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诺顿定理的详细证明

诺顿定理的详细证明
诺顿定理的定义对于一个含独立电源,线性电阻和线性受控源的一端口网络,对外电路来说,一般可以用一个电流源和电导(电阻)的并联组合来等效置换;电流源的电流等于该含源一端口网络的短路电流(short-circuit current)Isc,而电导(电阻)等于把该一端口网络中的全部独立电源置零后的输入电导Geq(等效电阻Req)。

诺顿等效电路可由戴维南等效电路经电源等效变换得到。

但须指出,诺顿等效电路可独立进行证明。

如何证明诺顿定理(1)诺顿定理的内容任一线性含源单口网络,对外而言,可以简化为一个实际电源的电流源模型。

此实际电源的理想电流源参数等于单口网络端口处的短路电流,其内阻等于原单口网络去掉内部独立源后,从端口处得到的一个等效电阻。

诺顿定理可以用图1描述如下:
图1中ISC为短路电流,RO为诺顿等效电阻,N网络为含独立电源的单口网络,NO网络为N网络去掉独立源之后所得到的单口网络。

(2)诺顿定理的证明
设一线性有源单口网络N 与外电路相连。

如图2(a)所示,端口ab处的电压为U,电流为I。

现在寻求对外电路而言N网络最简单的等效电路。

首先,用替代定理将外电路用一个电压源US=U代替,如图2(b)所示。

根据叠加定理,N网络端口处的电流I可以看成由网络内部电源及网络外部电源US共同作用的结果,即
I= P+P
式中为外部电源去掉后(电压源短路)时的端口电流,即含独立电源的单口网络N的短路电流,即
P=Isc。

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