电阻电路的等效变换.
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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。
电阻电路的等效变换等效变换的概念电路一般等效变换概念电路中的某一部分用另一种结构与元件参数的电路替代后,变换部件以外的电路参数不受影响一端口网络等效两个二端电路,端口具有相同的电压、电流关系电源的等效变换电压源的串并联及等效变换电流源的串并联及等效变换实际电源模型及等效变换电阻元件的等效变换电阻的串联串联分压:Uk=Rk*i=Rk*U/Req;功率:P=i^2Req电阻的并联分流:i=U/Rk;功率:P=U^2/Req;电阻的Y-▲联结的等效变换电桥平衡条件:R2*R4=R1*R3等效条件:u12▲ =u12Yu23▲=u23Yu31▲ =u31Yi1▲ =i1Yi2 ▲ =i2Yi3▲=i3Y▲结:用电压表示电流i1▲=u12▲/R12 –u31▲/R31i2▲=u23▲/R23 –u12▲/R12i3▲=u31▲/R31 –u23▲/R23Y结:用电流表示电压u12Y=R1i1Y– R2i2Yu23Y=R2i2Y – R3i3Yu31Y=R3i3Y – R1i1Y输入电阻一端口无源网络输入电阻的定义对于一个不含独立源的一端口电压,不论内部如何复杂,其端口电压和端电流成正比,定义这个比值为一端口电路的输入电阻Rin=U/i一端口无源网络输入电阻的求法电阻的串并联简化法电阻的Y-▲等效变换法外加电压源或电流法一端口含源(不含受控源)网络输入电阻的求法外加电压源或电流源法电源置零法含受控源一端口无源网络输入电阻的求法外加电压源法外加电流源法。
电阻电路的等效变换电阻电路的等效变换是指将一个电阻电路转化为另一个等效的电阻电路,使得两个电路在电学性质上完全相同。
等效变换在电路分析和设计中起着重要的作用,能够简化电路分析过程,提高计算效率。
一、串联电阻的等效变换串联电阻是指多个电阻按顺序连接在一起,电流依次通过每个电阻。
当电路中有多个串联电阻时,可以通过等效变换将其转化为一个等效电阻。
假设有两个串联电阻R1和R2,其等效电阻为Req。
根据欧姆定律可知,串联电阻中的电流相同。
根据电阻的定义可知,电阻与电流和电压之间存在线性关系,即R = U / I。
因此,R1和R2的电阻值可以表示为R1 = U / I1,R2 = U / I2。
在串联电路中,电流I1通过R1,电流I2通过R2,由于串联电路中电流只有一个路径,所以I1 = I2。
将上述两个等式相等,可得到R1 / I1 = R2 / I2,即R1 / R2 = I1 / I2。
由此可推导出串联电阻的等效电阻为Req = R1 + R2。
二、并联电阻的等效变换并联电阻是指多个电阻同时连接在一起,电流分别通过每个电阻。
当电路中有多个并联电阻时,可以通过等效变换将其转化为一个等效电阻。
假设有两个并联电阻R1和R2,其等效电阻为Req。
根据欧姆定律可知,电压在并联电路中相同。
根据电阻的定义可知,电阻与电流和电压之间存在线性关系,即R = U / I。
因此,R1和R2的电阻值可以表示为R1 = U1 / I,R2 = U2 / I。
在并联电路中,电压U1作用在R1上,电压U2作用在R2上,由于并联电路中电压相同,所以U1 = U2。
将上述两个等式相等,可得到R1 / U1 = R2 / U2,即R1 / R2 = U1 / U2。
由此可推导出并联电阻的等效电阻为1 / Req = 1 / R1 + 1 / R2。
三、星型-三角形转换星型电阻网络和三角形电阻网络是常见的电阻网络拓扑结构。
在电路分析中,有时需要将星型电阻网络转换为三角形电阻网络,或将三角形电阻网络转换为星型电阻网络,以便于进行电路分析。
电阻电路的等效变换n§2-1 引言n§2-2 电路的等效变换n§2-3 电阻的串联和并联n§2-4 电阻的Y形连接和△形连接的等效变换n§2-5 电压源、电流源的串联和并联n§2-6 实际电源的两种模型及其等效变换n§2-7 输入电阻§2-1 引言几个基本概念1、时不变线性电路(简称线性电路):由时不变线性无源元件、线性受控源和独立电源组成的电路。
2、线性电阻性电路(简称电阻电路):构成电路的无源元件均为线性电阻。
3、直流电路:当电路中的独立电源都是直流电源时,这类电路简称直流电路。
电路的“等效概念”n上页电路图,图(a)中端子1-2以右的电路被图(b)Req替代后,1-2以左部分电路的任何电压和电流都将维持与原电路相同。
这就是电路的“等效概念”。
n用等效电路的方法求解电路时,电压和电流保持不变的部分仅限于等效电路以外,这就是“对外等效”的概念。
n“对外等效”也就是对外部特性等效。
应用KVL,有:应用公式:i i `图2-11(a)为n个电压源的串联,可以用一个电压源等效替图2-12(a)为n个电流源的并联,可以用一个电流源等§2-5电压源、电流源的串联和并联注意n只有电压相等极性一致的电压源才允许并联,否则违背了KVL,其等效电路为其中任一电压源,但是这个组合向外部提供的电流在各个电压源之间是如何分配的无法确定。
n只有电流相等且方向一致的电流源才允许串联,否则违背了KCL,其等效电路为其中任一电流源,但是这个组合向外部提供的总电压在各个电流源之间是如何分配的无法确定。
§2-6图2-13(a)所示为一实际直流电源,例如一个电池;图§2-6图2-14(a)所示为电压源和电阻的串联电路,在端子1-1`§2-6实际电源的两种模型及等效变换i s=Gu s ,则u = u s–R i,i = i s n如果令G=1 / R,–G u两方程将完全相同,也就是在端子1-1`处的u和i 的关系将完全相同.式子G=1 / R,i s=Gu s 就是这两种组合彼此对外等效必须满足的条件(注意u s 和i s 的参考方向,i s 的参考方向由u s 的负极指向正极).n这种等效变换仅保持端子1-1`外部电路的电压、电流和功率相同(即只是对外部等效),对内部并无等效可言。
电阻电路的等效变换
对于一个较为简单的线性电阻电路,如能通过电阻串联和并联的等效变换来化简电路, 就可很方便地求出未知量。
求图1( a )所示电路中的a 、b 两点间的等效电阻 R J b o
A _1=1—
2HU Zii
2L1
貼 1S!y Rh
I )0~^2 ----------- 1—
tn in
U )}
例1的电路
解 图1⑻中R 2与R 3并联,电路可改画成图(b )所示。
根据串、并联的有关公式并代入数值,可得
1 1
2 R ab 1 11113
1 1
2 例2计算图2⑻所示电路的电流14。
Ifl
图2 例2的电路
R 12 R 5与R 6并联,得 it
解在图⑻中,
R 1与R 2并联,得
lot 20
?i
;
电路基础
R56 2
首先可简化成图(b)所示电路。
在图(b)中R56又与R7串联,再与R4并联,可简化成图(c), 再由图(c)简化成图(d)所示电路。
等效电阻为
R
eq 2 2 4乍2 2 4 _
可算得
U ab10R eq10 220V
I3U ab 205A
R3 4
1 1210 I310 55A
2 21
I4 1 12 5 2.5A
4 2 2 122。