实际电源模型及其等效变换PPT课件

1、 2 2电阻的并联电阻的并联 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。 GuuGGGGuGuGuGuGiiiiinnnn )( 321332211321nkkGuiG1两个线性电阻并联单口的等效电阻值，也可用以下公式计算 2121RRRRR退 出第1页/共46页3 3电阻的混联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。第2页/共46页551015612104334RRR610151015342342234RRRRR1

2、2662341abRRR125515)55(156)(4324321abRRRRRRRR6第3页/共46页三、电源电路的等效三、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)42(1SSnkkuu图图2 25 5 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 回第4页/共46页 2.2.电流源的并联电流源的并联 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)52(1SSnkkii 与iS参考方向相同的电流源iSk取正号，相

3、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。第5页/共46页 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。 图图2 29 9 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 V15V5V10V20S3S1S2Suuuu 将三个串联的电阻等效为一个电阻，其电阻为12624312RRRR 由图(b)电路可求得电阻RL的电流和电压分别为： V3A13A 1312V

4、15LLSiRuRRui第6页/共46页 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 A6A1A5A10S3S2S1Siiii 得到图(b)所示电路，用分流公式求得： A3A63213A1A63211S32133S32111iGGGGiiGGGGi结 束返 回第7页/共46页实际电源的伏安特性oIRUUs或oRUIIs 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

5、阻Ro并联。第8页/共46页 电源的两种模型 1） 电压源模型：R0+-EUIRL 电压源模型电压源模型 特性方程特性方程: : U = E - IR0 理想电压源理想电压源 （恒压源）：（恒压源）： 若： R0 0 则： U = E；（水平线） I = E / RLE电压源外特性电压源外特性IU电源电动势：E E内阻：R0R0内阻压降内阻压降输出输出电压电压输出输出电流电流 组成：组成： 电压源外特性：电压源外特性：由由特性方程特性方程外特性曲线外特性曲线第9页/共46页理想电压源 （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；

6、 （2）电源中的电流由外电路决定。伏安特性IUabEEI+_abUab+_第10页/共46页恒压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 当R1接入时 ： I=5A则：IE+_abUab2 R1R22 +_第11页/共46页REI 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恒压源特性小结恒压源特性小结EUababR+_第12页/共46页RL电流源模型电流源模型R0UR0UISI输出电流不变，输出电压由外电路决定输出电流不变

7、，输出电压由外电路决定。UI电流源外特性电流源外特性 2 2）电流源）电流源模型模型：IS 组成：组成：恒流源：恒流源：I IS S内阻内阻：R0R0 特性方程特性方程: :I = ISU / R0 电流源外特性：电流源外特性：由由特性方程特性方程外特性曲线外特性曲线 理想电流源理想电流源 （恒流源）：（恒流源）： 若： R0 则： I = IS ； 第13页/共46页理想电流源 （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； IUabIS伏安特性（2）输出电压由外电路决定。abIUabIs+_第14页/共46页恒流源两端电压由外电路决定恒流源

8、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:例IUIsR+_第15页/共46页恒流源特性小结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RIUsababIUabIsR+_第16页/共46页恒流源举例恒流源举例IcIbUcebcII 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:cebIb+-E+-UceIc第17页/共46页电压源

9、中的电流如何决定？电流源两端的电压等于多少？例IE R_+abUab=?Is原则原则：I Is s不能变，不能变，E E 不能变。不能变。EIRUab电压源中的电流 I= IS恒流源两端的电压+_第18页/共46页恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不 变 量变 化 量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E+_abIUabUab = E （常数）+_aIbUabIsI = Is （常数）+_第

10、19页/共46页2.2.两种电源的等效互换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：IRO+-EbaUab+_ISabUabI RO+_第20页/共46页等效互换公式等效互换公式oabRIEUIRO+-EbaUabRIRIRIIUoososab则oRIERIRIoosRIEosRRooI = I Uab = Uab若ISabUabIRO+_+_第21页/共46页ooosRRREIRRRIEooos电压源ab电流源UabROIsI +_aE+-bIUabRO_+第22页/共46页例：电压源与电流源的等效互换举例I2 +-10VbaUab5AabI1

11、0V / 2 = 5A2 5A 2 = 10V第23页/共46页等效变换的注意事项等效变换的注意事项“等效”是指“对外”等效（等效互换前后对外伏-安特性一致），对内不等效。(1)时：例如：RO中不消耗能量RO中则消耗能量0 IIEUUabab对内不等效对外等效aE+-bIUabRORL+_IsaRObUabI RL+_LR第24页/共46页注意转换前后 E E 与 I Is s 的方向(2)aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObI第25页/共46页(3)恒压源和恒流源不能等效互换aE+-bI0EREIoS（不存在）abIUabIs+_第26页/共46页 进行电路计算时，恒压

12、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)第27页/共46页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：仍然有I = 2AU = 2VP = 4WI = 6/3 = 2AU = 2VP = 2*2 = 4W 解得等效为例 1第28页/共46页例：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：(a) 电路2Ai1i2 +5V 105(b) (a)的等效电路2Ai21051A3Ai210 5(c) (b)的等效电路A1351052iA121221 ii第29页/共46页（4）理想电源

13、之间的等效电路aE+-bIsaE+-baE+-bRO与理想电压源并联的元件可去掉第30页/共46页aE+-bIsabIsabRIs与理想电流源串联的元件可去掉第31页/共46页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）第32页/共46页解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 第33页/共46页A1A22228 I第34页/共46页例3： 解：2 +-+-6V4VI2A

14、3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A第35页/共46页A2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A第36页/共46页-+3A212V+-4454I=？16V43A454I2?6A4A3A54I?6+4=10A10A2/4/4=11+110V+412V5I-（负号表示实际方向与假设方向相反）AI2 . 04511210 求I = ？第37页/共46页第一章第一章 电路的基本概念和定律习题课电路的基本概念和定律习题课学习要点学习要点 本章学习要点是理解和掌握下述基本概念和知识点： 1 1、电路

15、和电路模型分析方法； 2 2、电路变量的参考方向； 3 3、电压源和电流源； 4 4、电源的等效变换； 5 5、基尔霍夫定理； 6 6、电功率和电位的计算。 第38页/共46页已知：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： EUURREURUIRREUUR IRURU+_+_E Rab+_第39页/共46页(3) 数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）REUIRE IRRURabU+_+_+_A1121 V1A112-3 3VRRIUIU

16、第40页/共46页选择题选择题1 1、在下图电路中，对负载电阻R RL L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（ ）。a)a) 理想电压源理想电压源 b) b) 理想电流源理想电流源c) c) 不能确定不能确定LRISISUUa2 2、已知电路中AIVUSS1,2, ,则A A、B B间的电压U UABAB为（ ）cB11SUSIAa) -1V b) 0 c) 1V 第41页/共46页3 3、在下图电路中，已知AIVUSS2,12则A A、B B两点间的电压U UABAB为（ ）。a) -18V b) 18V c) - 6V aABSISU3C12V2A4 4、已知图1 1中

17、的。AIVUSS2,411电流源代替图1 1所示的电路，该等效电流源的参数为（ ）。a) 6A b) 2A c) 2A AB1SU1SI图1 1ABSI图2 2c用图2 2所示的等效理想第42页/共46页5 5、在下图电路中，当增大电阻R R1 1的阻值时，电流I I2 2相（ ）。a) a) 减小 b) b) 增大 c) c) 不变SU2I2R1Rc6 6、下图电路的开路电压ocU为（ ）。a)a) 4 V 4 V b) 8.67V b) 8.67V c) 6 Vc) 6 VcocUV10124V4+2VI？AI16410对回路列写KVL：001442OCU第43页/共46页cSV15K2AK3K5V15IVUA9152235)15(157 7、在图示电路中，当开关S S打开时，A A 点的电位U UA A（ ）。a) -3 V b) -6V c) -9V 8 8、在下图的电路中，当开关S S闭合时，A A点的电位U UA A（ ）。SV15K2AK