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電路齊性定理和疊加定理

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù):    更新時(shí)間:2019-11-11

  1.齊性定理
  齊性定理:在只有一個激勵作用的線性電路中,設(shè)任一響應(yīng)為,記作,若將該激勵乘以常數(shù)K,則對應(yīng)的響應(yīng)也等于原來響應(yīng)乘以同一常數(shù), 即


圖1 齊性定理示例

      (1)

  當(dāng)電壓源電壓改為時(shí),設(shè)回路電流為,同樣可以列得回路電流方程:

      (2)

  另外,如將式(1)各項(xiàng)乘以,方程仍成立,此時(shí)得

    (3)

  方程(2)與(3)是兩個系數(shù)相同的線性方程組,所以有

  即回路電流等于原來的倍。電路中其它響應(yīng)均可通過回路電流的線性組合而得,所以它們的量值也同樣變?yōu)樵瓉淼?IMG src="/jichu/UploadFiles_6678/201911/20191111212153731.gif" width=17 height=17>倍。
  例題1:圖示電路中電阻。(1)若使 I0 = 1A,求 US的值。(2)若 US = 66V,求各支路電流。


圖2 例題1

  解: (1)根據(jù)KVL、KCL及歐姆定律,由已知電流依次遞推可以求出其它支路電流:

,,
,,

  故所需電源電壓為:

  (2) 此時(shí)相當(dāng)于將電壓源乘以常數(shù),根據(jù)齊性定理,各支路電流均變?yōu)樵瓉砹恐档?EM>K倍,即


  2疊加定理
  疊加定理:在線性電路中,由幾個獨(dú)立電源共同作用產(chǎn)生的響應(yīng)等于各個獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)響應(yīng)的代數(shù)疊加。


圖3 疊加定理示例

  解:圖(a)電路:  
  圖(b)電路:  
  圖(c)電路:  
  將上面兩個方程等號兩側(cè)對應(yīng)項(xiàng)相加,得

  

  注:1、功率與獨(dú)立電源的源電壓和源電流不是線性關(guān)系,所以功率不能直接用疊加關(guān)系來計(jì)算。
  2、線性直流電路的任一響應(yīng)都是該電路中獨(dú)立電源的線性組合,即

  例題2: 圖4(a)電路,用疊加定理計(jì)算電壓U


圖4  例題2

  解: (1)先使獨(dú)立電流源單獨(dú)作用,電壓源用短路代替,得圖(b),計(jì)算其中電壓。利用電阻的串、并聯(lián)等效及分流公式得

  (2)再使獨(dú)立電壓源單獨(dú)作用,電流源用開路代替,得圖(c),計(jì)算其中電壓

  (3)根據(jù)疊加定理得待求電壓

  例題3:圖示電路,已知當(dāng)時(shí),電壓。求當(dāng),其它條件不變時(shí)電壓U的值。


圖5 例題3

  解:根據(jù)已知條件,將電壓源分解成。再利用疊加定理,將圖(a)電源的作用情況分解成圖(b)和圖(c)。在圖(b)中,所以;圖(c)中,只有單獨(dú)作用,對其列回路電流法方程可得

  解得

, 

  故題中所求電壓

Tags:電路,齊性定理,疊加定理  
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