实际电源模型及其等效变换.ppt

一、单口网络等效的概念,1、单口网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网络，称为二端网络。当强调二端网络的端口特性，而不关心网络内部的情况时，称二端网络为单口网络。,2、等效单口网络：当两个单口网络的电压电流关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。,等效,N1,N2,结 束,返 回,二、电阻的串联、并联和混联,1电阻的串联,两个二端电阻首尾相联，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻的串联。图(a)表示n个线性电阻串联形成的单口网络。,返 回,结 束,2电阻的并联,两个二端电阻首尾分别相联，各电阻处于同一电压下的连接方式，称为电阻的并联。图(a)表示n个线性电阻的并联。,两个线性电阻并联单口的等效电阻值，也可用以下公式计算,退 出,3电阻的混联,既有电阻串联又有电阻并联的电路叫电阻混联电路。,例 电路如图所示。已知R1=6, R2=15， R3=R4=5。 试求ab两端和cd两端的等效电阻。,5,5,10,15,6,12,6,三、电源电路的等效,1.电压源的串联,n个电压源的串联，如图2-5(a)所示，就端口特性而言，等效于一个电压源，其电压等于各电压源电压的代数和,图25,其中与uS参考方向相同的电压源uSk取正号，相反则取负号。,结 束,返 回,2.电流源的并联 n个电流源的并联，如图2-6(a)所示，就端口特性而言，等效于一电流源，其电流等于各电流源电流的代数和,与iS参考方向相同的电流源iSk取正号，相反则取负号。,图26,注意:两个电压完全相同的电压源才能并联；两个电流完全相同的电流源才能串联，否则将违反 KCL、KVL和独立电源的定义。,例2-2 图2-9(a)电路中。已知uS1=10V, uS2=20V, uS3=5V, R1=2, R2=4, R3=6和RL=3。求电阻RL的电流和电压。,图29,解: 为求电阻RL的电压和电流，可将三个串联的电压源等效为一个电压源，其电压为,将三个串联的电阻等效为一个电阻，其电阻为,由图(b)电路可求得电阻RL的电流和电压分别为：,例2-3 电路如图2-7(a)所示。已知iS1=10A, iS2=5A, iS3=1A, G1=1S, G2=2S和G3=3S，求电流i1和i3。,图210,解：为求电流i1和i3，可将三个并联的电流源等效为一个电流源，其电流为,得到图(b)所示电路，用分流公式求得：,结 束,返 回,1.4.4 实际电源模型及其等效变换,实际电源的伏安特性,或,可见一个实际电源可用两种电路模型表示：一种为电压源Us和内阻Ro串联，另一种为电流源Is和内阻Ro并联。,电源的两种模型,1） 电压源模型：,电压源模型, 理想电压源 （恒压源）： 若： R0 0 则： U = E；（水平线） I = E / RL,电源电动势：E 内阻 ： R0,内阻压降,输出电压,输出电流, 组成：,理想电压源 （恒压源）: RO= 0 时的电压源.,特点：(1）输出电 压不变，其值恒等于电动势。 即 Uab E；,（2）电源中的电流由外电路决定。,恒压源中的电流由外电路决定,设: E=10V,当R1 R2 同时接入时： I=10A,例,恒压源特性中不变的是：_,E,恒压源特性中变化的是：_,I,_ 会引起 I 的变化。,外电路的改变,I 的变化可能是 _ 的变化， 或者是_ 的变化。,大小,方向,+,_,I,恒压源特性小结,E,Uab,a,b,R,+,_,输出电流不变，输出电压由外电路决定。,2）电流源模型：,IS, 组成：,恒流源：IS 内阻 ：R0, 理想电流源 （恒流源）： 若： R0 则： I = IS ；,理想电流源 （恒流源): RO= 时的电流源.,特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电 流源电流 IS；,（2）输出电压由外电路决定。,恒流源两端电压由外电路决定,设: IS=1 A,R=10 时， U =10 V,R=1 时， U =1 V,则:,恒流源特性小结,恒流源特性中不变的是：_,Is,恒流源特性中变化的是：_,Uab,_ 会引起 Uab 的变化。,外电路的改变,Uab的变化可能是 _ 的变化， 或者是 _的变化。,大小,方向,恒流源举例,当 I b 确定后，I c 就基本确定了。在 IC 基本恒定 的范围内 ，I c 可视为恒流源 (电路元件的抽象) 。,晶体三极管:,I,E,R,_,+,a,b,Uab=?,Is,原则：Is不能变，E 不能变。,电压源中的电流 I= IS,恒流源两端的电压,+,_,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定， 外电路负载对 Uab 无影响。,I 的大小、方向均为恒定， 外电路负载对 I 无影响。,输出电流 I 可变 - I 的大小、方向均 由外电路决定,端电压Uab 可变 - Uab 的大小、方向 均由外电路决定,2.两种电源的等效互换,等效互换的条件：对外的电压电流相等。,I = I Uab = Uab,即：,等效互换公式,I,RO,+,-,E,b,a,Uab,则,+,_,电压源,a,b,例：电压源与电流源的等效互换举例,5A,10V / 2 = 5A,2,5A 2 = 10V,等效变换的注意事项,时：,例如：,注意转换前后 E 与 Is 的方向,(2),（不存在）,进行电路计算时，恒压源串电阻和恒流源并电阻两者之间均可等效变换。RO和 RO不一定是电源内阻。,(4),将下图中的电压源等效为电流源, 并求两种情况下负载的 I、U、P.,解：,等效为,例 1,例：用电源模型等效变换的方法求图（a）电路的电流i1和i2。 解：将原电路变换为图（c）电路，由此可得：,（4）理想电源之间的等效电路,a,与理想电压源并联的元件可去掉,a,b,a,b,a,b,R,与理想电流源串联的元件可去掉,与理想电压源并联的所有电路元件失效（对外电路来说）,与理想电流源串联的所有电路元件失效（对外电路来说）,化简如下电路：,（a）,（b）,切记,例,（c）,例 :,求下列各电路的等效电源,解:,例2:,试用电压源与电流源等效变换的方法 计算2电阻中的电流。,解:,由图(d)可得,例3：,解：统一电源形式,试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示 电路中1 电阻中的电流。,6A,4A,10A,1,（负号表示实际方向与假设方向相反）,求I = ？,第一章 电路的基本概念和定律习题课,学习要点,本章学习要点是理解和掌握下述基本概念和知识点： 1、电路和电路模型分析方法； 2、电路变量的参考方向； 3、电压源和电流源； 4、电源的等效变换； 5、基尔霍夫定理； 6、电功率和电位的计算。,已知：E=2V, R=1 问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=?,解：,(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；,(2) 列电路方程：,IR,UR,U,+,_,+,_,(3) 数值计算,（实际方向与假设方向一致）,（实际方向与假设方向相反）,选择题,1、在下图电路中，对负载电阻RL而言，虚线框中的电路可用 一个等效电源代替，该等效电源是（ ）。,理想电压源 b) 理想电流源 c) 不能确定,a,2、已知电路中,则A、B间的电压UAB为（ ）,c,-1V b) 0 c) 1V,3、在下图电路中，已知,则A、B两点间的电压UAB为（ ）。,-18V 18V c) - 6V,a,12V,2A,4、已知图1中的,电流源代替图1所示的电路，该等效电流源的参数为（ ）。,6A 2A c) 2A,c,用图2所示的等效理想,5、在下图电路中，当增大电阻R1的阻值时，电流I2相（ ）。,a) 减小 b) 增大 c) 不变,c,4 V b) 8.67V c) 6 V,c,I？,对回路列写KVL：,c,7、在图示电路中，当开关S打开时，A 点的电位UA（ ）。,-3 V -6V c) -9V,8、在下图的电路中，当开关S