電路等效變換中應注意的問題

唐義思

摘 要：在電路分析中，經常要求解某支路或某個元件上的電壓或電流，但是電路的結構和形式又變化多端，要直接求解某些電量的值是很困難的，因此，在電路分析中，對電路做適當的等效變換是最有效的方法。要想保證變換的正確性，就必須對各種等效變換方法有一個正確的理解，了解他們的適用條件、適用范圍以及使用方法，本文將對電路等效變換中的一些常見問題做簡單的歸納和探討。

關鍵詞：電路 等效變換 適用條件 電源 戴維寧定理

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（a）-0032-02

在電路中，電路形式千差萬別、變化多端，因此，在進行具體的電路分析特別是要求解某些電量時，對電路進行適當的等效變換是完全必要的。由于等效變換的方法多種多樣，而各種方法的適用條件和范圍又不盡完全相同，因此，就必須對各種變換的基本原理有一個正確的理解。本文將對電路分析中的幾種常用等效變換方法做一些基本的闡述，并對容易發生錯誤的地方做必要的討論。

1 電源的等效變換

1.1 實際的獨立電壓源與電流源的相互變換

1.1.1 變換原理

理想的電壓源沒有內阻，理想的電流源可以認為內電阻無窮大，而實際的電壓源可以看成理想的電壓源與一個電阻的串聯，實際的電流源可以看成理想的電流源與一個電阻的并聯（理想電流源的這個并聯電阻為無窮大，這個并聯電阻可以看成開路），有一定內電阻的獨立電壓源與電流源的等效變換如圖1所示。

從圖1可以看出，電壓源與電阻的串聯可以等效為電流源與電阻的并聯。

1.1.2 應注意的問題

電壓源與電流源的等效變換只能夠對實際的電壓源與電流源，對理想的電壓源與電流源是不能做這種變換的，在電路中，如果理想的電壓源有一個電阻與之串聯或者理想的電流源有一個電阻與并聯，這時可以把理想的電壓源和與之串聯的電阻看成一個實際的電壓源，把理想電流源和與之并聯的電阻看成一個實際的電流源，在這種情況下就可以進行等效變換。另外與電流源串聯的電壓源無效，不參與等效，與電壓源并聯的電阻無效，不參與等效。

1.2 受控電壓源與電流源的等效變換

1.2.1 變換原理

受控電壓源與受控電流源的變換類似，受控電壓源與電阻的串聯可以等效為受控電流源與電阻的并聯。

1.2.2 應注意的問題

在電路等效變換的過程中，受控電壓源的控制量為零時相當于短路；受控電流源控制量為零時相當于開路。當控制量不為零時，受控源的處理與獨立源無原則上區別，只是要注意在對電路化簡的過程中不能隨意把含有控制量的支路消除掉。

2 戴維寧定理的使用

2.1 戴維寧定理的變換方法

含獨立電源的線性電阻單口網絡N，就端口特性而言，可以等效為一個電壓源和電阻串聯的單口網絡，如圖2所示，電壓源的電壓等于單口網絡在負載開路時的電壓uoc；電阻R0是單口網絡內全部獨立電源置零值時所得單口網絡N0的等效電阻。

2.2 應注意的問題

使用戴維寧定理對一個單口網絡進行等效變換，必須要注意網絡內部要有獨立電源，電路必須線性電路，這是一個最基本的原則。下面著重來看一下對網絡的等效電阻進行求解時應注意的方面。

2.2.1 單口網絡內部無受控源

如果單口網絡內部沒有受控源，這時可以把內部獨立電源置零，即電壓源看成短路，電流源看成開路，然后從端口處從外往內看，利用最基本的電阻串并聯關系就可以求出等效電阻，如圖3所示，但一定要注意這種情況只對端口內部沒有受控源時才能使用。

2.2.2 單口網絡內部含有受控源

如果單口網絡內部含有受控源，此時有兩種方法求內部等效電阻，一是開路短路法，即在求得單口網絡N兩端子間開路電壓uoc后，再將兩端子短路，并求出端子短路電流isc，則等效電阻為R0=uoc/isc 。另外一種方法是外加電源法，對于這種方法，可以根據兩端網絡內部的電路連接形式，選擇外加電壓源或外加電流源。不管是用開路短路法還是外加電源法求等效電阻，必須注意的一點是受控源均應保留，控制量所在支路不能變動。

3 結語

本文主要介紹了電源的等效變換以及利用戴維寧定理時求等效電阻應注意的一些問題，對于電源的等效變換主要應知道它是征對實際電源，如果是受控電源還應注意控制量為零時的處理方法，對于戴維寧定理，在求等效電阻時應主要注意含有受控源時的處理方法。

參考文獻

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