电路题里七八个电阻混着电压源电流源,只求某一条支路的电流,硬列方程要写好几步。戴维宁定理就是给这种局面用的:任何一个线性有源二端网络,对外电路而言,都可以等效成一个电压源串联一个电阻。这个结论由法国工程师戴维宁在 1883 年提出,是电路分析里最常用的化简工具。
等效的两个参数
把待求支路断开,剩下的部分就是个二端网络。它的等效电压源等于端口的开路电压 Uoc,也就是断开后端口两端的电压;串联电阻 R0 等于网络内部所有独立源置零后,从端口看进去的等效电阻。置零的意思是电压源用短路线代替,电流源断开,剩下的电阻该串的串、该并的并,按纯电阻网络化简。
解题固定三步
- 第一步:断开待求支路,算端口开路电压 Uoc
- 第二步:内部独立源置零,求端口等效电阻 R0
- 第三步:Uoc 串 R0 接回待求支路,电流用欧姆定律 I = Uoc / (R0 + RL)
走一个数例
12V 电压源串 6Ω 电阻接端口,负载 RL 也是 6Ω。开路电压 12V,等效内阻 6Ω,负载电流 I = 12/(6+6) = 1A。把负载换成 3Ω,电流就是 12/9 约 1.33A,可以看出负载越小电流越接近 2A 的短路极限。内部电路再复杂,套路不变,先把端口以外的网络化简完,剩下的就是这两个参数。
适用范围和配套考点
前提是二端网络内部线性,外面的待求支路可以是非线性的,这一点做题很实用。它和诺顿定理是一对,诺顿等效成电流源并电阻,两者靠电源等效变换互换。最大功率传输也挂在它上面:负载电阻等于等效内阻 R0 时负载功率最大,此时等效电源的效率只有一半,选择题常考。
实际做题的取舍:只求一条支路的响应就用它,先断开、再化简、后接回;要全网各支路电流,老实列基尔霍夫方程反而快。