电路量分流原理



本章,我们讨论以下两种电路量的分流原理。

  • 电流分流原理
  • 电压分流原理

电流分流原理

当两个或多个无源元件并联连接时,流过每个元件的电流将从进入节点的电流中**分流**(共享)。

考虑以下**电路图**。

Current Division Principle

上图电路图由一个输入电流源IS与两个电阻R1R2并联组成。每个元件上的电压为VS。流过电阻R1R2的电流分别为I1I2

节点P处的KCL方程**为

$$I_S = I_1 + I_2$$

  • 将$I_1 = \frac{V_S}{R_1}$和$I_2 = \frac{V_S}{R_2}$代入上式。

$$I_S = \frac{V_S}{R_1} + \frac{V_S}{R_2} = V_S \lgroup \frac {R_2 + R_1 }{R_1 R_2} \rgroup$$

$$\Rightarrow V_S = I_S \lgroup \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2} \rgroup$$

  • VS的值代入$I_1 = \frac{V_S}{R_1}$。

$$I_1 = \frac{I_S}{R_1}\lgroup \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \rgroup$$

$$\Rightarrow I_1 = I_S\lgroup \frac{R_2}{R_1 + R_2} \rgroup$$

  • VS的值代入$I_2 = \frac{V_S}{R_2}$。

$$I_2 = \frac{I_S}{R_2} \lgroup \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \rgroup$$

$$\Rightarrow I_2 = I_S \lgroup \frac{R_1}{R_1 + R_2} \rgroup$$

I1I2的方程,我们可以概括出流过任何无源元件的电流可以用以下公式求得。

$$I_N = I_S \lgroup \frac{Z_1\rVert Z_2 \rVert...\rVert Z_{N-1}}{Z_1 + Z_2 + ... + Z_N}\rgroup$$

这就是所谓的**电流分流原理**,它适用于两个或多个无源元件并联连接且只有一个电流进入节点的情况。

其中:

  • IN是流过第N支路的无源元件的电流。

  • IS是进入节点的输入电流。

  • Z1, Z2, …,ZN分别是第1支路、第2支路、……、第N支路的阻抗。

电压分流原理

当两个或多个无源元件串联连接时,每个元件上的电压将从整个组合上的电压中**分流**(共享)。

考虑以下**电路图**。

Voltage Division Principle

上图电路图由一个电压源VS与两个电阻R1和R2串联组成。流过这些元件的电流为IS。电阻R1和R2上的电压降分别为V1和V2

环路的**KVL方程**为

$$V_S = V_1 + V_2$$

  • V1 = IS R1V2 = IS R2代入上式

$$V_S = I_S R_1 + I_S R_2 = I_S(R_1 + R_2)$$

$$I_S = \frac{V_S}{R_1 + R_2}$$

  • IS的值代入V1 = IS R1

$$V_1 = \lgroup \frac {V_S}{R_1 + R_2} \rgroup R_1$$

$$\Rightarrow V_1 = V_S \lgroup \frac {R_1}{R_1 + R_2} \rgroup$$

  • IS的值代入V2 = IS R2

$$V_2 = \lgroup \frac {V_S}{R_1 + R_2} \rgroup R_2$$

$$\Rightarrow V_2 = V_S \lgroup \frac {R_2}{R_1 + R_2} \rgroup$$

V1V2的方程,我们可以概括出任何无源元件上的电压可以用以下公式求得。

$$V_N = V_S \lgroup \frac {Z_N}{Z_1 + Z_2 +....+ Z_N}\rgroup$$

这就是所谓的**电压分流原理**,它适用于两个或多个无源元件串联连接且只有一个电压加在整个组合上的情况。

其中:

  • VN是第N个无源元件上的电压。

  • VS是加在整个串联无源元件组合上的输入电压。

  • Z1,Z2, …,Z3分别是第1个无源元件、第2个无源元件、……、第N个无源元件的阻抗。

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