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摘 要:戴维南定理是分析求解复杂电路的一个非常重要的定理,是计算机对口单招高考中必考内容。从历年高考试题来看,求有源二端网络的电压源模型是基础考题,在此基础上待求支路是多变的。文中笔者总结了近几年高考中待求支路的几种类型,让学生对此类题的考试类型有充分了解。
关键词:戴维南定理;对口单招;考试类型
一、 戴维南定理内容
一个有源二端网络可以用一个电压源模型来等效代替,电压源的电动势E在数值上等于有源二端网络的开路电压UOC;电压源的内阻R0等于有源二端网络去源后的等效电阻。
二、 戴维南定理的解题步骤
1. 将待求支路断开,求出有源二端网络的开路电压UOC;
2. 求无源二端网络的等效电阻R0;
3. 画出等效电压源电路,并与待求支路相接组成闭合电路,然后计算。
三、 应用戴维南定理的注意事项
1. 戴维南定理只适用于线性的有源二端网络,待求支路可以是非线性的;
2. 戴维南定理只对外电路等效,对内不等效,因此不能用等效电路求解二端网络内的物理量;
3. 应用戴维南定理解题时必须画出相应的电路图,且要注意在等效电路中电动势的极性;
四、 單招高考中待求支路类型及计算
类型一:待求支路为一未知电阻RL,求最大功率
例1 电路如图(a)所示。(1)用戴维南定理求(a)图的等效电路,并画出等效电路图。(2)若在a、b间接入负载电阻RL,则负载电阻RL为多大时可获得最大功率,最大功率是多少?
分析:通过计算可知该有源二端网络的等效电路如图(b)所示。若在a、b间接入负载电阻RL,只要使RL=R0=6 Ω便可使RL获最大功率,根据公式计算最大功率为Pm=E24r=1524×6=9.375 W。
类型二:待求支路为电容器,求电容的电压和储存的电能
若在上题图(a)中a、b两端接上电容值为4uF的电容C,则C储存多少电场能?
分析:电容器具有隔直通交作用,在a、b两端接上电容待电路稳定后,电容器两端电压就等于电源电压,即UC=15 V,则电容器储存的电场能量为
W=12CU2C=12×4×10-6×152=4.5×10-4J
类型三:待求支路为二极管,判断状态并求二极管的电流
例2 试分析计算:(1)利用戴维南定理求出图(a)的等效电路。(2)若在a、b两端接上(b)图,则I1、I2分别为多少?(设二极管为理想二极管)
分析:图(c)为接上二极管后的等效电路,可知V1管正向电压是7 V,V2管正向电压是17 V,根据优先导通原则V2优先导通,那么V1截止,故I1=0。最后列回路KVL方程可算出I2=12 54=174 A。
类型四:少给电源条件,多给一个支路电流,反过来求电源
例3 如图所示电路(a)中,电流I=0.9 A,求US的值。
分析:图(b)为图(a)的戴维南等效电路,根据式I=10 16US253 5即可计算US。
五、 结语
本文并没有对有源二端网络的开路电压UOC和无源二端网络等效电阻R0的计算没有做详细介绍,旨在通过例题说明戴维南定理在单招高考中可能出现的考试题型,希望通过引导起到抛砖引玉的作用,从而来提高学习效率。
作者简介:
胡丽芳,江苏省苏州市,江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院。
关键词:戴维南定理;对口单招;考试类型
一、 戴维南定理内容
一个有源二端网络可以用一个电压源模型来等效代替,电压源的电动势E在数值上等于有源二端网络的开路电压UOC;电压源的内阻R0等于有源二端网络去源后的等效电阻。
二、 戴维南定理的解题步骤
1. 将待求支路断开,求出有源二端网络的开路电压UOC;
2. 求无源二端网络的等效电阻R0;
3. 画出等效电压源电路,并与待求支路相接组成闭合电路,然后计算。
三、 应用戴维南定理的注意事项
1. 戴维南定理只适用于线性的有源二端网络,待求支路可以是非线性的;
2. 戴维南定理只对外电路等效,对内不等效,因此不能用等效电路求解二端网络内的物理量;
3. 应用戴维南定理解题时必须画出相应的电路图,且要注意在等效电路中电动势的极性;
四、 單招高考中待求支路类型及计算
类型一:待求支路为一未知电阻RL,求最大功率
例1 电路如图(a)所示。(1)用戴维南定理求(a)图的等效电路,并画出等效电路图。(2)若在a、b间接入负载电阻RL,则负载电阻RL为多大时可获得最大功率,最大功率是多少?
分析:通过计算可知该有源二端网络的等效电路如图(b)所示。若在a、b间接入负载电阻RL,只要使RL=R0=6 Ω便可使RL获最大功率,根据公式计算最大功率为Pm=E24r=1524×6=9.375 W。
类型二:待求支路为电容器,求电容的电压和储存的电能
若在上题图(a)中a、b两端接上电容值为4uF的电容C,则C储存多少电场能?
分析:电容器具有隔直通交作用,在a、b两端接上电容待电路稳定后,电容器两端电压就等于电源电压,即UC=15 V,则电容器储存的电场能量为
W=12CU2C=12×4×10-6×152=4.5×10-4J
类型三:待求支路为二极管,判断状态并求二极管的电流
例2 试分析计算:(1)利用戴维南定理求出图(a)的等效电路。(2)若在a、b两端接上(b)图,则I1、I2分别为多少?(设二极管为理想二极管)
分析:图(c)为接上二极管后的等效电路,可知V1管正向电压是7 V,V2管正向电压是17 V,根据优先导通原则V2优先导通,那么V1截止,故I1=0。最后列回路KVL方程可算出I2=12 54=174 A。
类型四:少给电源条件,多给一个支路电流,反过来求电源
例3 如图所示电路(a)中,电流I=0.9 A,求US的值。
分析:图(b)为图(a)的戴维南等效电路,根据式I=10 16US253 5即可计算US。
五、 结语
本文并没有对有源二端网络的开路电压UOC和无源二端网络等效电阻R0的计算没有做详细介绍,旨在通过例题说明戴维南定理在单招高考中可能出现的考试题型,希望通过引导起到抛砖引玉的作用,从而来提高学习效率。
作者简介:
胡丽芳,江苏省苏州市,江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院。