工学第1章2理想电源、电路等效课件

1、1.3 理想电源和受控电源 一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。（一） 理想电压源2. 特点：能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。恒压不恒流。US恒定，I由电源和外电路共同决定。电路符号USUSUI03.伏安特性：1. 定义及图符号：平行于电流轴的一条直线。一、理想电源开路4.理想电压源的开路与短路：I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路+_U=0理想电压源不允许短路！5.理想电压源上的功率计算：关联参考方向+UI+UIP 0 吸收功率非关联参考方向P 0 吸收功率非关联参考方向ISRLISRLI=IS理想电流源 不允许开路！光电

2、池、稳流三极管一般可视为实际电流源。+UIS+UISP 0 发出功率+受控电压源受控电流源1. 定义2. 电路图符号 受控电源的电压或电流不象独立源是给定函数，而是受电路中某个支路的电压或电流的控制。受控源和独立源的相同点：两者都是电源，可向负载提供电压或电流。 受控源和独立源的不同点：独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；受控源的电动势或电流，受电路中某个电压或电流的控制，它不能独立存在，其大小、方向由控制量决定。二、受控电源受控电源分类U1压控电压源+-+-U压控电流源U1I2流控电流源I2I1I1+-流控电压源+-U含有受控源的电路分析要点一 可

3、以用两种电源等效互换的方法，简化受控源电路。但简化时注意不能把控制量化简掉。否则会留下一个没有控制量的受控源电路，使电路无法求解。含有受控源的电路分析要点二 如果一个二端网络内除了受控源外没有其他独立源，则此二端网络的开路电压必为0。因为，只有独立源产生控制作用后，受控源才能表现出电源性质。 求含有受控源电路的等效电阻时，须先将二端网络中的所有独立源去除(恒压源短路处理、恒流源开路处理)，受控源应保留。1.4 电路的等效 两个不同的二端网络、分别连接到完全相同的两个电路部分上，它们分别在这两个相同的外部电路上产生的作用效果相同，我们就说这两个二端网络相互 “等效”。一、电阻电路的等效（一）电阻

4、串联的等效1. 电路特点:+_R1Rn+_U2I+_U1+_UnUR2(a) 各电阻顺序连接，流过同一电流 (KCL)；(b) 总电压等于各串联电阻的电压之和 (KVL)。结论：R = ( R1+ R2 + +Rn) = Ri等效串联电路的总电阻等于各分电阻之和。 2. 等效电阻R+_R1Rn+_U2I+_U1+_UnUR2U+_RI4. 功率关系P=P1+P2+ +Pn= I2R1+I2R2+ +I2RnP1: P2 : : Pn= R1 : R2 : :Rn应用：降压、限流、调节电压等。3. 串联电阻上电压的分配例：两个电阻分压, 如下图R1+_UR2+_U1_+U2I（二）电阻并联的等效

5、InR1R2RnI+UI1I2_1. 电路特点:(a) 各电阻两端分别接在一起，两端为同一电压 (KVL)；(b) 总电流等于流过各并联电阻的电流之和 (KCL)。I = I1+ I2+ +In等效1/R= 1/R1+1/R2+1/Rn用电导表示 G=G1+G2+Gn= Gk= 1/Rk2. 等效电阻R+U_IRInR1R2RnI+UI1I2_3. 并联电阻的电流分配例：两电阻并联R1R2I1I2I4. 功率关系P =P1+P2+ +Pn=U2/R1+U2/R2+ +U2/Rn =U2G1+U2G2+ +U2GnP1: P2 : : Pn= G1 : G2 : :Gn应用：分流、调节电流等。要

6、求：弄清楚串、并联的概念。R例1 R = 50（三）电阻混联的等效电阻混联电路举例403040例2R = 2 R2436 31KIU+6K3K6K已知图中U=12V，求I=？解：R=6/(1+3/6)=2 KI=U/R=12/2=6 mAUR+I例3二、电阻星形连接和三角形连接的等效R电阻形连接Y-等效变换电阻Y形连接RCBADCADBI1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2等效变换的条件： 对应端流入或流出的电流(I1、I2、I3)一一相等，对应端间的电压(U12、U23、U31)也一一相等。经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流。 等效变换电阻形连接电阻Y形连接I1I3I2

7、R1R2R3R12R23R31I1I3I2132132U12U12据此可推出两者的关系条件 等效变换电阻形连接电阻Y形连接I1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2132132U12U12Y123I1R1R2R3U12 Y123I1R12R23R31U12电阻形连接电阻Y形连接无论是电阻Y连接还是电阻连接，若3个电阻的阻值相同时，123I1R1R2R3U12123I1R12R23R31U12电阻形连接电阻Y形连接例：解：150A150150150150B求RAB=？AB505050150150RAB=50+(50+150)/(50+150)=150例：对图示电路求总电阻RabRab

8、2ab22111由图：Rab=2.68RabCDa2110.40.40.8bRaba0.82.41.41bab2.684例：计算下图电路中的电流 I1 。I1+4584412Vabcd解：将连成形abc的电阻变换为Y形连接的等效电阻I1+45RaRbRc12VabcdI1+4584412Vabcd解：I1+45Ra=2Rb=1Rc=212VabcdI二、电源电路的等效（一）理想电压源的串联与并联串联US= USk 电压相同的电压源才能并联，且每个电源的电流不确定。US2+_+US1+_US注意参考方向US= US1 U S25V+_+_5VI5V+_I并联（二）理想电流源的串联与并联IS1IS

9、2IS3IS并联IS= ISk 注意参考方向IS= IS1+ IS2 IS3 串联电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流源的端电压均由它本身及外电路共同决定。ISUSISUSIS1IS2US1US2Is=Is2-Is1想想练练？US？IS？IS 在电路等效的过程中，与理想电流源相串联的电压源不起作用；与理想电压源并联的电流源不起作用。（三）实际电源的模型及等效 1. 实际电源的两种电路模型IbUURSR+_+_aS实际电压源模型实际电流源模型IURRS+IS RSU ab若实际电源输出的电压变化不大，可用电压源和电阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压源模型；若实际电源输出的电流变化不大，

10、可用电流源和电阻相并联的电源模型表示，即实际电源的电流源模型。实际电源两种电路模型的外特性（a）电压源模型外特性UIUS0实际电源的外特性（b）电流源模型外特性 实际电源总是存在内阻的。 若把电源内阻视为恒定时，电源内部和外电路的消 耗就主要取决于外电路负载的大小。 在电压源形式的电路模型中，内外电路的消耗是以 分压形式进行的。 在电流源形式的电路模型中，内外电路的消耗是以 分流形式进行的。IUIS0理想电压源和理想电流源均属于无穷大功率源，它们之间是不能等效变换的。实际电源的两种模型存在内阻，因此它们之间可以等效变换。IU+_Us = Is Rs内阻不变改并联Is = UsRs U+IaRR

11、sIS RsUS b两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。bUsRsR+_a内阻不变改串联2. 实际电源的等效I=0.5A6A+_U5510V10V即：U=82.5=20V+_15V_+8V77I例：利用电源之间的等效互换可以简化电路分析5A3472AI=？例：2A6A+_U558A+_U2.5U例：化简下图所示电路。解：先把受控电流源化为受控电压源20V1K400II1K再用“加压求流法”化简电路U= -400I+2000I+20=1600I+20根据上述计算结果电路可等效为20V1.6KI20V1K0.4II1K 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 对电源内部则是不等效的。 注意事项：例：当外接电阻R = 时，电压源的内阻 RS