戴維寧定理檢視原始碼討論檢視歷史
戴維寧定理是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。
關於中國文字的起源[1]主要有兩種觀點:起源於刻畫符號和「圖畫文字」起源說[2]。我們現在已知的最早的文字是安陽殷墟出土的甲骨文。
名詞解釋
戴維南定理(又譯為戴維寧定理)又稱等效電壓源定律,是由法國科學家萊昂·夏爾·戴維南於1883年提出的一個電學定理。由於早在1853年,亥姆霍茲也提出過本定理,所以又稱亥姆霍茲-戴維南定理。其內容是:一個含有獨立電壓源、獨立電流源及電阻的線性網絡的兩端,就其外部型態而言,在電性上可以用一個獨立電壓源V和一個鬆弛二端網絡的串聯電阻組合來等效。在單頻交流系統中,此定理不僅只適用於電阻,也適用於廣義的阻抗。戴維南定理在多電源多迴路的複雜直流電路分析中有重要應用。
對於含獨立源,線性電阻和線性受控源的單口網絡(二端網絡),都可以用一個電壓源與電阻相串聯的單口網絡(二端網絡)來等效,這個電壓源的電壓,就是此單口網絡(二端網絡)的開路電壓,這個串聯電阻就是從此單口網絡(二端網絡)兩端看進去,當網絡內部所有獨立源均置零以後的等效電阻。
uoc 稱為開路電壓。Ro稱為戴維南等效電阻。在電子電路中,當單口網絡視為電源時,常稱此電阻為輸出電阻,常用Ro表示;當單口網絡視為負載時,則稱之為輸入電阻,並常用Ri表示。電壓源uoc和電阻Ro的串聯單口網絡,常稱為戴維南等效電路。
當單口網絡的端口電壓和電流採用關聯參考方向時,其端口電壓電流關係方程可表為:u=R0i+uoc
戴維南定理和諾頓定理是最常用的電路簡化方法。由於戴維南定理和諾頓定理都是將有源二端網絡等效為電源支路,所以統稱為等效電源定理或等效發電機定理。
當研究複雜電路中的某一條支路時,利用電工學中的支路電流法、節點電壓法等方法很不方便,此時用戴維
南定理來求解某一支路中的電流和電壓是很適合的。
證明
戴維南定理可以在單口外加電流源i,用疊加定理計算端口電壓表達式的方法證明如下。
在單口網絡端口上外加電流源i,根據疊加定理,端口電壓可以分為兩部分組成。一部分由電流源單獨作用(單口內全部獨立電源置零)產生的電壓u』=Roi,另一部分是外加電流源置零(i=0),即單口網絡開路時,由單口網絡內部全部獨立電源共同作用產生的電壓u」=uoc。由此得到:
U=u』+u」=Roi + uoc
詳解
戴維南定理指出,等效二端網絡的電動勢E等於二端網絡開路時的電壓,它的串聯內阻抗等於網絡內部各獨立源和電容電壓、電感電流都為零時,從這二端看向網絡的阻抗Zi。設二端網絡N中含有獨立電源和線性時不變二端元件(電阻器、電感器、電容器),這些元件之間可以有耦合,即可以有受控源及互感耦合;網絡N的兩端ɑ、b接有負載阻抗Z(s),但負載與網絡N內部諸元件之間沒有耦合,U(s)=I(s)/Z(s)(圖1)。當網絡 N中所有獨立電源都不工作(例如將獨立電壓源用短路代替,獨立電流源用開路代替),所有電容電壓和電感電流的初始值都為零的時候,可把這二端網絡記作N0。這樣,負載阻抗Z(s)中的電流I(s)一般就可以按下式1計算(圖2)式中E(s)是圖1二端網絡N的開路電壓,亦即Z(s)是無窮大時的電壓U(s);Zi(s)是二端網絡N0呈現的阻抗;s是由單邊拉普拉斯變換引進的復變量。
和戴維南定理類似,有諾頓定理或亥姆霍茲-諾頓定理。按照這一定理,任何含源線性時不變二端網絡均可等效為二端電流源,它的電流J等於在網絡二端短路線中流過的電流,並聯內阻抗同樣等於看向網絡的阻抗。
在正弦交流穩態條件下,戴維南定理和諾頓定理可表述為:當二端網絡N接復阻抗Z時,Z中的電流相量I一般可按以下式3計算式中E、J分別是N的開路電壓相量和短路電流相量;Zi是No呈現的復阻抗;No是獨立電源不工作時的二端網絡N。
這個定理可推廣到含有線性時變元件的二端網絡。
注意事項
(1)戴維南定理只對外電路等效,對內電路不等效。也就是說,不可應用該定理求出等效電源電動勢和內阻之後,又返回來求原電路(即有源二端網絡內部電路)的電流和功率。
(2)應用戴維南定理進行分析和計算時,如果待求支路後的有源二端網絡仍為複雜電路,可再次運用戴維南定理,直至成為簡單電路。
(3)戴維南定理只適用於線性的有源二端網絡。如果有源二端網絡中含有非線性元件時,則不能應用戴維南定理求解。
(4)戴維南定理和諾頓定理的適當選取將會大大化簡電路。
參考文獻
- ↑ 中國漢字是怎樣起源的?源始於殷商?文字有600年的歷史?,搜狐,2022-09-15
- ↑ 揭秘中國最古老的文字是來源圖畫還是記號?,搜狐,2017-06-05