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诺顿定理的证明过程(诺顿定理的详细证明)

诺顿定理的证明过程(诺顿定理的详细证明)

诺顿的定义定理对于具有独立电源、线性电阻和线性受控源的单口网络,对于外部电路,一般可以用电流源和电导(电阻)的并联组合进行等效替换;源的电流等于含源的单口网络的短路电流)Isc,电导(电阻)等于单口网络中所有独立电源置零后的输入电导Geq(等效电阻Req)。

诺顿等效电路可以由戴维宁等效电路通过电源的等效变换得到。但需要指出的是,诺顿等效电路是可以独立证明的。

诺顿定理如何证明(1)诺顿定理的内容任何带源的线性单口网络都可以简化为一个实际电源的电流源模型。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,其内阻等于从原单口网络中去掉内部独立源后从端口处得到的一个等效电阻。诺顿的定理可以在图1中描述如下:

在图1中,ISC是短路电流,RO是诺顿等效电阻,N网络是有独立电源的单口网络,没有网络是N网络去掉独立电源后得到的单口网络。

(2)诺顿定理的证明

线性有源单端口网络N连接到外部电路。如图2(a)所示,ab口电压为U,电流为I,现在求外电路最简单的N网络等效电路。首先,利用代换定理将外部电路替换为电压源US=U,如图2(b)所示。

根据叠加定理,N个网络端口的电流I可以看作是网络内部电源和网络外部电源US共同作用的结果,即

I=P P

式中为去掉外部电源(电压源短路)时的端口电流,即带独立电源的单口网络N的短路电流,即

P=Isc

其中P为网络中独立电源为零(电压源短路,电流源开路)时的端口电流,NO等效为一个内阻ro,则

由上述公式画出的电路只是一个电流源并联一个电阻支路。电流源的电流等于有独立源的二端网络的短路电流,并联电阻等于N网络中所有电源置零后从端口看到的NO网络的等效电阻RO,如图3所示。这证明了诺顿定理。

诺顿的验证定理一、实验原理

1)对于任何一个带源的线性网络,如果只研究一个支路的电压和电流,则电路的其余部分可以看作是有源二端网络(或带源的单口网络)。

大卫定理指出,任何线性有源网络总是可以用一个电压源和一个电阻的串联等效代替,如图6-1所示。

这个电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc,它的等效内阻R0等于这个网络中所有独立源置零时的等效电阻(理想电压源视为短路,理想电流源视为开路)。

诺顿定理指出,任何线性有源网络总是可以等效地用一个电流源和一个电阻的并联组合来代替,如图6-2所示。

2、有源二端网络等效参数的测量方法

(1)用开路电压和短路电流法测量R0。

有源二端网络输出开路时,直接用电压表测量其输出的开路电压Uoc,然后将其输出短路,用电流表测量其短路电流Isc,等效内阻为。如果二端网络的电阻很小,如果其输出端口短路,其内部元件就很容易损坏,所以不应采用这种方法。

(2)伏安法

用电压表和电流表测量有源二端网络的外特性曲线,如图6-3所示。根据外特性曲线,求得斜率tg时,内阻为R0=。

伏安法是

测量内阻较高的有源二端网络的开路电压时,用电压表直接测量会产生较大误差。为了消除电压表内阻的影响,常采用零指示器测量法,如图6-5所示。

零示测量的原理是将低内阻稳压电源与被测有源二端网络进行比较。当稳压电源的输出电压等于有源二端网络的开路电压时,电压表的读数将为0 & gt;然后断开电路,测量此时稳压电源的输出电压,即待测有源二端网络的开路电压。

二、实验设备

三、实验内容

被测有源二端网络如图6-6所示。

1、用开路电压和短路电流法测量戴维宁等效电路的Uoc,R0和诺顿等效电路的ISC,R0。

根据图6-6(a)连接稳压电源Us=10V,恒流源Is=10mA。负载R1被接入。测量UOc和Isc,并计算R0。

2、负载测试

按图6-6(a)连接RL,改变RL的阻值,测量有源二端网络的外特性曲线。

3、验证Davinen s定理:使用一个470欧姆的电位计作为R0,将其电阻调整到步骤1 ,然后将其与DC稳压电源串联(在步骤1 ),如图6-6(b)所示,并根据步骤2

4、验证诺顿定理:使用一个470欧姆的电位计作为R0,调节它的电阻值等于步骤1 ,然后将其与DC恒流源并联(调整到步骤1 ),如图6-6(c)所示,并根据步骤2

5、有源二端网络等效电阻(也称输入电阻)的直接连接测量法。参见图6-6(a)。将被测有源网络中所有独立源置零(断开电流源IS,去掉电压源US,用短路线连接原电压源连接的两点),然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档测量负载RL开路时A、B两点间的电阻,即为被测网络的等效内阻R0,或网络的输入电阻Ri。

6、用半压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。线路数据表的自编译。

四、实验笔记

1、测量时,注意电流表量程的更换。

2、在步骤5 ,电压源设置为零时不能短路。

3、用万用表直接测量R0时,必须将网络中的独立源设置为零,以免损坏万用表。其次,Om齿轮在测量前必须归零。

4.换线时关闭电源。

五、实验报告

1、按照步骤2、3、4,绘制曲线,验证戴维宁的正确性定理和诺顿定理,并分析产生误差的原因。

2、根据步骤1、5、6的几种方法测量的Uoc和R0与电路在预览期间计算的结果进行比较。你能得出什么结论?

诺顿的通知定理(1)诺顿定理只等价于外电路,不等价于内电路。也就是说,不能应用这个定理求出等效电源电动势和内阻,再返回求出原电路(即有源二端网络的内部电路)的电流和功率。

(2)用诺顿定理进行分析计算时,若待求解支路后的有源二端网络仍为复杂电路,则可再次使用诺顿定理,直至变为简单电路。

(3)诺顿定理只适用于线性有源二端网络。如果有源二端网络含有非线性元件,它可以诺顿定理解决不了。

标签:网络电流电压


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