知识点5：独立电压源

电工基础项目一：

电路分析基本定律与分析方法

独立电压源01020403归纳总结知识深化明确任务知识准备一、明确任务

所谓独立电源是指其对外特性由电源本身的参数决定，而不受电源之外的其它参数的控制。实际上，独立电源又分为独立电压源和独立电流源。本节的主要任务包括：讲述存在内阻的实际电源的电压源模型；讲述内阻为零的理想电压源模型；讲述电路中各电源功率的计算方法。通过以上内容的学习，为以后的电路分析基本定律的学习打下良好的基础。

二、知识准备（一）实际电源的电压源模型

电源存在内阻，电源的输出电压随着输出电流的增加而减小。电源的这种特点可以通过对图5-1的分析来理解。图5-1为一个实际电源等效后的电压源模型，图中Us是一个定值电压，其大小等于实际电源的电动势；r则表示电源的内阻；I表示电源输出的电流；而ab间电压U则表示该电源的实际输出电压，其大小可以用以下数学公式表示之图5-1电压源模型及电压源外特性

在图5-2中所示的电路中，将开关S拨到“1”位置，即实际电源不接负载，这种情况称为“开路”（或称为断路），电路开路时，输出电流I=0，此时电源内阻上的电压损失为零，实际电源的输出电压等于电源电动势，即U=US当开关S拨到“2”位置，当实际电源被短路时，输出电压等于零，输出电流达到了最大值，此时的电流叫短路电流，其大小为二、知识准备（一）实际电源的电压源模型图5-2电压源的开路与短路

所谓理想电压源是指电源内阻等于零（即r=0）的电压源。理想电压源的电路模型如图（a）所示。理想电压源的输出电压

是一个与输出电流

和外接负载无关的定值，大小等于电源的电动势，因此也称其为恒压源。其外特性曲线如图（b）所示，是一条与电流轴平行的水平线。现实生活中有些电源的内阻相对负载电阻要小得多，在这种情况下，我们往往将这样的实际电源近似地看成恒压源而勿略其内阻的存在。二、知识准备（二）理想电压源模型二、知识准备（二）理想电压源模型例5.1在图5-5电路中，当开关S置于位置“1”时，测得电压为12V；当开关S置于位置“2”时，测得电流为4A，试求实际电源的电动势Us和内阻r。图5-5例5.1图

解：电压表的内阻可以看成是无穷大，因此开关置于位置“1”时，电路处在开路状态，此时电压表的读数就是电源的电动势，即根据电源的外特性公式（5-1）也可以证明以上结果电流表的内阻很小，可以近似看成是零，因此在计算时可以勿略电流表的存在，即所以有二、知识准备（二）理想电压源模型

三、知识深化（一）电源的功率电源作为电路中的一个元件，一般情况下总是充当电路的能量源，即电源输出功率；但是在一定的条件下电源也会成为一个吸收电能的“负载”。当电源两端电压与电流参考方向相关联时，它与其它元件一样，当其功率p＞0则表示电源在吸收电能，当其功率p＜0则表示电源在输出电能。例5.2试求图5-6电路中各电源上的功率。

三、知识深化（一）电源的功率图5-6例5.2图解：图5-6电路中有二个实际电压源，图中各电压源的电压与电流参考方向相关联，现计算如下：对电源1的功率P1计算如下三、知识深化（一）电源的功率对电源2的功率P2计算如下：P1＜0，说明电源1在向外输送电能；P2＞0，说明电源2在吸收电能，若实际电源2是蓄电池，则说明该蓄电池正在进行充电，这时该蓄电池实际上成了电路中的一个负载。1.独立电源是指其对外特性由电源本身的参数决定，而不受电源之外的其它参数的控制。实际上，独立电源又分为独立电压源和独立电流源。2.电源内阻的存在会造成电源工作时内部发热（消耗电能）和输出电压下降，因此我们总是希望电源的内阻越小越好。事实上电源内阻也是衡量电源性能的重要指标之一。3.所谓理想电压源是指电源内阻等于零（即r=0）的电压源。

四、归纳总结四、归纳总结4.不能忽略内阻的实际电源等效后的电压源模型可以看作是理想电压源与电源内阻的串联。