隨著《電工基礎(chǔ)》這門課的深入學(xué)習(xí),它的內(nèi)容也是越發(fā)無法理解。并且它的知識點(diǎn)通常都是連貫的,也就是說,若你上面所學(xué)的沒看懂,這么旁邊的知識你才會學(xué)得越難。
學(xué)得快并不能說明學(xué)得好,我在之前就提及過好多次,對于基礎(chǔ)知識的把握,離不開習(xí)題的試煉。似乎有的人說,不曉得在哪找習(xí)題做,簡單,你在原有的習(xí)題上練多幾次,提高解題速率也不失為一種好方式。
另外,好多時(shí)侯,我們并不是學(xué)會了就完事的,而是要學(xué)因而用,最好是能做到舉一反三,比如基爾霍夫電壓定理(KCL),我們學(xué)會以后能夠應(yīng)用到實(shí)際中,拿來判定短路保護(hù)器的接線正確與否、用來解釋鉗形電壓表把火零線夾在一起時(shí)示數(shù)為零的緣由等。
說這么多,雖然目的就是要告訴你們,學(xué)習(xí)是無止境的,所謂學(xué)海無涯,希望你們能跟上我的腳步,把曹老師的《電工基礎(chǔ)》給吃透。這么大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子元件伏安特性的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告,我們步入此次的主題:疊加原理。
圖14-1
疊加原理又稱疊加定律,在線性電路中,當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源作用時(shí),則任意大道的電壓或電流,都可以覺得是電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用而其他電源不作用時(shí),在該大道中形成的各電壓份量或電流份量的代數(shù)和。
作為線性系統(tǒng)(包含線性電路)最基本的性質(zhì)——線性性質(zhì),它包含可加性與齊次性兩方面。疊加定律就是可加性的反映,它是線性電路的一個(gè)重要定律。齊次性,簡而言之就是輸入函數(shù)減小多少倍,響應(yīng)函數(shù)也會伴隨著相同倍數(shù)的減小。
所以,你們要注意,疊加定律是只適用于線性電路的。線性電路是指完全由線性器件、獨(dú)立源或線性受控源構(gòu)成的電路。
說到線性器件,不得不給你們說一下線性內(nèi)阻,它就是線性器件,我們此次的學(xué)習(xí)也是基于線性內(nèi)阻電路來講解的。受控源在以后的學(xué)習(xí)分享中再進(jìn)行解讀。
線性內(nèi)阻,簡單來說,就是電阻不會隨電流和電壓的變化而變化,比如在室溫不變的情況下,金屬內(nèi)阻器件的兩端電流同電壓的關(guān)系就可以覺得是線性的,它的伏安特點(diǎn)曲線是通過座標(biāo)原點(diǎn)的直線。
圖14-2
如圖14-2中,直線的斜率就是阻值的值。關(guān)于疊加定律,我們可以簡單理解為日常的用水,兩根水管同時(shí)接到一個(gè)水龍頭,主管上的水流量就是兩根支管水流量疊加所得。我們只要曉得兩根支管各自的水流量,主管的水流量就可以由兩根支管各自的水流量相乘得出。同理,疊加定律就是某處電流或電壓都是電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí),在該處分別形成的電流或電壓的疊加。
圖14-3
從14-1中我們可以看見,當(dāng)電流源或電壓源不作用時(shí),它們的處理方式是不一樣的。電流源不作用時(shí)是作漏電處理,而電壓源不作用時(shí)是作開路處理,如右圖14-3所示。當(dāng)電流源不作用時(shí),也就是與內(nèi)阻R1串聯(lián)的電流源uS漏電,為了易于理解,此時(shí)把電壓源移到一邊。
按照基爾霍夫定理(KCL、KVL),以i2為未知量來列多項(xiàng)式,我們可以看見,原電路所得的多項(xiàng)式與應(yīng)用疊加定律求得的多項(xiàng)式是一樣的。該電路圖中有兩個(gè)獨(dú)立電源,所以分為兩個(gè)分電路,即把大道電壓i2分為兩個(gè)份量i2’與i2’’,分別算出兩個(gè)電壓份量后再進(jìn)行求和得出i2。
在圖例中,我是以電壓來展開講解,你們在私下邊可以嘗試用電流來列一下等式以加深理解,在這兒就不做贅言。
疊加定律不僅要注意是線性電路外,我們還要注意一點(diǎn):原電路的功率不等于按各分電路估算所得功率的疊加,這是由于功率是電流與電壓的乘積,它們不成線性關(guān)系。
我們以圖14-3中的電路為例,借助功率P=I2R來證明,可以看見功率是不能直接用疊加定律求解的,如圖14-4所示。
圖14-4
在電路剖析中,疊加定律的應(yīng)用是十分廣的。在《電工基礎(chǔ)》課程中大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子元件伏安特性的測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告,曹老師就以二極管的電路為例講了一下疊加定律的實(shí)際應(yīng)用,在這兒也不作贅言。
使用疊加定律時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)疊加定律只適用于線性電路,不適用于非線性電路。
(2)在疊加的各分電路中,不作用的電流源置零,在電流源處用漏電取代;不作用的電壓源置零,在電壓源處用開路取代。
(3)電路中所有內(nèi)阻都不予更動(dòng)。
(4)疊加時(shí)各分電路中的電流和電壓的參考方向可以取為與原電路中的相同。代替數(shù)和時(shí),應(yīng)注意各份量前的“”、“-”號。
(5)線性電路的電流或電壓均可用疊加定律估算,但功率P不能用疊加定律估算。
(6)應(yīng)用疊加定律時(shí),可把電源分組求解,即每位分電路中的電源個(gè)數(shù)可以少于一個(gè)。
對于第(3)點(diǎn),以右圖14-5為例,不作用電壓源作開路處理時(shí),與其串聯(lián)的內(nèi)阻R2仍然保留,不能去除。
圖14-5
而第(6)點(diǎn)的意思是,如果電路中富含6個(gè)獨(dú)立電源,我們可以把原電路分為兩個(gè)分電路,每位分電路中分別有3個(gè)獨(dú)立電源或則其他分法,具體如何分看個(gè)人需求。
至此,疊加定律的講解就結(jié)束了,你們還有那里不理解的呢?歡迎在評論區(qū)留言!
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