电压源、电流源及等效变换

电压源、电流源及等效变换,学习目标,1掌握电压源的定义和特点。,2掌握掌握电流源的定义和特点。,3掌握电压源和电流源变换的方法。,一、电压源,学习内容,二、电流源,三、电压源和电流源的等效变换。,1、支路电流法:以电路中各支路电流为未知量，然后应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路列出所需要的方程组，而后解出各未知支路电流的方法。,假定各支路电流方向及各回路绕向；选定独立节点，列出独立的KCL电流方程式；选定网孔，列出独立的KVL电压方程式；带入参数，解联立方程组。,2、应用支路电流法的步骤,复习,受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。,独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源。,电源,独立电源,受控电源,电压源,电流源,新课教学,一、电压源,1、实际电压源,由电动势E和内阻r0串联的电源电路模型，如图1所示。例如，发电机、电池及各种信号源都含有电动势E和内阻r0，因此，都可以用电压源来表示。,a、定义：,或,图1实际电压源,+,电压源是以输出电压的形式向负载供电的，如图2所示。,电压源输出,电压源的外特性,当电压源向负载输出电压时，如图2所示，电源的端电压U总是小于它的恒定的电动势E。电源的端电压U、电动势E和内阻r0之间有如下关系：,U=E-Ir0,图2,可见，电压源的供电特性是电源的端电压随输出电流的增大而减小。电压源的内阻越小，它对外供电就越稳定。故电压源的内阻越小越好。,图2电压源输出,当式中,若r0=0,理想电压源:UE,即，当r0RL，IIS，可近似认为是理想电流源。,I=Is,2、理想电流源,a、定义：内阻为0的电流源称为理想电流源，如图6所示。它对外供电电流稳定不变，对外供电电流的大小取决于负载电阻的大小。,图6理想电流源,外特性曲线,I,U,IS,O,b、特点,(1)内阻R0=；,(2)输出电流是一定值，恒等于电流IS；,(3)恒流源两端的电压U由外电路决定。,例2：设IS=10A，接上RL后，恒流源对外输出电流。,当RL=1时，I=10A，,电流恒定，电压随负载变化。,当RL=10时，I=10A，,得到：U=10V,根据欧姆定律：U=IR,根据欧姆定律：U=IR,得到：U=1V,解：,三、电压源和电流源的等效变换。,1、电压源和电流源等效变换的含义：一电压源与一电流源互相变换后对同一负载供电性能不变称为这两个电压源和电流源的等效变换。,2、等效互换条件,U=EIR0,U=IR0R0,=IsR0IR0,=(IsI)R0,第1章,电压源模型电流源模型,即：电流源的恒定电流等于电压源的短路电流；电压源和电流源的内阻相等。电压源的电动势E的方向与电流源恒定电流IS的方向必须保持一致。,2）所谓“等效”是指“对外电路”等效（即对外电路的伏安特性一致），对于电源内部并不一定等效。例如，在电源开路时：,1）电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，即IS和Us方向一致。,R0不消耗能量,3）电压源（恒压源）与电流源（恒流源）之间不能互换。,因理想电压源内阻为0，而理想电流源内阻为无穷大，不能满足r0=rs故理想电压源与理想电流源不能等效变换。,任何一个电动势E和某个电阻R串联的电路，都可化为一个电流为IS和这个电阻并联的电路。,例3试将左图中的电压源转换为电流源，将右图中的电流源转换为电压源。,解：（1）将电压源转换为电流源电流源电流的参考方向与电压源正负极参考方向一致。,Is=12/3=4A内阻不变,（2）将电流源转换为电压源电压源正负极参考方向与电流源电流的参考方向一致。,E=Isr=28V=16V内阻不变,例4电路如下图所示，试用电源变换的方法求R3支路的电流。,（1）将两个电压源分别等效变换成电流源,这两个电流源的内阻仍为R1、R2，两等效电流则分别为IS1=18AIS2=9A,（2）将两个电流源合并成一个电流源。,其等效电流和内阻分别为IS=IS1+IS2=27AR=R1R2（）=0.5,（3）最后可求得R3上电流为,【（）】,1.用一个恒定的电动势E与内阻串联表示的电源称为电压源，内阻=0的电压源称为理想电压源；用一个恒定的电流与内阻并联表示的电源称为电流源，内阻=0的电流源称为理想电流源。,2.实际电压源与实际电流源可以等效变换，等效变换的条件是：电流源的恒定电流等于电压源的短路电流；电压源和电流源的内阻相等；电压源的电动势E的方向与电流源恒定电流IS的方向必须保持一致。,小结,3.等效