應用重疊定理解直流迴路之步驟分析如下:
1.先保留電路中一個電源,移開其他電源。移去之電壓源以短路(short circuit)代替;移去之電流源以斷路代替。
2.以保留之單一電源,利用電路基本觀念求出各元件電流。
3.再以另一電源,如同第1.2.步驟再求出各元件電流。
4.所有電源分別演算完畢後,將各元件之電流相加或相減(同方向相加,反方向相減),即為其正確值。
節點電壓法依據的電路理論有克希荷夫電流定律(KCL)及歐姆定律。節點電壓法解直流迴路之步驟分析如下:
1.決定直流迴路的節點,並選定其一為參考點,其餘各節點分別標註VA、VB ……(或V 1、V 2 ……)。
2.任意假設各支路電流方向,並分別註明I 1、I 2、I 3 …… 。
3.依KCL寫出各節點電流方程式。
4.依歐姆定律寫出各支路電流之算式,並代入上面方程式。
5.解聯立方程求各節點之電位,並代入第4.步驟,即可求出各支路電流值。
迴路電流分析法(Loop Analysis Method)亦為分析直流迴路常用方法之一,其所依據之電路理論有克希荷夫電壓定律(KVL)及歐姆定律,一般有多少個迴路數,其所列之方程式就有多少個。
戴維寧定理(Thevenin‘s Theorem)是公認分析直流迴路最重要的方法之一,其可用來化簡電路,求特定電路之電流或電壓,及求最大功率轉移等等。
戴維寧定理:如圖4-4-1(a)所示任何複雜直流迴路,自其開路兩端即ab兩端視之,可化簡如圖4-4-1(b)所示之等效電路,即稱為戴維寧定理。圖4-4-1(b)所示之等效電路即稱為戴維寧等效電路,又稱為電壓源模式。
如圖4-4-1(b)所示之戴維寧電阻(RTh)及戴維寧電壓(VTh)之求法步驟如下:
1. RTh 求法:將原直流迴路內所有電壓源短路,所有電流源斷路,求a、b兩端之總電阻,則RTh =Rab。
2. VTh 求法:將直流迴路內所有電源還原,求開路兩端之電位差,為戴維寧電壓,即VTh =Vab。當直流迴路較複雜時,求VTh 可能須應用節點電壓法或重疊定理解之。
戴維寧等效電路的電壓源,內部有電阻存在,因此,其輸出功率無法完全輸送至負載,有一部分是內阻損耗,如圖4-5-1所示。負載之功率會隨著負載(RL)而產生變化。
RL=R 時,負載可得到最大功率,此為最大功率轉移定理。由於RL 所消耗之功率為輸出功率,R 為電源內阻,其所消耗之功率可視為損失,此時輸出功率=損失功率,依效率η=Po /Pi ×100%,故此時效率應為50%。
諾頓定理(Norton's Theorem)與戴維寧定理相同,必須自直流迴路開路兩端看入,如圖4-6-1(a)所示,自a、b看入,可將其化簡如圖4-6-1(b)所示,此方法稱為諾頓定理。諾頓等效電路又稱為電流源模式。諾頓定理可用來化簡電路或求特定電路之電流或電壓。
諾頓電阻(RN)與諾頓電流(IN)之求法步驟如下:
1.諾頓電阻(RN)之求法:與戴維寧電阻(RTh)求法相同。
2.諾頓電流(IN)之求法:依圖4-6-1(a)所示必須將原開路兩端a、b短路,由線性網路內求出流經此 a、b 短路線之電流。如圖4-6-2所示,此IN 即為諾頓電流。
注意:如圖4-6-2所示,若IN 由a流至b,則圖4-6-1(b)所示之IN 方向為向上。若圖4-6-2所示之IN 由b流至a,則圖4-6-1(b)所示之IN 方向應向下。