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CR · 直流分析

叠加定理

本单元学习:把多个电源同时作用的线性电路,拆成每次只开一个电源的简单问题,再把结果相加。还要亲自确认,各部分响应之和恰好等于总响应。

逐个打开电源并相加

左边是 V₁ 和 R₁,右边是 V₂ 和 R₂,测量的是中间 R₃ 支路中的电流 I。用按钮关掉某个电源,它在图中就变成一根短路导线。分别记下只开一个电源时的电流,再与两个都开时的电流比较。

中间支路的电流 I
I = 1.5 A
I = 1.0 + 0.5 = 1.5 A
都开 · 和 = 整体 ·

因为线性所以可以相加

在线性电路中,输入加倍,输出也正好加倍;两个输入相加后送入,得到的是各自输出之和。正因为有这种比例性和可加性,即使有好几个电源,也只要逐个分别求解,再把结果相加就行。一旦电路中接入二极管这样的非线性元件,这个定理就不成立了。

只留一个电源,其余置为 0

要只看一个电源的贡献,就把其余电源置为 0。把电压源置为 0 V,就是用导线把两端连起来,即短路;把电流源置为 0 A,就是把它断开,即开路。电源本身的内阻要原样留在电路里。在这张图中关掉 V₂,那个位置就变成短路导线,看到的就是 V₁ 单独产生的电流。

把各部分响应连同符号相加

在同一条支路上、按同一参考方向求出每个电源单独产生的电流,再按方向把符号对好相加,就得到总电流。如果某个电源在这条支路上把电流往反方向推,它那一份就要减去。这里两个电源在 R₃ 支路上把电流往同一方向推,所以 1.0 A 和 0.5 A 直接相加。

观察I = I1 + I2
总响应是各部分响应之和。
选择I1 = ?
只有 V₁ 时流过的电流。
填空I2 = ?
只有 V₂ 时流过的电流。
自己来I = 1.0 + 0.5 = ?
两个部分电流相加就是总电流。

回到第一屏

只开一个电源时,中间支路流过 1.0 A 或 0.5 A;两个都开时,流过的正好是两者之和 1.5 A。不必同时求解两个电源,只要把开一个电源的简单电路解两遍再相加就够了。只要电路是线性的,复杂的多电源问题总能这样拆开。

叠加定理指出:线性电路中的任一电流或电压,等于各独立电源单独作用时所产生响应的和。只保留一个电源,其余置为 0:电压源短路,电流源开路,内阻保留。它只适用于比例性和可加性成立的线性电路。