【电路基础 · 2】电阻电路的等效变换(自用)

news2024/10/3 7:04:10

总览

1.电路的等效变换
1.1 电阻电路
1.2 等效变换是什么
1.3 线性电路和非线性电路
1.4 时变电路和非时变电路
1.5 二端网络(一端口网络)、四端网络(二端口网络)、六端网络(三端口网络)
1.6 两端电路的等效概念
1.7 VCR(电路块 的 两端电压电流关系)
1.8 电路等效变换的条件、对象、 目的

2.电阻的串联和并联
2.1 串联电路
2.2 并联电路
2.3 快速计算(重点)
2.3.x 惠斯通电桥(重点)

3.电阻的Y形联结和△形联结的等效变换
3.1 星型连接 && 三角形连接等效条件(重点)
3.2 星型连接 && 三角形连接互相转化(重点)

3.5.惠斯通电桥活用
4.理想电压源 && 理想电流源 的 串并联的等效关系

一、电路的等效变换

1.电阻电路

仅由电源和线性电阻构成的电路

分析方法:欧姆定律和基尔霍夫定律是分析电阻电路的依据

2.等效变换的方法

等效变化也就是化简。

3.线性电路和非线性电路

如果一个电路全都是线性元件,那就是线性电路
只要有一个元件是非线性元件,那就是非线性电路

4.时变电路和非时变电路

电路中有一个时变元件(元件的特性随着时间改变),那么这个电路就是时变电路
只有全都是非时变元件,才是非时变电路

5.二端网络(一端口网络)、四端网络(二端口网络)、六端网络(三端口网络)

在这里插入图片描述

6.两端电路的等效概念~

注意,这个等效只是对外的,而且仅对于 电流、电压、功率 而言等效。

在这里插入图片描述

7.VCR

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8.电路等效变换的条件、对象、 目的

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二、电阻的串联和并联(高中知识)

1.电阻串联

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串联电路的总电阻 == 各个分电阻之和

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串联电阻的分压:

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串联电路的电阻功率:

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2.电阻并联

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并联电路电导 G 特性(总电导 > 各个支路电导)

电阻越并联越小,电导越并联越大

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并联电阻的分流特性(电阻越大,分流越小。电导越小,分流越小。总之就是电导和电流成正比,电阻和电流成反比):

G = 1 / R

在这里插入图片描述

3.快速计算(重点)

先将整个右侧的支路计算为 9 Ω,然后 18 Ω 和 9 Ω 并联 == 串联一个 6 Ω
直接求出 i1。

其他亦复如是。

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烧脑,用分压做就好了。
https://www.bilibili.com/video/BV1F7411a7iV/?p=4&vd_source=38d6ea3466db371e6c07c24eed03219b

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绝妙的电阻计算:

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上面的电路因为 A、B 实际上是同一点(导线连接了,所以等电势,所以可以看做同一点),所以可以折叠为下面的立体结构(拓扑):
在这里插入图片描述

惠斯通电桥(重点),绝妙的方法!
c、d 两点电势相同,所以没有任何电流。
https://www.bilibili.com/video/BV1F7411a7iV/?p=4&vd_source=38d6ea3466db371e6c07c24eed03219b
57:43 秒

有趣的是,惠斯通电桥既不是并联,也不是串联,也不是混连。
而是 Y型△型 “联结”(它们可以等效变换)

在这里插入图片描述
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三、星型连接 && 三角形连接

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1.星型连接 && 三角形连接等效条件(重点)

也就是 星型连接 如果想要与 三角形连接等效,那么:

每个星型连接中的电阻 Ry 应该是每个三角形连接中的电阻 R△ 的 1/3。
在这里插入图片描述

2.星型连接 && 三角形连接变换(重点)

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注意看求 R1 的公式,R1 应该等于 R13 * R12 / ( R13 + R12 + R23 )
说白了,也就是 R1 == 变换前相邻的两条边上电阻的乘积 / 变换前的三角形的3边电阻之和

其实遵循的也就是这个公式:

在这里插入图片描述
只不过我们使用了更形象的方法来记住这个公式!

三点五、惠斯通电桥活用

1.惠斯通电桥的定义

如果电路如下:
R11:R12 == R21:R22 == R31:R32 … …

那么,我们 就说,在 R11、R12 之间的电势 == 在 R21、R22 之间的电势 == 在 R31、R32 之间的电势

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2.惠斯通电桥活用示例

发现左侧的电路图实际上通过惠斯通电桥,能够直接转化为右侧电路
且,19、7、5 直接不发挥作用,可以视为断路。秒了。

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四、理想电压源 && 理想电流源 的 串并联的等效关系

1.理想电压源

无论是串联还是并联,都可以等效为右边的结构,只不过:
第一点。并联的时候要求两个电源的电压相等。
第二点。串联和并联等效出来的这个电源的电压不同。

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理想电压源串联等效(加负载):

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理想电压源并联等效(加负载):
如果说,Us 能够保证多少电流都无所谓,也就是有足够的电流输出能力的话,那么它和什么元件并联,这些元件都可以被忽略视为断路。
因为 i 始终相同,u 始终相同。

在这里插入图片描述

2.理想电流源

无论是串联还是并联,都可以等效为右边的结构,只不过:
第一点。在并联和串联情况下,等效的电路虽然相同,但是电压不同
第二点。在串联情况下要求很苛刻,要求两个电源的电势差完全相同(不是电势,是电势差)

在这里插入图片描述

理想电流源等效(带负载):

在这里插入图片描述

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