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前三篇文章我们分别介绍了欧姆定律、分压原理，以及电压。如果还没看过的同学，可以先看一下。对了解今天我们要聊的戴维南定理会有些帮助。
三篇文章链接如下：
电路基本原理那些事儿之 欧姆定律
电路基本原理的那些事儿 之 分压原理
电路基本原理那些事儿番外篇 电压
3 戴维南定理（Thevenin's theorem）
戴维南定理（也称作戴维宁定理），其标准描述为：
一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换，此电压源的激励电压等于一端口的开路电压，电阻等于一端口内全部独立电源置零后的输入电阻。
《电路》（邱关源）
这个定义就是描述得太清楚了，同时也比较拗口，让人理解起来有点吃力。我们先暂且忘记它，等理解了后面的内容再返回来看它，就会清晰很多。
首先，戴维南定理是从叠加原理获得的一个定理。而叠加原理的思想就是当有很多个输入影响一个输出时，你可以独立分析每一个输入/输出，最后再把全部的结果加在一起，就可以得到最终的输出了。
当使用戴维南定理简化电路时，最重要的法则是：电压源要短路，电流源要开路。
我们来看下面这个例子，这是邱关源的《电路》教材里的例子：
问：求解上图中，通过R3的电流i3。
思路很简单，就是将复杂的电路简单化，我们将电路图分为三部分，以R3为分界点：
那第1部分我们就可以用戴维南等效定理将2个电压源，2个电阻等效为1个电压源 + 1个电阻的形式；
第2部分R3保持不变；
第3部分的3个电阻等效为1个电阻（电阻的串并联）。
难点在于第1部分，原书上对第1部分的开路电压Us的解答方程式如下所示：
这个解答是将以R2为基准叠加上Us2来计算开路电压Us。但是在这里并没有体现出戴维南定理，所以让人很疑惑，那么应该怎么体现出戴维南定理呢？我们再把戴维南定理的重要法则写出来：电压源要短路，电流源要开路。
那么第1部分是2个电压源，所以应该分别直接短路就可以。
首先把Us1短路，那么就简化为如下图（a）中所示，那么Us_2就是Us2单独作用时Us的电压，根据电阻的分压原理，很容易就算出:
同理，我们再把Us2短路，简化为下图（b）所示，那么Us_1就是Us1单独作用时Us的电压，同样的分压原理，算出：
最后我们把这两个值加在一起，就是第1部分简化后的开路电压Us了：
现在这么看是不是更清晰了？我们用戴维南定理求出的结果和书本上是完全一致的。
如果你还记得我们在“电压”篇里面提到的电压相对值的概念，那么你一眼就可以看出这里的开路电压Us=40V（因为Us1=Us2=40V）。
第1部分的等效电阻求解，只要把两个电压源Us1和Us2短路，那么R1和R2就是一个并联的状态，那么就有：
第3部分的简化就简单了，它是 R4 与 （R5和R6串联后）的并联，所以结果就是：
最后简化出来的电路图如下：
那么我们求解i3 是不是就很简单了？
/ 实际应用场景 /
上面这个例子是书本上的例子，所以看起来更理论化一点。那么我们接下来看看在实际的应用场景里，戴维南定理是如何发挥作用的。
上图是一个典型的分压电路，外加一个滤波电容。其作用是将输入Vi从0~24V降压为0~2.2V的输出Vo，然后送入单片机的A/D口做电压检测。
这个电路也是一个RC低通滤波器，所以我们需要知道它的时间常数τ（念tao），以此来确定我们的单片机在上电以后，需要多久才可以得到稳定的输出电压Vo（还记得RC电路的阶跃响应曲线吗？）。那么这个电路的RC滤波器的时间常数τ是多少呢？
是100kΩ * 0.1uF吗？看起来很像，但是直觉告诉我们，R2的存在是无法忽略的。这个时候你就需要戴维南定理了。
我们从输出往输入看，使用戴维南定理简化后的电路图就变成了下图：
你会发现，R1和R2是并联的关系。那么R1//R2（双斜杠“//”表示并联）的结果远远比R1=100kΩ要小很多，所以其时间常数τ也比原来预期的100kΩ * 0.1uF要小很多！这样我们得到稳定的Vo输出就不需要那么长的时间了，对吗？
下面这个例子你可能在很多地方都见过，也更能体现戴维南定理的优势。如下图所示：
上图是典型的交流电动机电路，合上开关，电机转动，断开开关，电动机停止转动。
上图这个电路在断开开关的时候会存在一个问题，因为电动机是一个感性负载（它的绕组就是一个电感），根据电磁感应定律，在断开开关的瞬间，电动机的绕组（电感）会感生出一个反向电动势（电压很高），这个高压很容易对电路里的其他用电器件产生干扰（电磁干扰）。
解决这个干扰问题的标准方法，是在电机的两端并联一个RC电路（俗称缓冲器，其作用是给电机的反向电动势提供一个回路，用电阻来发热消耗掉感应出来的能量），如下图所示：
在电路图上看起来没什么问题，但是在实际应用场景里，电机往往都安装在设备里面，那么你要往里加一个缓冲器（或者更换），需要把设备拆出来，人再钻到里面把缓冲器安装上去。非常麻烦，同时也很危险。
那么我们换个角度想想，能不能装在其他地方呢？
根据戴维南定理，当我们把AC220V电压源短路以后，把缓冲器的下端接在开关的另外一端，如下图右边所示：
你会发现，这两个电路图的效果是完全一样的！一般开关都是在设备的外面，我们只需要在开关盒里并联一个缓冲器，就可以解决问题，更换起来也是分分钟的事情，根本不用拆设备，是不是很方便？
光从这个应用场景来看，戴维南定理就是一个非常强大的工具！
戴维南定理有另外一个姐妹定理——诺顿定理（Norton's theorem），等效为电流源和电阻并联的方式。但是就像我们在“电压篇”文章里说到了，现实世界里我们碰到的应用场景大部分都是恒压源，所以我们更偏向于用戴维南定理来分析电路。
下一篇是这个系列文章的最后一个定律——能量守恒定律。虽然能量守恒定律非常基础，应用范围也极其广泛，但是在电子学里我们可以用它来定位很多问题，也是一件非常趁手的利器。