戴维南等效电路与诺顿等效电路转换

浙江大学电路原理实验课件

实验6直流电路的戴维南等效和诺顿等效

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实验目的

1、验证戴维南定理和诺顿定理。

2、验证电压源与电流源相互进行等效转换的条件。

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实验原理当只要求对电路某一部分进行计算时，可将需计算部分独立出来，而把电路其余部分用一个简单的等效电源来代替，这就是等效电源定理。当等效电源用电压源形式表示时称为戴维南定理；当等效电源用电流源形式表示时，称为诺顿定理。

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实验设备a. DG07多功能实验网络 b.可调直流电压源 c.可调直流电流源 d.直流电压表、直流电流表 e.万用表 f.精密可调电阻

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实验任务改变可调电阻R,测量UAB和IR的关系曲线。

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(1)调节负载电阻RL,测量外特性曲线UAB=f(IAB);

RL( ) UAB(V) IAB(mA)

0

20

50

100

300

500 1000 3000

∞

(2)测量无源一端口网络的入端电阻RAB。电压源短路，电流源开路，负载电阻RL开路，用伏安法或直接用万用表测量A、B两点间的电阻，即为该网络的入端电阻 RAB。

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(3)记录AB端开路电压U0、短

9. 戴维宁等效电路的求解 及其应用

主要内容 戴维宁等效电路的求解方法 最大功率传输

戴维宁等效电路的求解先后求开路电压和等效电阻 开路电压即为开路时的端口电压 等效电阻为独立源置零的等效电阻 等效电阻有三种求解方法： 1. 观察法 2. 外加电源法 3. 短路电流法

开路电压的求解1 1

1V

2V 1A答案：1V

uoc

开路电压的求解

1

1 1

u 1V

2u

uoc

答案：1.25V

等效电阻的求解-观察法1 1

1V

2V 1A答案：1欧 答案：5/8欧

电阻皆为1欧，求戴维宁等 效电路的等效电阻

等效电阻的求解-外加电源法1 1 1

1

1 1

is us

u 1V

2u

u

2u

其实就是将独立源置零后通过外加电压源或电流 源，求其电压电流比值(非关联参考方向)

等效电阻的求解-短路电流法Req isc uoc

1

1 1

u 1V

2u isc

戴维宁等效电路的另一种求解方法一步法Req uoc i us

一步法就是

同时求出开路电压和等效电阻 方法： 外加电源(内部独立源保持不动),通过列 方程，得到电源电压和电流的关系式，观察 关系式可同时求出开路电压和等效电阻

戴维宁等效电路的求解-一步法

1

1 1

i us

u 1V

2u

最大功率传输Req uoc

9. 戴维宁等效电路的求解 及其应用

主要内容 戴维宁等效电路的求解方法 最大功率传输

戴维宁等效电路的求解先后求开路电压和等效电阻 开路电压即为开路时的端口电压 等效电阻为独立源置零的等效电阻 等效电阻有三种求解方法： 1. 观察法 2. 外加电源法 3. 短路电流法

开路电压的求解1 1

1V

2V 1A答案：1V

uoc

开路电压的求解

1

1 1

u 1V

2u

uoc

答案：1.25V

等效电阻的求解-观察法1 1

1V

2V 1A答案：1欧 答案：5/8欧

电阻皆为1欧，求戴维宁等 效电路的等效电阻

等效电阻的求解-外加电源法1 1 1

1

1 1

is us

u 1V

2u

u

2u

其实就是将独立源置零后通过外加电压源或电流 源，求其电压电流比值(非关联参考方向)

等效电阻的求解-短路电流法Req isc uoc

1

1 1

u 1V

2u isc

戴维宁等效电路的另一种求解方法一步法Req uoc i us

一步法就是

同时求出开路电压和等效电阻 方法： 外加电源(内部独立源保持不动),通过列 方程，得到电源电压和电流的关系式，观察 关系式可同时求出开路电压和等效电阻

戴维宁等效电路的求解-一步法

1

1 1

i us

u 1V

2u

最大功率传输Req uoc

电路的等效变化

高中生在处理较复杂的混联电路问题时，常常因不会画等效电路图，难以求出等效电阻而直接影响解题。为此，向同学们介绍一种画等效电路图的方法《快速三步法》。 快速三步法画等效电路图的步骤为：

⑴ 标出等势点。依次找出各个等势点，并从高电势点到低电势点顺次标清各等势点字母。 ⑵ 捏合等势点画草图。即把几个电势相同的等势点拉到一起，合为一点，然后假想提起该点“抖动”一下，以理顺从该点向下一个节点电流方向相同的电阻，这样逐点依次画出草图。画图时要注意标出在每个等势点处电流“兵分几路”及与下一个节点的联接关系。

⑶ 整理电路图。要注意等势点、电阻序号与原图一一对应，整理后的等效电路图力求规范，以便计算。

例1、图1所示电路中，R1=R2=R3=3Ω， R4=R5=R6=6Ω，求M、N两点间的电阻。

解：该题是一种典型的混联电路，虽然看上去对称、简单，但直接看是很难认识各个电阻间的联接关系的，因此必须画出等效电路图。下面用快速三步法来解。 1. 在原电路图上标了等势点a、b、c。

2. 捏合等势点画草图。从高电势点M点开始，先把两个a点捏合到一起，理顺电阻，标出电流在a点“兵分三路”，分别经R1、R2、R3流向b点；再捏合三个b点，理顺电阻

针对电网中不同电压等级网络间分析和计算方法复杂,不能进行直接分析与计算的问题,依据电路的网络理论,提出了一种合理想运算放大器的变压器等效电路,采用理想运算放大器实现受控源的方式,建立了变压器工程化模型电路,并对电路的网络方程进行了理论推导和电路的模型进行了仿真。仿真结果表明,该工程化模型不但能模拟等效变压器电路,而且电路方程也满足变压器的网络方程,

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第1卷第3 1期20 0 7年 5月

电机与控制学报 ELECTRI M ACHI C NES AND CONTROL

Vo I l No 3 ll . Ma 0 v 2 07

可直接分析与计算的变压器等效电路模型房国志，宋国义 (哈尔滨理工大学测控技术于通信工程学院，黑龙江哈尔滨 10 8 ) 50 0

摘

要：针对电网中不同电压等级网络间分析和计算方法复杂，不能进行直接分析与计算的问题，依

据电路的网络理论，出了一种合理想运算放大器的变压器等效电路，用理想运算放大器实现受控提采源的方式，建立了变压器工程化模型电路，并对电路的网络方程进行了理论推导和电路的模型进行了

仿真。仿真结果表明，该工程化模型不但能模拟等效变压器电路，而且电路方程也满足变压器的网络方程，而在含有变压器的电网中实现了不同电压

专题22 电学之等效电路

一、选择题

1.（2014·辽阳）如图所示，电源电压为12V不变，灯泡L1标有“12V 6W”的字样，灯泡L2标有“2V 1W”的字样，电流表量程为0～3A，滑动变阻器R标有“12Ω 2A”的字样（假设灯丝电阻不变），则下列说法正确的是（ ）

A．闭合S1、S2、S3时，电流表的最小示数是1.5A B．闭合S1、S2，断开S3时，L1的功率为6W

C．只闭合S3，变阻器滑片滑到最右端时，L2正常发光 D．整个电路消耗的最大功率为36W 【答案】ABD

=12V×3A=36W，故D正确。 考点： 电功率、动态电路

2.（2014·铁岭）如图所示电路，电源电压不变，闭合开关，当滑动变阻器R1的滑片向上移动时，以下说法正确的是（ ）

A． B． C． D．

、

示数不变，

示数变大

示数变大 示数变大

示数不变，示数变小，和

示数变大，示数变大，

示数的和不变

【答案】B

考点：欧姆定律、动态电路。

3.（2014·铁岭）如图电路，灯泡标有“12V 6W”，滑动变阻器R1标有“100Ω 1A”，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，只闭合开关S1，S2，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光；只闭

实验报告

学生姓名：李泳成 学 号：201200303028 专业班级：电子121 同组者姓名朱广新 欧文康实验类型：√验证 □综合 □设计 □创新 实验日期：2013.05.01 实验成绩： 一、实验目的

1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、实验原理

1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源一端口网络)。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流IS等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。

UOC（US）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。

2. 有源二端网络等效参数的测量方法 （1）开路电压

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第2章 电阻电路的等效变换

本章重点 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 引言 电路的等效变换 电阻的串联和并联 电阻的Y形连接和△ 电阻的 形连接和△形连接的等效变换 形连接和 电压源、 电压源、电流源的串联和并联 实际电源的两种模型及其等效变换 输入电阻

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重点： 重点： 电路等效的概念； 1. 电路等效的概念； 2. 电阻的串、并联； 电阻的串、并联； 电阻的Y— 变换; 变换; 3. 电阻的 电压源和电流源的等效变换； 4. 电压源和电流源的等效变换；

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2.1

电阻电路 分析方法

引言

仅由电源和线性电阻构成的电路 ①欧姆定律和基尔霍夫定律是 分析电阻电路的依据； 分析电阻电路的依据； ②等效变换的方法,也称化简的 等效变换的方法, 方法。 方法。

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2.2 1.两端电路（网络） 1.两端电路（网络） 两端电路 电路的等效变换

任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮，且 任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 或一端口网络) 则称这一电路为二

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第2章 电阻电路的等效变换

本章重点 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 引言 电路的等效变换 电阻的串联和并联 电阻的Y形连接和△ 电阻的 形连接和△形连接的等效变换 形连接和 电压源、 电压源、电流源的串联和并联 实际电源的两种模型及其等效变换 输入电阻

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重点： 重点： 电路等效的概念； 1. 电路等效的概念； 2. 电阻的串、并联； 电阻的串、并联； 电阻的Y— 变换; 变换; 3. 电阻的 电压源和电流源的等效变换； 4. 电压源和电流源的等效变换；

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2.1

电阻电路 分析方法

引言

仅由电源和线性电阻构成的电路 ①欧姆定律和基尔霍夫定律是 分析电阻电路的依据； 分析电阻电路的依据； ②等效变换的方法,也称化简的 等效变换的方法, 方法。 方法。

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2.2 1.两端电路（网络） 1.两端电路（网络） 两端电路 电路的等效变换

任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮，且 任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 或一端口网络) 则称这一电路为二

电工电子实验指导书

实验十六 用三表法测量电路等效参数

一、实验目的

1. 学会用交流电压表、 交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数的方法。 2. 学会功率表的接法和使用。 二、原理说明

1. 正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、 交流电流表及功率表分别测量出元件两端的电压U、流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法， 是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。

计算的基本公式为： 阻抗的模Z 等效电阻 R＝

UIPI

2

， 电路的功率因数 cosφ＝

PUI

＝│Z│cosφ， 等效电抗 X＝│Z│sinφ

12 fC

或 X＝XL＝2πfL， X＝Xc＝

2. 阻抗性质的判别方法:在被测元件两端并联电容或串联电容的方法来加以判别，方法与原理如下：

(1) 在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容, 若串接在电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性，电流减小则为感性。

图16-1 并联电容测量法

图16-1(a)中，Z为待测定的元件，C'为试验电容器。(b)图是(a)的等效电路，图中G、B为待测阻抗Z的电导和电纳，B'为并联电容C' 的电纳。在端电压有效值不变