当前位置:
文档之家› 电路原理 第2章 电阻电路的等效化简
电路原理 第2章 电阻电路的等效化简
图中Rg为电流表内阻,Ig为其量程, R1、R2、R3 为分流电阻。 首先求出最小量程I1的分流电阻, 此时, I2、I3的端钮均断开, 分流电阻为R1+R2+R3, 根据并 联电阻分流关系, 有 R1 + R 2 + R 3 I Ig = + + + 1 所以 R g R1 R 2 R 3 −6 3 × 10 × 1 . 6 × 10 I R = 100 + R2 + R3 = = 400 Ω R1 −6 − Ig I1 (500 −100 )10
( 360
2 .2.3 混联电阻网络的等效 在一个电阻网络中,既有电阻串联,又有电阻 并联时,就构成了混联网络。对于二端混联电阻网 络的等效,关键是要抓住二端网络的两个端钮,从 一个端钮出发,逐个元件地缕到另一个端钮 。 分清每个部分的结构是串联还是并联,再利用 串联和并联的等效公式,最终求得该二端混联网络 的等效电路。下面举例说明混联网络的等效化简 等效化简。 等效化简
输入电阻定义为该二端网络的端电压除以端电流, 即
R in
u = i
2.3 星形(Y)和三角形(∆)电阻网络的等效变换 星形( )和三角形( ) 星形(Y)(star-connected)电阻网络和三角 形(∆)(delta- connected)电阻网络是实际工程 电路,尤其是三相电路中常见的电路结构,图2.3-1 (a)、(b)分别是星形(Y)电阻网络和三角形 (∆)电阻网络,它们分别由三个电阻构成,电阻之 间的关系既不是串联关系,又不是并联关系。
2 g g 2 g g 2 3 1 2 g −3 g 2 1 3 g 1 2 3 g g 3 3 1 2 3 g 3 1 2
电阻的并联 2.2.2 电阻的并联 1. 等效并联电阻及分流关系
I a + U I1 R1 (G1) I2 R2 (G2) I3 R3 (G3) b a + U R (G) I
解:欲求电流源两端的电压U,只要求出a、b两端的 等效电阻即可。 从图中可以看出,节点a、b、c的三端网络是由一 个∆形网络和一个Y形网络组成,将三个2Ω电阻组 成的Y形网络等效成∆形网络,得图2.3-3(b)的 等效电路。
R∆ = 3RY = 3 × 2 = 6Ω
进一步等效,得到图2.3-3(c)的等效电路。 所以,a、b两端的等效电阻 Rab=3∥(2+2) =3∥4=Ω。 电流源两端的电压 U=1×(4+Rab)=4+=5.71V。
等效化简方法的一般步骤: 等效化简方法的一般步骤:
1.在电路中某两个关系的节点处作分解,把电 路分解成两个或多个部分。 2.分别对各部分进行等效化简,求出最简的等 效电路。 3.用最简的等效电路替代原电路,求出端钮处 的电压或电流。 4.若还需要求电路中其他支路上的电压或电流, 在回到原电路,根据已求得的端电压或端电 流进行计算。
U U
R +R = R = (U −1) R R U
1 g 1 g g 1 1 g
图 2.2
例2.1图
=( −1) ×1×10 = 9kΩ −3 g 100×10
3
1
R + (R + R ) U = U R U − 1) R = ( 10 − 1) ×1 ×10 = 99 kΩ R +R =( U 100 ×10 所以 R = 99 − R = 90kΩ U = R + (R + R + R ) U R U − 1) = ( 100 − 1) ×10 = 999kΩ R +R +R =( U 100×10−3 R = 999 − R − R = 900kΩ
5 + 20
6∥6=
= 4Ω
6×6 = 3Ω 6+6
这里,用符号“∥”表示两个电阻的并联关系。
由此,进一步得到图2.2-4(b)的等效电路图2.2-4 (c)。再对2.2-4(c)进行等效化简,得到2.2-4 (d)。其中R2=15∥(3+7)=15∥10=6Ω。 所以a、b两端的等效电阻 Rab=R1+R2=4+6=10Ω。 输入电阻: 输入电阻 前面我们分析了二端电阻网络的等效,不管二端网络 内的电阻是串联、并联还是混联 i + a N ,总可以等效为一个电阻,这个 u 等效电阻又称为该二端网络的 - b Rin 输入电阻,也就是说,从a、b 图2.2-6 输入电阻的定义 两端看进去的等效电阻,用Rin表示。
求图2.2-4(a)所示电路 、b两端的等效电阻 两端的等效电阻Rab。 例2.2-2 求图 ( )所示电路a、 两端的等效电阻 。
5Ω a 20Ω
c
15Ω
b c
7Ω 6Ω d 6Ω
(a)
a 5Ω c 6Ω d 7Ω b
20Ω
a 4Ω a R1 4Ω
c 6Ω
c 3Ω Rab d 7Ω b b
Rab 15Ω
b
-
-
(a)
图 2.3电阻并联及其等效电路
(b)
G 1 R
=
G 1 = R
1
+
1
G 1 + R
2
+
2
G 1Hale Waihona Puke + R33
在并联电路中, 若总电流I 为已知, 于是根据各 支路电导求出各支路电流
各电导上的电流具有分流(current division)关 系。若已知端电流i,则第j个电导上分得的电流为
g
−6
× (1600 + 400 ) = 40Ω
当量程I3=50mA =50mA时,分流电阻为R3 ,R1 、R2 均与Rg 相 串联,同理有 = I ( + + + ) = 100×10 × ( 1600+ 400 ) = 4Ω R R R R R I 50×10 所以, R2=40-4=36 Ω。 对应各量程电流表内阻为
i j = G ju = G j ⋅
i
∑G
k =1
n
=
k
Gj
∑G
k =1
n
⋅i
k
这就是并联电阻电路的分流公式。由上式可知, 对于并联的电阻网络,电阻上分得的电流与其电导 值成正比,即与其电阻值成反比,电阻值越大,其 分得的电流也越小。
2. 并联电阻的功率分配关系
U I = U I +U I +U I P =P +P +P
Rab = 1 + + ( // ) = 2Ω 3 3 3
例2.3-2 电路如图2.3-3(a)所示,求电流源两端的电压U。
4Ω + U - a 2Ω 1A 6Ω 2Ω 3Ω 2Ω 3Ω c
b (a) 3Ω a 6Ω b (b) 图2.3-3 例2.3-2图 (c) 6Ω 6Ω 6Ω 3Ω b c a 3Ω 2Ω 2Ω
当量程I2=5mA时,分流电阻为R2+R3, 而R1与Rg相串联,根 据并联电阻分流关系, 有
R +R I = + + + I R R R R I ( + + + ) = 100×10 +R = R R R R R I 5×10 故 R = 400 − 40 = 360Ω
2 3 g 2 g 1 2 3 g 2 3 g 1 2 3 −3 2 1
2
R R
1
2
=
R R R + R
1 1
2 2
R
+ +
I
2 2
R
1
2
R
例 2.2 有一量程为100 µA, 内阻为1.6 kΩ的电流表, 如欲将其改装成量程I1=500µA,I2=5mA,I3=50mA的 电流表。试问应采取什么措施?
Rg Ig R3 R2 R1
I3
I2
I1
0
3
2
1
图 2.4 例2.2图
第2章 电阻电路的等效化简
2.1 等效及等效化简
二端网络:
N
N1
i + u
-
N2
将电路 N 分为 N1和 N2两部分,若 N1 、 N2内 部变量之间无控制和被控的关系,则称 N1和 N2为 单口网络(二端网络)。 一个单口网络对电路其余部分的影响,决定于其端口 电流电压关系(VAR)。
一个二端网络的端
特殊地,当Y形电阻网络的三个电阻都相 等时,即时,其等效的∆形电阻网络的三个电 阻也相等,即,它们之间的关系是
R∆ = 3RY
2.三角形( 2.三角形(Δ)网络和星形(Y)网络的转换 三角形 网络和星形(
R12 R31 R1 = R12 + R23 + R31 Δ形电阻网络等效成Y形电阻 网络的电阻便于记忆 R12 R23 R2 = R12 + R23 + R31 Δ形相邻电阻之积 R23 R31 R3 = Y电阻= ———————— Δ形电阻之和 R12 + R23 + R31
1 2 1 2 3
3
即
P1 = U
1 2
2
G1 , P 2 = U
3 1
2
G 2 , P3 = U
3
2
G
3
P : P : P = G :G :G
2
上式说明各并联电导所消耗的功率与该电导的大小 成正比,即与电阻成反比。 3. 两电阻并联时的等效电阻计算及分流公式
R I I
1
= = =
R R R
1
1
//
1
= = =
R I
1
= = =
2
R I
2
3
R I