Ich verstehe die Intuition hinter äquivalenten Quellen, die bei Quellentransformationen verwendet werden, nicht vollständig

In meinem Buch heißt es, dass zwei Stromkreise als gleichwertig angesehen werden können, wenn sie in jedem Widerstand, der an die beiden Enden des Stromkreises angeschlossen ist, dieselbe Spannung und denselben Strom erzeugen. Das Buch beweist dann, wie verschiedene Schaltungen austauschbar sind, weil sie die gleiche Spannung und den gleichen Strom in einem Widerstand mit beliebigem Widerstand erzeugen, der mit den beiden Enden der Schaltung verbunden ist. Was mich jedoch stört, ist, dass diese Strategie davon auszugehen scheint, dass der Rest der Schaltung auf einen einzigen Widerstand reduziert werden kann. Diese Strategie wird jedoch eindeutig verwendet, wenn der Rest der Schaltung nicht auf einen einzigen Widerstand reduziert werden kann (z. B. wenn der Rest der Schaltung eine Spannungs- oder Stromquelle hat). Könnte mir bitte jemand erklären, warum diese Strategie in dieser Situation immer noch gültig ist?

Antworten (4)

Es gibt eine unausgesprochene Annahme, dass die Schaltung linear ist . Es ist einfach, eine nichtlineare Schaltung zu entwickeln, die für jeden realen Widerstandswert gleich aussieht, aber versagt, wenn bestimmte Spannungsquellen angeschlossen werden. Stellen Sie sich eine Reihenbatterie + Widerstand mit einer in Sperrichtung vorgespannten Diode über den Anschlüssen vor.

Da die Schaltung linear ist, gilt der Überlagerungssatz . Das (und der Eindeutigkeitssatz) reicht aus, um den Satz von Thevenin zu beweisen . Es gilt auch allgemeiner mit Widerständen, die durch Impedanzen ersetzt werden.

Da es linear ist, muss es sich nur gleich verhalten, wenn zwei Widerstandswerte angeschlossen sind, um für alle möglichen angelegten Spannungen an den beiden Anschlüssen identisch zu sein (wobei der degenerierte Fall ignoriert wird, in dem die Spannung für beide Widerstandswerte Null ist).

Schauen Sie sich einfach beide Klemmen der Schaltung an. (Eingang und Ausgang). Wenn zwei Schaltkreise denselben Ausgang für denselben Eingang bereitstellen, sind sie theoretisch gleich.

Angenommen, Ihr Buch bezieht sich auf Thevenin-Ersatzschaltkreise, dann erzeugen die Ersatzschaltkreise tatsächlich dieselbe Spannung an jedem beliebigen Widerstand, der an seinen Anschlüssen angebracht ist. Der Beweis der Existenz von Thevenin-Ersatzschaltbildern zeigt jedoch auch, dass das Ersatzschaltbild dieselbe Spannung über jedem beliebigen Schaltkreis (einschließlich Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, Batterien usw.) erzeugt, der an seinen Anschlüssen angeordnet ist. Dies gilt sogar für Strom- und Spannungsquellen, vorausgesetzt, dass sie, wenn sie gesteuerte Quellen sind, nicht durch einen internen Parameter der Schaltung gesteuert werden, für die das Thevenin-Äquivalent abgeleitet wurde. Google "Thevenin-Ersatzschaltkreise" für weitere Details.

Ich denke, Sie konzentrieren sich zu sehr auf den einzelnen Widerstand. Es ist einfach ein Ersatz für die beiden Punkte am Lastkreis, an denen die Spannungsquelle angeschlossen ist. Betrachten Sie diese Schaltungen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Schaltung, die aus V1 und V2 besteht, ist äquivalent zu der Schaltung, die nur aus V3 besteht, da beide die gleiche Spannung und den gleichen Strom in R1 und R2 erzeugen.

Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, ist dieser Teil für Sie in Ordnung, aber was ist, wenn R1 durch etwas Komplexeres ersetzt wird?

Die Antwort ist, dass sich nichts ändert . Wir könnten ein äußerst komplexes Maschennetzwerk aus Widerständen und einige Kondensatoren und Induktoren ersetzen. Es ändert nichts an der Tatsache, dass die beiden Schaltkreise zwischen den Knoten 1 und 2 dieselbe Spannung aufrechterhalten wie zwischen den Knoten 3 und 4. Das Ändern der Last an zwei äquivalenten Spannungsquellen ändert nichts an der Tatsache, dass sie äquivalent sind.

Ein Lastwechsel verändert die Parameter der Spannungsquellen nicht. Es ändert zwar ihre Reaktion, aber die Änderung der Reaktion ist gleich, wenn die Schaltungen wirklich äquivalent sind.