω + 2 Ω 供电:24/6=424/6 = 4 A。

为什么能这样做

替代定理:已知某支路的电流(这里是 0),把它换成同样电流的电流源(0 A 就是开路),其余部分的解不变。注意这只在这组源的取值下成立,换了 VsV_s 就不成立了。