摘 要:戴維南定理是分析求解復雜電路的一個非常重要的定理,是計算機對口單招高考中必考內容。從歷年高考試題來看,求有源二端網(wǎng)絡的電壓源模型是基礎考題,在此基礎上待求支路是多變的。文中筆者總結了近幾年高考中待求支路的幾種類型,讓學生對此類題的考試類型有充分了解。
關鍵詞:戴維南定理;對口單招;考試類型
一、 戴維南定理內容
一個有源二端網(wǎng)絡可以用一個電壓源模型來等效代替,電壓源的電動勢E在數(shù)值上等于有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC;電壓源的內阻R0等于有源二端網(wǎng)絡去源后的等效電阻。
二、 戴維南定理的解題步驟
1. 將待求支路斷開,求出有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC;
2. 求無源二端網(wǎng)絡的等效電阻R0;
3. 畫出等效電壓源電路,并與待求支路相接組成閉合電路,然后計算。
三、 應用戴維南定理的注意事項
1. 戴維南定理只適用于線性的有源二端網(wǎng)絡,待求支路可以是非線性的;
2. 戴維南定理只對外電路等效,對內不等效,因此不能用等效電路求解二端網(wǎng)絡內的物理量;
3. 應用戴維南定理解題時必須畫出相應的電路圖,且要注意在等效電路中電動勢的極性;
四、 單招高考中待求支路類型及計算
類型一:待求支路為一未知電阻RL,求最大功率
例1 電路如圖(a)所示。(1)用戴維南定理求(a)圖的等效電路,并畫出等效電路圖。(2)若在a、b間接入負載電阻RL,則負載電阻RL為多大時可獲得最大功率,最大功率是多少?
分析:通過計算可知該有源二端網(wǎng)絡的等效電路如圖(b)所示。若在a、b間接入負載電阻RL,只要使RL=R0=6 Ω便可使RL獲最大功率,根據(jù)公式計算最大功率為Pm=E24r=1524×6=9.375 W。
類型二:待求支路為電容器,求電容的電壓和儲存的電能
若在上題圖(a)中a、b兩端接上電容值為4uF的電容C,則C儲存多少電場能?
分析:電容器具有隔直通交作用,在a、b兩端接上電容待電路穩(wěn)定后,電容器兩端電壓就等于電源電壓,即UC=15 V,則電容器儲存的電場能量為
W=12CU2C=12×4×10-6×152=4.5×10-4J
類型三:待求支路為二極管,判斷狀態(tài)并求二極管的電流
例2 試分析計算:(1)利用戴維南定理求出圖(a)的等效電路。(2)若在a、b兩端接上(b)圖,則I1、I2分別為多少?(設二極管為理想二極管)
分析:圖(c)為接上二極管后的等效電路,可知V1管正向電壓是7 V,V2管正向電壓是17 V,根據(jù)優(yōu)先導通原則V2優(yōu)先導通,那么V1截止,故I1=0。最后列回路KVL方程可算出I2=12+54=174 A。
類型四:少給電源條件,多給一個支路電流,反過來求電源
例3 如圖所示電路(a)中,電流I=0.9 A,求US的值。
分析:圖(b)為圖(a)的戴維南等效電路,根據(jù)式I=10+16US253+5即可計算US。
五、 結語
本文并沒有對有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC和無源二端網(wǎng)絡等效電阻R0的計算沒有做詳細介紹,旨在通過例題說明戴維南定理在單招高考中可能出現(xiàn)的考試題型,希望通過引導起到拋磚引玉的作用,從而來提高學習效率。
作者簡介:
胡麗芳,江蘇省蘇州市,江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院蘇州工業(yè)園區(qū)分院。endprint