戴维宁定理是什么意思?用大白话讲清楚这个电路原理!

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最近在捣鼓一些电路板子的时候,碰上个有点绕的电路,好几个电阻串串并并,还有俩电源,看着就头疼。想算其中一个电阻上的电流电压,直接用基尔霍夫定律列方程?能算,但感觉有点杀鸡用牛刀,而且容易算错。

这时候我就琢磨起来,以前上学好像学过个啥招,能把一大坨复杂的电路,“biu”一下变成一个简单的电源和一个电阻串联。对,就是那个戴维宁定理,当时学得迷迷糊糊,实践中用得也不多,有点生疏。

不行,手痒痒,得实际练练,不然真忘。正好手头有个不算太复杂的电路图,就拿它开刀。

戴维宁定理是什么意思?用大白话讲清楚这个电路原理!

我的实践步骤是这样的:

第一步:找“开口”

先把我要分析的那个电阻(就是负载)从电路里“拔”出来,留下两个连接点,这就成个“开口”的二端网络。想象一下,就像把你要看的那个元件先请出去。

第二步:算开路电压(Uoc)

负载拿掉后,电路就开路。这时候我就去算那两个断开点之间的电压是多少。这个电压就是所谓的开路电压 Uoc。怎么算?这就得看具体电路,有时候用节点电压法方便,有时候用回路电流法,或者串并联分压啥的。我这回用的就是简单的节点电压,列个方程,解出来一个电压值。比如算出来是 5V 。

第三步:算等效电阻(Req)

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算完电压,接下来算电阻。这一步稍微有点绕,要把原来电路里的所有独立电源都“干掉”。怎么干掉?

  • 电压源:直接用导线短路掉,就当它不存在,变成一根线。
  • 电流源:直接断开,就当它那条路断。

处理完电源后,就从刚才那两个“开口”点往里看,计算这时候的总电阻是多少。这个电阻就是等效电阻 Req(也叫戴维宁电阻 Rth)。看进去的时候,那些剩下的电阻可能是串联,可能是并联,或者先串后并,或者先并后串,仔细分析,一步步算出来。比如我算出来是 2 欧姆。

戴维宁定理是什么意思?用大白话讲清楚这个电路原理!

第四步:画等效电路

好,现在我手里有俩数:开路电压 Uoc(比如 5V)和等效电阻 Req(比如 2 欧姆)。戴维宁老爷子告诉我们,原来那一坨复杂的电路,对于那个负载电阻来说,就可以等效成一个电压源(电压就是 Uoc)串联一个电阻(阻值就是 Req)。

我就画个简单的图:一个 5V 的理想电压源,后面串着一个 2 欧姆的电阻。这就是原来那个复杂电路的“戴维宁等效电路”。

一步:接回负载,验算

把第一步请出去的那个负载电阻,重新接回到这个简单的等效电路上。现在电路超级简单,就是一个电源、一个等效电阻、一个负载电阻串联。用欧姆定律嗖嗖就能算出负载上的电流和电压。

为放心,我还特意用原来的复杂电路硬算一遍那个负载上的电流电压,结果跟用等效电路算出来的一模一样!成!

戴维宁定理是什么意思?用大白话讲清楚这个电路原理!

实践后的感想:

这回重新实践一下戴维宁定理,感觉是真香。它最大的好处就是简化。特别是在你只关心电路中某一部分(比如某个负载)的情况,或者需要更换不同负载看效果时,用这个定理就不用每次都重新分析整个复杂网络,只需要算一次等效电路,后面换负载就非常方便。

虽然现在仿真软件很强大,点几下鼠标啥结果都有。但我觉得,懂这些基本定理,能让你对电路的理解更深一层,脑子里有个模型。遇到问题时,不光会用工具,还能从原理上分析,思路会更清晰,不容易被表象迷惑。排查故障的时候,这思路能帮上大忙。

这回实践挺顺利,把快忘掉的知识又捡回来,感觉不错。分享给大家,也算是我的一个实践记录。

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