电压源与电流源及其应用课件

1、3.3 电压源、电流源及其应用一、 电压源 电压源模型由上图电路可得: U = E IR0 若 R0 = 0理想电压源 : U EU0=E 电压源的外特性IUIRLR0+-EU+ 电压源是由电动势 E和内阻 R0 串联的电源的电路模型。 若 R0RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。电流源电流源模型R0UR0UIS+1、特点（1）电流i(t)的函数是固定的，不会因它所联接的外电路的不同而改变。（2）电压则随与它所联接的外电路的不同而不同。2、图形符号+-u=0i外电路i短路有载4、特殊情况电流为零的电流源相当于开路。+-u3、电流源的不同状态理想电流源（恒流源)例1：(2) 输出电流是一

2、定值，恒等于电流 IS ；(3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。特点:(1) 内阻R0 = ；设 IS = 10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电流。RL当 RL= 1 时， I = 10A ，U = 10 V当 RL = 10 时， I = 10A ，U = 100V外特性曲线 IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载变化。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 理想恒流源两端可否被短路？abIUabIsR恒流源举例IcIbUce 当 I b 确定后

3、，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) 。cebIb+-E+-晶体三极管UceIc电压源中的电流如何决定？电流源两端的电压等于多少？例IE R_+abUab=?Is原则：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10V+-2A2I讨论题哪个答案对?三、 电压源与电流源的等效变换由图a： U = E IR0由图b： U = ISR0 IR0IRLR0+EU+电压源等效变换条件:E = ISR0RLR0UR0UISI+电流源 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

4、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RL= 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率， 而电流源的内阻 R0 中则损耗功率。 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。R0+EabISR0abR0+EabISR0abis = is2 - is1usisususisisus1is2is1us2is例：等效是对外等效，对内不等效例1:求下列各电路的等效电源解:+abU25V(a)+abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU 5A23b+(a)a+5V32U+a5AbU3(b)+例2. 求I=?

5、5A3472AIbacI=0.5A+_15v_+8v73I4abc利用实际电源两种模型转换可以简化电路计算。注意：化简时不能改变待求支路。例3: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:8V+22V+2I(d)2由图(d)可得6V3+12V2A6112I(a)2A3122V+I2A61(b)4A2222V+I(c)例4： 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。2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 12A362AI4211AI4211A24A解：I4211A24A1I421A28V+-I4 11A42AI213A例4: 电路如图。U110

6、V，IS2A，R11，R22，R35 ，R1 。(1) 求电阻R中的电流I；(2)计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的电压UIS；(3)分析功率平衡。解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：aIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)(2)由图(a)可得：理想电压源中的电流理想电流源两端的电压aIRISbI1R1(c)aIR1RIS+_U1b(b)各个电阻所消耗的功率分别是：两者平衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电

7、源，发出的功率分别是：R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?例5IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3IsR5I1R1R3R2R4I3I+RdEd+R4E4R5I-ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3答案：U=20V例. 如图，求U=?6A+_U5510V10Vab+_U52A6A5ba+_U58A5ab可视为不存在例. 如图，求I=?8A10816V-+866AabIcd8A108+abIcd2A8-36V6I10+abcd-36V66A410+abcd-36V624V4+-II=(24-36) /(4+6+10)=-0.6A思考：如图，求a

8、b间的最简等效电路2A10V+-12125ab2A10V+-12125ab2A5ab1.6 受控源电路的分析独立电源：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。受控源的特点：当控制电压或电流消失或等于零时， 受控源的电压或电流也将为零。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。 对含有受控源的线性电路，可用前几节所讲的电路分析方法进行分析和计算 ，但要考虑受控的特性。 应用：用于晶体管电路的分析。U1+_U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+- I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四种理想受控电源的模型(c) VCCS

9、gU1U1U2I2I1=0+-+-(d) CCCS I1U1=0U2I2I1+-+-电压控制电压源电流控制电压源电压控制电流源电流控制电流源四、 电路中电位的概念及计算电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX” 。 通常设参考点的电位为零。1. 电位的概念 电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。2. 举例 求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。解：设 a为参考点， 即Va=0VVb=Uba=

10、106= 60VVc=Uca = 420 = 80 VVd =Uda= 65 = 30 V设 b为参考点，即Vb=0VVa = Uab=106 = 60 VVc = Ucb = E1 = 140 VVd = Udb =E2 = 90 Vbac204A610AE290VE1140V56AdUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 VUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 V 结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；(2) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因

11、参考 点的不同而变， 即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd例1: 图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 的电位VA解: (1)当开关S断开时(2) 当开关闭合时,电路 如图（b）电流 I2 = 0，电位 VA = 0V 。电流 I1 = I2 = 0，电位 VA = 6V 。电流在闭合路径中流通2KA+I12kI26V(b)2k+6VA2kSI2I1(a)例2： 电路如下图所示，(1) 零电位参考点在哪里？画电路图表示出来。(2) 当电位器RP的滑动触点向下滑动时，A、B两点的电位增高了还是降低了？A+12V12VBRPR1R212V12VBARPR2R1I解：（1）电路如左图，零电位参考点为+12V电源的“”端与12V电源的“+”端的联接处。 当电位器RP的滑动触点向下滑动时，回路中的电流 I 减小，所以A电位增高、B点电位降低。（2） VA = IR1 +12 VB = IR2 12计算图中A点的电位。解： -24V电源的正极在接地点上， 12和36两 电阻串联，流过电流为： I=24/（12+36）=0.5AA +12V 24 36 12 -24VI例3:方向向左再向下，故A点电位VA=-I