5.2 源变换 (source transformation) · 第 8 讲 46:00
规则
电压源 串电阻 ⇄ 电流源 并同一个 。电流源箭头指向原来电压源的 + 端(a)。
两边从 a、b 看是同一条直线:左边 ,右边 ,只要 就一模一样。
为什么箭头指向 +
把 a、b 短接:左边电流从 + 端 a 流出、经短路线回到 b,大小 。右边短接后电阻被短路,电流源的电流全部走短路线,方向必须也是从 a 出来,所以箭头指向 a。拿"短路时电流往哪走"检查方向,不用背。
三个限制
- 只对端口等效,内部不等效。第 8 讲:1 V 串 1 Ω 开路时电阻不发热;1 A 并 1 Ω 开路时 1 A 全部流过电阻,发热 1 W(见第 06 节的图)。
- 要求的那个量不能被卷进去。如果题目问的是那个 里的电流,变换后它就"消失"了(变换前后 里的电流不同)。端子 a、b 的电压是保留的。
- 受控源也能变换,但控制量必须留在图里。如果控制电压或控制电流在被变换的那部分里面,变换后就找不到了,不能这样做。
例 5-1例 5-1:只用源变换和串并联求负载电流 (向下)。
自编 连续源变换
方法:负载只有一个,左边全是"源串 R / 源并 R",从左往右一路变换,负载 4 Ω 留到最后。
- 12 V 串 3 Ω → 4 A 并 3 Ω,箭头向上指向 x(原 + 端在上)。
- x 处:3 Ω ∥ 6 Ω = 2 Ω;4 A 和 2 A 都注入 x,合并为 6 A。现在是 6 A 并 2 Ω。
- 6 A 并 2 Ω → 12 V 串 2 Ω;再串上 2 Ω:12 V 串 4 Ω,接负载 4 Ω。
检验
节点法:KCL @ x ,KCL @ y ,解得 , ✓。
课堂梗 · 源变换
| 老师可能问 | 回答 |
|---|---|
| 源变换和戴维南/诺顿是什么关系? | 源变换就是"戴维南 ⇄ 诺顿",只是用在大电路中间的一小块上。条件 就是 。 |
| 理想电压源(没有串联电阻)能变成电流源吗? | 不能。要 ,无穷大。理想电流源(没有并联电阻)同理不能变成电压源(第 8 讲:理想电流源没有有限的戴维南形式)。这时要用第 09 节的源搬移先制造出串/并联电阻。 |
| 变换前后电阻里的电流一样吗? | 不一样。只有端子以外的电压电流一样,这正是"不能卷进要求的电阻"的原因。 |
补充练习
练习 X1 · 自编 · 源变换求电流
只用源变换和串并联求 。注意 8 Ω 本身不能拿去变换。
提示
从左往右:30 V 串 5 Ω → 6 A 并 5 Ω;5 ∥ 20 = 4 Ω;再变回电压源串上 4 Ω。
- 30 V 串 5 Ω → 6 A 并 5 Ω;5 ∥ 20 = 4 Ω,得 6 A 并 4 Ω → 24 V 串 4 Ω。
- 串上 4 Ω:24 V 串 8 Ω → 3 A 并 8 Ω(注入 b)。
- b 处还有 3 A 注入:合并为 6 A 并 8 Ω,再并负载 8 Ω,分流各一半。
检验(节点法): V, A ✓。