数字电路基础08

受控源又称为非独立源。一般来说,一条支路的电压或者电流受到非本支路以外的其他因素控制时统称为受控源。

就电路模型而言,两个电压完全相同的电压源才能并联,两个电流完全相同的电流源才能串联,否则将违反KCL、KVL和独立电源的定义

电路的基本分析方法一般包括电压源和电流源的等效变换、支路电流法、网孔电流法、节点电压法、叠加定理、戴维南定理等,选择何种分析方法要根据电路的特点和参数计算的具体问题而定。
即利用支电流法、网孔电流法、节点电压法分析计算含有受控源电路时,可将受控源和独立源同样对待,列出方程后求解,但利用电压源和电流源的等效变换、叠加定理、戴维南定理分析含有受控源电路时却不能把它当作独立源来处理。

叠加定理

描述线性系统或线性电路中响应和激励呈线性关系的定理。

在线性电路中任一支路的电流(或电压)等于各个独立电源单独作用时在该支路产生的电流(或电压)的代数和(叠加)。

如果电路中含受控源,由于受控源的大小受电路中控制量的控制,所以不能将受控源作为独立源处理。当其它各独立源单独作用时,受控源应保留在各分电路中,受控源的大小由该独立电源单独作用下控制量的大小决定,并且当控制量的参考方向改变时,受控量的方向也应相应改变。

戴维宁定理

任何一个含独立电源、线性电阻、受控源的一端口,对外电路来说,总可以用一个电压源与电阻的串联组合等效置换,此电压源的电压等于该含源一端口的开路电压Uoc,其电阻等于该网络所有独立源置零(电压源短路、电流源开路时)后的等效电阻Ri。因此只需求出Uoc 和Ri 这两个要素,就可以画出其戴维宁等效电路。

等效变换

电压源和电流源同属于电源,且实际电压源与实际电流源的外特性是相同的,因此两电源对外电路是等效的,即电压源和电流源可以等效互换,他们的等效关系为:
对于受控电源,若受控源是受控电压源时,可以等效为一个受控电流源,若受控源是受控电路源时,则可等效为受控电压源。
他们的等效关系与独立电压源与电流源之间的等效基本相同,但在变换过程中要保留控制量所在支路,而不能被变换掉。

受控源与独立源有如下共同之处:

(1)都具有电源的特性,即有能量输出;

(2)都分为理想电源和实际电源;

(3)实际受控电压源和实际受控电流源也可等效互换。

受控源与独立源有如下不同之处:

(1)受控源本身并不产生电能,它所输出的能量来自于其他独立电源的能量转移;

(2)电路分析中,受控源不能单独作为电源使用;

(3)含有受控源的电路的等效电阻有可能出现负电阻。

电压源串联时,负载电流不能超过任何一个电压源的额定电流。

当负载电压不超过一个电压源的电动势,而负载电流超过了电压源的额定电流时,应当采用并联电压源。

在电源内部推动电荷移动的力成为电源力,电源力使将单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功称为电动势

电动势计算公式

电动势和电压不仅使用同样的单位,电动势计算公式也电压计算公式和很是类似:

公式中W表示电源力将正电荷从负极移动到正极时所做的功,单位是焦耳;q表示电荷,单位是库伦(c);大写字母E表示电动势,单位为伏特。电动势也有交流与直流之分,交流电动势用小写字母“e”表示。

电动势的方向确定

电动势的方向规定是电源力推动正电荷运动的方向,即从负极指向正极的方向。也就是电位升高的方向。电动势的方向与电压的方向是相反的(因为电压的方向规定与电场力方向一致,从高电位到低电位)。如下图所示

图①中电源力克服电场力吧正电荷从低电位的负极推到高电位的正极,这个电位升的过程是电源力做功的过程,也是其他形式能量转为电能的过程。图②显示了电动势与电压之间的方向相反属性,电源外部的负载电路中(外电路)。正电荷在电场力推动下从高电位移到低电位(同时克服负载做功)。

基尔霍夫电压定律:

在电路中,任意时候,沿任一回路绕行,各支路电压的代数和等于零。

v

理想电压源与理想电流源串联后理想电压源不起作用,理想电流源阻抗无穷大,理想电压源相当于没有接入;理想电压源与理想电流源并联后理想电流源不起作用,理想电压源阻抗为零,理想电流源的电流不向外电路输送。

理论上电流源是不可以串联的,电压源不能串联,除非是一摸一样的电源。就像电压源不能并联一样,它们会打架,谁更强悍谁说了算。

并联电压源的最终电压由内阻为零的理想源说了算,不理想的只能保持内部电压不变,其内外电压差值,全部降落在等效串联内阻上。

同理,串联电流源的最终电流由内阻无穷大的理想源说了算,存在等效并联内阻的电流源只能保持内部电流源部分恒定,与总电流的差值全部从内电阻上流过。

电流源两端的电压由外电路决定。

电流源与电压源或电阻串联,输出电流不变,如果所求参数与电压源,电阻无关,则电压源、电阻可以短路处理。

电流源的bai内阻相对负载阻抗很大,du负载zhi阻抗波动不会改变电流大dao小。在电流源zhuan回路中串联电阻无shu意义,因为它不会改变负载的电流,也不会改变负载上的电压。在原理图上这类电阻应简化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才有意义,与内阻是分流关系。

电流源转电压源,之后减去并联线,注意电流与电压方向。

1、电工计bai算公式R″=R′// R₃ 中“du//”读作zhi并联dao的意思,并联电路中流过zhuan电阻shu的电流平行流过,故常采用平行符号“//”来表示电路中电阻的并联。

2、上式“//”式中表示R′和R₃ 并联,数学表达式为R′//R₃ = R′R₃/(R′+ R₃)。

输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻。

定义:对不含独立电源(可以含受控源)的端口网络,定义端口的电压和电流之比为该端口网络的输入电阻(入端电阻)。

这里的U=-6i+3i

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