对于一个无源(不含独立源)二端网络,无论其内部如何复杂,如果在其端口加上独立电源,则端口电压与端口电流的比值定义为该二端网络的输入电阻,也称为等效电阻。
根据输入电阻的定义,计算输入电阻的方法有以下两种。
(1)如果二端网络的内部仅含电阻,不含受控源,则可以利用电阻的串并联和Y-Δ 等效变换的方法求解等效电阻,输入电阻等于其等效电阻。
(2)如果二端网络内部含有受控源和电阻,则根据输入电阻的定义求解,即利用在二端网络端口加电源的方法求输入电阻:
①在二端网络的端口加电压源,列出其端口电压与端口电流的关系式,然后计算端口电压和端口电流的比值,求得输入电阻。如图1-95(a)所示,输入电阻为
图1-95 外加电源法求解输入电阻
(a)外加电压源;(b)外加电流源
②在二端网络的端口加电流源,列出其端口电压与端口电流的关系式,然后计算端口电压和端口电流的比值,求得输入电阻。如图1-95(b)所示,输入电阻为
这种方法称为外加电源法,此时,端口电压和端口电流不一定给出确定的数值,只要找出它们的关系即可。
注意:
利用外加电源法时,端口电压、电流的参考方向对二端网络来讲应该是关联的。
【例1-24】 求图1-96 所示两个二端网络的输入电阻Rin。
图1-96 例1-24 电路
解:由于图1-96 所示二端网络只含有电阻,因此,等效电阻就是输入电阻,可利用电阻的串并联或Y-△变换等效公式进行计算。
在图1-96(a)电路中,电路的连接方式为3 Ω 电阻与6 Ω 电阻并联,等效电阻为
等效电路如图1-97(a)所示。与4 Ω 电阻串联后,等效电阻为
等效电路如图1-97(b)所示。与12 Ω 电阻并联后,等效电阻为
等效电路如图1-97(c)所示。最后与5 Ω 电阻串联,等效电阻为
等效电路如图1-97(d)所示。
图1-97 例1-24 图1-95(a)解题过程
在图1-96(b)电路中,首先把△连接的3 个15 Ω 电阻等效变换为3 个Y 连接的电阻
如图1-98(a)所示。再利用串并联等效进行计算。电阻的连接方式为5 Ω 电阻与4 Ω电阻串联,等效电阻为(www.daowen.com)
另一条支路的5 Ω 电阻与13 Ω 电阻串联,等效电阻为
等效电路如图1-98(b)所示。然后9 Ω 电阻与18 Ω 电阻并联,再与5 Ω 电阻串联,等效电阻为
化简电路如图1-98(c)所示。
图1-98 例1-24 图1-96(b)解题过程
【例1-25】 求图1-99(a)所示电路的输入电阻Rin。
图1-99 例1-25 电路
解:图1-99(a)所示电路中含有受控源,因此采用外加电源法求输入电阻。
方法一:
如图1-99(b)所示,在二端网络的端口外加电压源uS,设在端口产生的电流为iO,列出端口电压与端口电流的表达式。KCL 方程为
对左边网孔列写KVL 方程为
根据输入电阻的定义计算输入电阻为
方法二:
如图1-99(c)所示,在二端网络的端口外加电流源iS,端口电压设为u,列出端口电压与端口电流的表达式。KCL 方程为
对左边网孔列KVL 方程为
根据输入电阻的定义计算输入电阻为
方法三:
如图1-99(a)所示电路中受控电流源与6 Ω 电阻并联,6 Ω 电阻两端的电压为6i,因此,受控电流源的电压也为6i,受控电流源的等效电阻为
如图1-99(d)所示。6 Ω 电阻与30 Ω 电阻并联,等效电阻为
如图1-99(e)所示。5 Ω 电阻与8 Ω 电阻串联,等效电阻为13 Ω,如图1-99(f)所示。
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