电源及电阻的等效变换

电源等效变换方法及注意事项电源等效变换方法及注意事项在电路设计中，经常需要对电源进行处理。

为了方便设计和分析，我们需要将复杂的电源变换成等效的电源。

本文将从概念入手，详细介绍电源等效变换方法及注意事项。

一、概念电源等效变换是指将一个电源转化为另一个具有相同电学特性的电源，以便对电路进行分析和设计。

电源等效变换有两种，分别是Thevenin等效和Norton等效。

Thevenin等效是指在恒流源和恒压源之间进行等效。

也就是把一组电源电阻等效为一个电压源与一个电阻的串联，或者将一组电源电阻等效为一个电流源与一个电阻的并联。

Norton等效是指将一个电流源与一个电阻等效为一个电压源与一个电阻串联或者将一个电压源与一个电阻等效为一个电流源与一个电阻并联。

二、Thevenin等效Thevenin等效是将一个电路的某个部分用电压源和电阻串联等效的方法，这种方法可以方便我们对复杂的电路进行分析。

1.方法Thevenin等效的一般方法如下：（1）去除待等效电路中部分电源和电阻，以及与外界相连的部分。

（2）在原等效点处通过网络而不产生环流的地方，将两个端子之间的电压作为输出电压E0。

（3）将原电路中的电源电阻置于等效点处，如果原电路中没有电源电阻，则置于等效点处的作用也是等效负载，在原电路中读取等效点的电流Isc。

（4）输出电路的等效电路如图1所示。

2.注意事项在进行Thevenin等效时，需要注意以下几点：（1）等效点处是指指标流向的节点，也是输出电路的两个端点。

（2）等效点外的电源和电阻不用考虑。

（3）等效点处产生的环路电流应该为0。

（4）任何一个电源都可以转化为电压源或电流源，所以Thevenin等效和Norton等效具有对等的关系。

三、Norton等效Norton等效是将一个电路的某个部分用电流源和电阻并联等效的方法，这种方法同样可以方便我们对电路进行分析。

1.方法Norton等效的一般方法如下：（1）去除待等效电路中部分电源和电阻，以及与外界相连的部分。

第二章 电阻电路的等效变换2.1 学习要点1. 电阻的等效变换：电阻的串并联， Y 与△的等效变换。

2. 电源的串联、并联及等效变换。

3. “实际电源”的等效变换。

4. 输入电阻的求法。

2.2 内容提要 2.2.1 电阻的等效变换1. 电阻的串联：等效电阻： R eq ＝∑1=k nk R ；分压公式：u k ＝eqkeq ×R R u ； 2. 电阻的并联：等效电导：G eq ＝∑1=knk G ；分流公式：qe G G i i keq k ×=； 2.2.2. 电阻的Y 与△的等效变换1. △→Y ：一般公式：Y 形电阻＝形电阻之和形相邻电阻的乘积∆∆；即31232331*********231231212311++=++=++R R R R R R R R R R R R R R R R R R 2312＝2. Y →△：一般公式：形不相邻电阻形电阻两两乘积之和形电阻＝Y Y ∆；图 2.1即：213322131113322123313322112++=++=++=R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R2.2.3 电源的串联、并联等效变换 电源的串联、并联等效变换见表2.1。

表2.1 电源的串联、并联等效变换2.2.4 “实际电源”的等效变换 1. “实际电压源”→“实际电流源” R i ＝R u 或 G i ＝1/R u i s ＝u s /R u 2. “实际电流源”→“实际电压源”R u ＝R i ＝1/G i u s ＝i s R i ＝i s /G i两者等效互换的原则是保持其端口的V AR 不变。

2.2.5 输入电阻的求法一端口无源网络输入电阻的定义（见图2.2）：R in ＝u/ i1. 当一端口无源网络由纯电阻构成时，可用电阻的 串并联、Y 形与△形等效变换化简求得。

2. 当一端口无源网络内含有受控源时，可采用外加电压法或外加电流法求得： 即输入电阻 R in ＝u s /i 或 R in ＝u/ i s方法是：在端口处加一电压源u s （或电流源i s ）, 再求比值u s /i 或u/ i s ，该比值即是一端口无源网络的输入电阻。

电源的两种模型及其等效变换
一个实际的直流电源（如直流发电机、蓄电池等）可以抽象成两种模型：
一种由独立电压源与线性时不变电阻元件串联而成；另一种由独立电流源与线性时不变电导并联而成。

在前一种电源模型中，电阻元件的电阻R称为原电源的内电阻，电压源的电压Us等于原电源的开路电压；在后一种电源模型中，线性时不变电阻元件的电导G称为原电源的内电导，电流源的电流Is等于原电源的短路电流。

由于它们代表同一个实际电源而有相同的外特性，所以它们能够等效互换。

两种模型等效互换的条件为Us和Is在电路计算中，为了计算方便，有时需要把一种电源模型变换成另一种电源模型。

把电压源模型换成电流源模型时，后者的电流源电流Is必须等于Us，内电导必须等于电阻的倒数；反之亦然。

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电压源串联电阻等效变换
电压源串联电阻等效变换是一种重要的电路分析方法。

它将串联电阻与电压源进行等效变换，从而简化电路分析。

具体来说，当电路中有多个电阻和电源串联时，可以将它们等效为一个单一的电源和电阻。

这样可以简化电路分析，减少计算量。

电压源串联电阻等效变换的原理是基于欧姆定律和基尔霍夫电
压定律。

根据欧姆定律，电路中电阻所受电压与电流成正比。

因此，将多个电阻串联时，它们所受的电压分布也是成比例的。

根据基尔霍夫电压定律，电路中任意闭合回路内的电压和必须等于电压和。

因此，可以将多个电压源串联时，它们的电压也是相加的。

基于以上原理，可以将电路中的多个电阻和电压源等效为一个单一的电源和电阻。

等效电源的电压为各个电压源的电压之和，等效电阻为各个电阻之和。

这样，可以将复杂的电路简化为一个更简单的等效电路，从而方便电路分析和设计。

总之，电压源串联电阻等效变换是一种常用的电路分析方法，它可以将多个电阻和电压源等效为一个单一的电源和电阻，从而简化电路分析。

掌握这种方法可以提高电路分析的效率和准确性。

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电路的等效变换技巧电路等效变换是电路分析中的重要工具，能够帮助工程师们简化电路，从而更好地理解和分析电路性质。

本文将讨论几种常见的电路等效变换技巧，帮助读者更好地掌握这一重要概念。

一、电阻和电容的等效变换1. 串联电阻的等效在电路中，当多个电阻依次连接在一起时，可以将他们等效为一个总电阻，即串联电阻的等效。

计算串联电阻的等效时，只需将各个电阻的阻值相加即可。

2. 并联电阻的等效与串联电阻相反，当多个电阻并排连接在一起时，可以将他们等效为一个总电阻，即并联电阻的等效。

计算并联电阻的等效时，只需将各个电阻的倒数相加，再取倒数即可。

3. 串联电容的等效当多个电容依次连接在一起时，可以将他们等效为一个总电容，即串联电容的等效。

计算串联电容的等效时，只需将各个电容的倒数相加，再取倒数即可。

4. 并联电容的等效与串联电容相反，当多个电容并排连接在一起时，可以将他们等效为一个总电容，即并联电容的等效。

计算并联电容的等效时，只需将各个电容的阻值相加即可。

二、电感的等效变换1. 串联电感的等效在电路中，当多个电感相互串联时，可以将他们等效为一个总电感，即串联电感的等效。

计算串联电感的等效时，只需将各个电感的阻值相加即可。

2. 并联电感的等效与串联电感相反，当多个电感并排连接时，可以将他们等效为一个总电感，即并联电感的等效。

计算并联电感的等效时，只需将各个电感的倒数相加，再取倒数即可。

三、电源的等效变换1. 电压源的等效在电路分析中，有时需要将电压源等效为电流源，以便更好地分析电路特性。

电压源的等效可以通过欧姆定律来计算，即将电压源的值除以负载电阻的阻值，得到等效电流源。

2. 电流源的等效与电压源相反，有时需要将电流源等效为电压源，以便更好地分析电路特性。

电流源的等效可以通过欧姆定律来计算，即将电流源的值乘以负载电阻的阻值，得到等效电压源。

结论电路的等效变换技巧可以帮助我们简化复杂的电路，从而更好地进行电路分析。

通过串联和并联的等效变换，我们可以计算出总电阻、总电容和总电感的值。

电阻连接的等效变换公式在电路中，电阻是一种常见的元件，用于控制电流的流动。

在实际的电路中，常常需要对电阻的连接方式进行变换和等效处理。

通过合理的变换和等效处理，可以简化电路，使其更易于分析和计算。

本文将介绍几种常见的电阻连接方式的等效变换公式，并给出详细的说明。

1. 串联电阻的等效电阻当若干个电阻按照串联的方式连接在一起时，它们的等效电阻可以通过求和的方式计算。

假设有两个串联电阻R1和R2，则它们的等效电阻R等可以表示为：R等 = R1 + R2当有多个电阻串联时，可以逐个将它们的阻值相加，得到它们的等效电阻。

2. 并联电阻的等效电阻当若干个电阻按照并联的方式连接在一起时，它们的等效电阻可以通过倒数和求和的方式计算。

假设有两个并联电阻R1和R2，则它们的等效电阻R等可以表示为：1/R等 = 1/R1 + 1/R2当有多个电阻并联时，可以逐个将它们的阻值的倒数相加，再取倒数得到它们的等效电阻。

3. 三角形连接电阻的等效电阻在某些电路中，电阻可能按照三角形连接的方式进行连接。

对于三角形连接的电阻，其等效电阻可以通过求和和平均值的方式计算。

假设有三个三角形连接的电阻R1、R2和R3，则它们的等效电阻R 等可以表示为：R等 = (R1 + R2 + R3)/3即将三个电阻的阻值相加，再除以3得到它们的等效电阻。

4. 星形连接电阻的等效电阻在某些电路中，电阻可能按照星形连接的方式进行连接。

对于星形连接的电阻，其等效电阻可以通过求和和平方根的方式计算。

假设有三个星形连接的电阻R1、R2和R3，则它们的等效电阻R等可以表示为：1/R等 = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3即将三个电阻的阻值的倒数相加，再取倒数得到它们的等效电阻。

除了上述的几种常见的电阻连接方式的等效变换公式外，还有一些特殊的情况需要特别注意。

比如在电路中存在有限电源电阻和无限电源电阻的情况下，等效电阻的计算方式会有所不同。

此外，在某些复杂的电路中，可能需要进行更复杂的等效变换计算，涉及到网络理论和电路分析方法。

概述重点1•等效变换的概念；2•电源的等效变换；3•输入电阻、等效电阻的概念与计算:■难点1•熟练地分析计算纯电阻电路的等效电阻一尤其是含有电桥或者具有对称性的复杂电路；2•熟练地计算含受控源的电阻电路的等效输入电阻；3•熟练地应用电源的等效变换计算分析电路；第一节普效及其爭赦变换—* ＞等效如果网络A和网络B对外端口的外特性完全相同，称网给A、B 对外电路等效.—Ib +C Ubl B等效概念的理解・上图所示，如果A. B等•效.将网络A和网络B都接到网络C （外屯路）上，则・网络A和网络B外柠性相同指（VCR）A= （VCR）B换句话说也就是在相同的外电路条件下满足：UxUbJzIb•网络A. B对外电路等效是指A、B相互替代后，C电路（未变化部分）的电流电压功率不变.•注意：相对于C电路（外电路），网络A. B内部不一定等效；等效变换原則：若用网络A替代网络B,应保证在任何时候网络A. B对外端U的外特性完全相同。

等效瓷换0的：对不关心的部分电路而言，力图用较简单的结构代督原來比较复杂的结构，即简化电路。

ES等效变换举例：I jy j "兀 u i 7 h R =R I +R2 g » iI-気『只关5、》第二节电阻网给等畝电阻的求样品如2.1等枚电阻对于一个复杂的电阻网络，可以等效成一个电阻元件.等效电阻在不同的场合下又可以称为：Ri ........ 输入电阻.Ro ……输出电阻等效电阻的求鮮方法串并联法・等电位点法-电阻的星形一三)a 形变换法IXI + !«sU 只关心U 、ii()Req2.2电阻的串并朕 2.2.1趣to 的串联1.串联等敢电阻的计算1-12.电阻相串联流过的电流相同•串联电阻为分压关系: 以两个电阻心和心串联为例：2.2.2电to 的幷朕1.井联等效电阻的计算I 07=i :丄或：R匕&2.电阻并联每个上而电压相同，并联各电阻存在分流关系. 以两个电阻&勺相并联为例：二 R\2 R"血汴意；熟絲址掌握事联1»斥关系与并联分说毘系的使用;/r4J G壬R.等效电阻2.23复杂网络串幷联关糸的判斯R1R3R4R5R5总结：将复杂网络简化为简单电路方法：1.明确计算哪个端口的等效电阻；2.将无电阻电路缩成一点（等电位），标明节点:3.进一步确定电阻的串并联关系・23等电住点法23J刎桥平街的持点常常用于屯阻电路等效电蛆计算ao boR：RiRfHlK.6•结构特点：支路数b”，节点数n=4任意两节点、间有一条也仅有一条支路相连按当RZR'R,时，电桥平衡, 此时有：• C点电位与广点、电位相等•屯阻彳上屯流为鸡I—►Rin因此，可做如下处理： •将电流为零的支路断开«•_*♦♦*♦**♦思考：两种处理*后计算结果相同否？23,2利用电堆对稀性求等败电阻利用电路在结构.元件参数上关于某一轴线或面对称的特性; 例：求下面的电路的输入电阻，其中所有的电阻均为4G.解：在计算中利用电路的对称性.由于电路的结构对称，电阻 值又全部相等.因此a,b,c 三个节点等电位，蓝色的电阻相当于 开路•—•ft♦♦=**♦*♦*•将电位相等的点短接Rin._I3沁例•求图示正方休结构电路的两个顶点b 间的等效电阻•各电阻值均 为仏7说明：这是一个关于某一轴面对称的例子•请学生分析电桥电路中电阻的连接特点：Y 形连接和△形连接・u23电阻的丫形和△形连按的爭效变换3沁ao引入：请大黍忠考如果电桥不平術, 如何计算等效电阻？说明无法采用等电位简化电路，同 吋电阻连接方式既非串联又非并联, 引出本方法•bo季C /hd解:R凤=& = /?厂扌凤23.1变换丸的推导為珞注总：此处倪要求拿41电阻相等的楕况.人三柏电珞^分析中应用 咅 &二& =心=心对. /e “ = g = «,3 ■3Ry电阻的Y ・Ai 换4S 无的椎导息堆:很据等效的帆念・有1・2・2- 3. l ・3i 可的电広对应相#.嵐流入各个*点rb 2. 3）的 电流对应相寻•根^«两种电路形式分别为出其伙安关*丸・ 各项分别相等©很家易得出丫也支拱a 式的结怡i&严竺座旦込詁+心十①？R\RiR 迫=R 占I + R'R 、十 RE = Ri_ & + RE隔L 空口加込十，讥+卒£然也很未易得出△•丫支换4S 戎的结论：R = ___________ R\\R\： ___ "R'R? + &R] 4 R 、R 、尺23&2R 、=•/?|/?2 + R 占、+ RERMu ■ R'R] - RE + RE3直|<1出R2R"第三节亀压源龟洗源的串系联 eg3.1 电压源 b各电压源数值代数相加（注意参考方向），等效成一个电压源;—=M 、| + W Q +.…-"山2.并联:一定要电压相等，方向一致的电压源才允许并联，否则违背KVL, ---------- 为平合理楼理■; -----------------------------------------------------------3.2电浇嫌 l.*JK一定要电流相等.方向一致的电流源才允许串联，否则违背KCL.为不 合理模型・2•幷咲&电流源代相加，等效成一个电流源；（注意：参考方向）n= X <«I-I'•■4r“字'几）rU3.3屯压源与支珞并联的等效电路' ------------- ■O注：N 为一个二端元件或二端电路问题：(1)如果N 也是一电压源，那么对它有何限制？(2)这样的变换对电压源Us 等效吗？3.4电浇源与元件的幷联N ：二端元件或二端电路注：类似的变换对受挫电源也适用.不过矣注意受控电源的控制*•Is JLJ N-O+U+C)Us8V丄.丄—Qsv 5A亨。