电压源、电流源及等效变换

1、模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路电压源、电流源及等效变换电压源、电流源及等效变换模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路学习目标学习目标 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。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路 一、电压源学习内容学习内容 二、电流源三、电压源和电流源的等效变换。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路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复习模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路电源独立电源受控电

2、源电压源电流源新课教学新课教学模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路一、电压源1、实际电压源、实际电压源如图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 ，因此，都可以用电压源来表示。a、定义：、定义：或图1 实际电压源+模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路电压源是以输出电压的形式向负载供电的，如图2所示。电压源输出电压源电压源rEIs 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和内阻之间有如下关系： U=E-Ir0图2模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路可见，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。

3、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U=E-Ir0模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路2 2、理想电压源、理想电压源a、定义：、定义：内阻为零的电压源称为理想电压源，如图3所示。由于理想电压源的输出电压恒等于电源电动势且与负载大小无关，所以又称为恒压源。图3 理想电压源模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路b、特点、特点模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路根据欧姆定律RU根据欧姆定律I=RUI=模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路提示： 理想电压源实际上是不存在的，也就是说实际上电源总是存在一定数值的内阻。但如果电压源的内阻远小于负载电阻，即rR

4、，就可以把它看成是理想电压源了。应注意，理想电压源不允许短路，否则电源的输出电流将很大，容易造成电源的损坏。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路二、电流源1、实际电流源、实际电流源a、定义：、定义：图4 实际电流源模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路电流源电流源电流源向负载电流源向负载R R输出电流时，如图输出电流时，如图5 5所示，它输出的电所示，它输出的电流流I与电流源的恒定电流与电流源的恒定电流Is、输出电压、输出电压U U、输出之间的关系、输出之间的关系是：是：可见，电流源的供电特性是输出电流随内阻的增大而增可见，电流源的供电特性是输出电流随内阻的增大而增大，。故电流源的内阻越大越

5、好。大，。故电流源的内阻越大越好。图5I=IssrU模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路I=IssrU模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路2、理想电流源、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 模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路RL IUISOIISU+_b、特点、特点模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路例例2：设：设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。10A 得到：根据欧姆定律：U=IR根据欧姆定律：U=IR得到：解：解：RLI

6、ISU+_模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路URLI 电源IUS+UR0IsR0UI三、电压源和电流源的等效变换。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路1 1、电压源和电流源等效变换的含义：一电压源与一电流、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。和电流源的等效变换。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路2 2、等效互换条件、等效互换条件U = EIR0U = IR0R0 = IsR0 I R0 = ( Is I ) R0第1章IE+UR0IsR0UIIUIR0 E

7、 = R0 = R0 IsR0模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路电压源模型电压源模型 电流源模型电流源模型电流源模型电流源模型 电压源模型电压源模型R0EIs =R0 = R0E = Is R0 R0 = R0IE+UR0IsR0UIIsR0UIIE+UR0模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路即：电流源的恒定电流等于电压源的短路电流即：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。电压源和电流源的内阻相等。 电压源的电动势电压源的电动势E E的方向与电流源恒定电流的方向与电流源恒定电流I IS S 的方向必须保持一致。的方向必须保持一致。 模块三模块三 复杂直流电路复

8、杂直流电路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 消耗 能量R0 说明说明IUS+UR0IsR0UI模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路3 3） 电压源（恒压源）与电流源（恒流源）电压源（恒压源）与电流源（恒流源） 之间不能互换。之间不能互换。IsUS+因理想电压源内阻为因理想电压源内阻为0，而理想电流源内阻为无穷，而理想电流源内阻为无穷大，不能满足大，不能满足r0=rsr0=rs故理想电压源与理想电流源不能故理想电压源与

9、理想电流源不能等效变换。等效变换。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路 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。模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路解解：（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rE模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路 （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=Is r=28V=16V 内阻不变模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路 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。模块三

10、模块三 复杂直流电路复杂直流电路 （1）将两个电压源分别等效变换成电流源IS1 = = = 18A IS2 = = = 9A11ER18122ER91模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路 （2）将两个电流源合并成一个电流源。IS = IS1 +IS2 = 27A R = R1R2 （）= 0.5模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路 （3）最后可求得R3上电流为 RRR3【（）】模块三模块三 复杂直流电路复杂直流电路1.1.用一个恒定的电动势用一个恒定的电动势E与内阻串联表示的电源称为电与内阻串联表示的电源称为电压源，内阻压源，内阻=0=0的电压源称为理想电压源；用一个恒定的的电压源称为理想

11、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，内阻电流与内阻并联表示的电源称为电流源，内阻=0=0的电流的电流源称为理想电流源。源称为理想电流源。2.2.实际电压源与实际电流源可以等效变换，等效变换的条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；电压源和电流源的内阻相等； 电压源的电动势电压源的电动势E E的方向与电流源恒定电流的方向与电流源恒定电流I IS S的的方向必须保持一致。方向必须保持一致。小结小结3.3.等效指的是外部等效，内部并不等效。理想电压源与理等效指的是外部等效，内部并