隨著《電工基礎》這門課的深入學習,它的內容也是越發(fā)無法理解。并且它的知識點通常都是連貫的,也就是說,若你上面所學的沒看懂,這么旁邊的知識你才會學得越難。
學得快并不能說明學得好,我在之前就提及過好多次,對于基礎知識的把握,離不開習題的試煉。似乎有的人說,不曉得在哪找習題做,簡單,你在原有的習題上練多幾次,提高解題速率也不失為一種好方式。
另外,好多時侯,我們并不是學會了就完事的,而是要學因而用,最好是能做到舉一反三,比如基爾霍夫電壓定理(KCL),我們學會以后能夠應用到實際中,拿來判定短路保護器的接線正確與否、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,學習是無止境的,所謂學海無涯,希望你們能跟上我的腳步,把曹老師的《電工基礎》給吃透。這么大學物理實驗電子元件伏安特性的測量實驗報告,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,當有兩個或兩個以上的獨立電源作用時,則任意大道的電壓或電流,都可以覺得是電路中各個電源單獨作用而其他電源不作用時,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——線性性質,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、獨立源或線性受控源構成的電路。
說到線性器件,不得不給你們說一下線性內阻,它就是線性器件,我們此次的學習也是基于線性內阻電路來講解的。受控源在以后的學習分享中再進行解讀。
線性內阻,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,金屬內阻器件的兩端電流同電壓的關系就可以覺得是線性的,它的伏安特點曲線是通過座標原點的直線。
圖14-2
如圖14-2中,直線的斜率就是阻值的值。關于疊加定律,我們可以簡單理解為日常的用水,兩根水管同時接到一個水龍頭,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獨立電源單獨作用時,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,當電流源或電壓源不作用時,它們的處理方式是不一樣的。電流源不作用時是作漏電處理,而電壓源不作用時是作開路處理,如右圖14-3所示。當電流源不作用時,也就是與內阻R1串聯(lián)的電流源uS漏電,為了易于理解,此時把電壓源移到一邊。
按照基爾霍夫定理(KCL、KVL),以i2為未知量來列多項式,我們可以看見,原電路所得的多項式與應用疊加定律求得的多項式是一樣的。該電路圖中有兩個獨立電源,所以分為兩個分電路,即把大道電壓i2分為兩個份量i2’與i2’’,分別算出兩個電壓份量后再進行求和得出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: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,疊加定律的應用是十分廣的。在《電工基礎》課程中大學物理實驗電子元件伏安特性的測量實驗報告,曹老師就以二極管的電路為例講了一下疊加定律的實際應用,在這兒也不作贅言。
使用疊加定律時應注意以下幾點:
(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)電路中所有內阻都不予更動。
(4)疊加時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,應注意各份量前的“”、“-”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)應用疊加定律時,可把電源分組求解,即每位分電路中的電源個數(shù)可以少于一個。
對于第(3)點,以右圖14-5為例,不作用電壓源作開路處理時,與其串聯(lián)的內阻R2仍然保留,不能去除。
圖14-5
而第(6)點的意思是,如果電路中富含6個獨立電源,我們可以把原電路分為兩個分電路,每位分電路中分別有3個獨立電源或則其他分法,具體如何分看個人需求。
至此,疊加定律的講解就結束了,你們還有那里不理解的呢?歡迎在評論區(qū)留言!
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