Проблемы с пониманием модели тевенина из AoE Lab

Question

Проблемы с пониманием модели тевенина из AoE Lab

CL40

Я использую лабораторную книгу AoE, чтобы научиться электронике. Я нахожусь в разделе делителя напряжения, и меня смущает их упрощенное объяснение. Я хотел бы объяснить это по-другому, но я не уверен, как понимать напряжение холостого хода.

Для следующей схемы:

схематический

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Расчет Vout прост:

В_{о ты т} "=" В_{я н} \frac{р 2}{р 1 + р 2}

$V_{out} = V_{in}\frac{R2}{R1 + R2}$

В_{о ты т} "=" 30 \frac{10000}{20000} "=" 15 В

$V_{out} = 30\frac{10000}{20000} = 15V$

Теперь вводим в цепь нагрузку:

схематический

^{смоделируйте эту схему}

Мой подход к решению этой проблемы заключался в том, чтобы превратить исходную схему в черный ящик и представить, что мы смотрим на нее с точки зрения вывода.

Судя по показаниям, ток короткого замыкания здесь будет

я_{с с} "=" \frac{В}{р} "=" \frac{15}{10000} "=" .0015 А

$I_{sc} = \frac{V}{R} = \frac{15}{10000} = .0015A$

Первый из моих вопросов - почему только первый резистор имеет значение для расчета напряжения короткого замыкания? Разве оба резистора не должны быть... сопротивлением в цепи? Интуитивно, это потому, что мы обходим R2 через короткое замыкание, и напряжение просто (из-за отсутствия лучшего термина) игнорирует резистор и следует по пути наименьшего сопротивления (земля)?

После этого мне нужно получить напряжение холостого хода. У меня возникли проблемы с выяснением того, как просмотреть схему таким образом, чтобы это имело смысл. Если я отключу нагрузку, напряжение холостого хода будет первоначальным Vout, не так ли?

По сути, я пытаюсь вывести математику, которая делает возможным параллельное лечение R1 и R2. Я понимаю, что сопротивление венина будет таким значением, а напряжение венина в этом случае равно vout (15В). Объяснения в лабораторной книге, хотя и были полезными, как бы пролистывали эту часть (они начали говорить о коммутационных напряжениях и заземлении, чтобы показать, какой резистор имеет значение), и я был бы признателен за любую помощь в понимании этого раздела. Я чувствую, что очень важно понимать импеданс цепи (следующий раздел), и я хотел бы полностью понять его, прежде чем двигаться дальше.

Спасибо!

Ответы (1)

Проблемы с пониманием модели тевенина из AoE Lab

Мистер Снруб · Answer 1

Вы близко. Я не уверен, как книга AoE подходит к вещам, но я бы сказал, что вы слишком рано вводите нагрузочный резистор. Смысл использования эквивалентной схемы Тевенина состоит в том, чтобы получить модель для рассматриваемой (под)схемы, а затем поместить туда нагрузку и посмотреть, как ведет себя схема.

В вашем случае у нас есть следующая простая схема (обратите внимание, что пока я буду игнорировать точные числовые значения сопротивлений и сосредоточусь только на общем решении).

схематический

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Я называю выходной узел «out» вместо «Vout», потому что мы будем беспокоиться как о его напряжении, так и о его токе.

Как вы правильно заметили, для определения напряжения холостого хода $V_{oc}$ , мы оставляем выходной узел разомкнутым (бесконечный импеданс относительно земли) и вычисляем напряжение на узле «выход», который в данном случае представляет собой простой делитель напряжения:

В_{о с} "=" В_{с} \cdot \frac{р 2}{р 1 + р 2}

$V_{oc} = V_s \cdot {R2 \over R1 + R2}$

При расчете тока короткого замыкания $I_{sc}$ , мы замыкаем этот выходной узел на землю (нулевой импеданс на землю). Поскольку выходной узел находится под потенциалом земли, на резисторе R2 напряжение равно нулю, и, следовательно, ток через него не течет.

я_{с с} "=" \frac{В_{с}}{р 1}

$I_{sc} = {V_s \over R1}$

Обратите внимание, что в вашем подходе выше была ошибка, поскольку вы использовали $V_{oc}$ вместо $V_s$ в этом расчете.

В качестве примечания, мы можем альтернативно рассматривать две приведенные выше схемы с точки зрения параллельных резисторов. (Помните, что если у вас есть два резистора, соединенных параллельно, то результирующее сопротивление всегда меньше или равно меньшему из двух сопротивлений.)

в $V_{oc}$ В расчете сопротивление нижней стороны R2 параллельно с бесконечно большим резистором, равным R2.
в $I_{sc}$ расчет, сопротивление нижней стороны равно R2 параллельно с нулем Ом, что равно нулю.

Наконец, чтобы получить сопротивление Тевенина $R_{th}$ , мы можем просто разделить напряжение холостого хода на ток короткого замыкания:

р_{т час} "=" \frac{В_{о с}}{я_{с с}} "=" \frac{В_{с} \cdot \frac{р 2}{р 1 + р 2}}{\frac{В_{с}}{р 1}} "=" \frac{р 1 \cdot р 2}{р 1 + р 2} "=" р 1 ∥ р 2

$R_{th} = {V_{oc} \over I_{sc}} = {V_s \cdot {R2 \over R1 + R2} \over {V_s \over R1}} = {R1 \cdot R2 \over R1 + R2} = {R1 \parallel R2}$

Ах, хорошо, это имеет немного больше смысла. Таким образом, напряжение короткого замыкания не будет связано с делителем напряжения (здесь), поскольку R2 шунтируется. Это имеет смысл, поскольку технически короткое замыкание на выходе означало бы, что мы не можем «видеть» 15 В, а единственное известное нам напряжение — это входное напряжение. Это имеет большой смысл. Спасибо за объяснение.

Проблемы с пониманием модели тевенина из AoE Lab

CL40

Ответы (1)

Мистер Снруб

CL40

как найти эквивалентное напряжение Thevenin и эквивалентное сопротивление Thevenin?

Какими будут напряжение разомкнутой цепи и сопротивление Thevenin в этой цепи?

Нахождение эквивалентного сопротивления Thevenin для цепи с источниками, зависящими от напряжения

Как рассчитать максимальную длину кабеля контура обнаружения пожара

Почему диоды имеют падение напряжения?

Нахождение напряжения тевенина

Как рассчитать сопротивление нагрузки?

Для измерения сопротивления следует использовать источник постоянного тока или источник напряжения?

Проблема разделения напряжения

Какой будет сила тока, если я включу светодиод в идеальную цепь