电压源与电流源及其等效变换教学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,1.5,电压源与电流源及其等效变换,1.5.1,电压源,电压源模型,由上图电路可得,:,U,=,E IR,0,若,R,0,= 0,理想电压源,:,U,E,U,0,=,E,电压源的外特性,I,U,I,R,L,R,0,+,-,E,U,+,电压源是由电动势,E,和内阻,R,0,串联的电源的电路模型。,若,R,0,R,L,，,I,I,S,，可近似认为是理想电流源。,电流源,电流源模型,R,0,U,R,0,U,I,S,+,3,.,1.5.2 电流源IRLU0=ISR0 电流源的外特性IU,理想电流源（恒流源,),例,1,：,(2),输出电,流是一定值，恒等于电流,I,S,；,(3),恒流源两端的电压,U,由外电路决定。,特点,:,(1),内阻,R,0,= ,；,设,I,S,= 10 A,，接上,R,L,后，恒流源对外输出电流。,R,L,当,R,L,= 1,时，,I,= 10A,，,U,= 10 V,当,R,L,= 10,时，,I,= 10A,，,U,= 100V,外特性曲线,I,U,I,S,O,I,I,S,U,+,_,电流恒定，电压随负载变化。,4,.,理想电流源（恒流源)例1：(2) 输出电流是一定值，恒等于,1.5.3,电压源与电流源的等效变换,由图,a,：,U,=,E,IR,0,由图,b,：,U,=,I,S,R,0,IR,0,I,R,L,R,0,+,E,U,+,电压源,等效变换条件,:,E,=,I,S,R,0,R,L,R,0,U,R,0,U,I,S,I,+,电流源,5,.,1.5.3 电压源与电流源的等效变换由图a：由图b： IR,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,R,L,= ,时，,电压源的内阻,R,0,中不损耗功率，,而电流源的内阻,R,0,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,I,S,和这个电阻并联的电路。,R,0,+,E,a,b,I,S,R,0,a,b,R,0,+,E,a,b,I,S,R,0,a,b,6,., 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。 理想电压,i,s,=,i,s2,- i,s1,u,s,i,s,u,s,u,s,i,s,i,s,u,s1,i,s2,i,s1,u,s2,i,s,例：,等效是对外等效，对内不等效,7,.,is = is2 - is1usisususisisus1i,例,1:,求下列各电路的等效电源,解,:,+,a,b,U,2,5V,(a),+,+,a,b,U,5V,(c),+,a,+,-,2V,5V,U,+,-,b,2,(c),+,(b),a,U,5A,2,3,b,+,(a),a,+,5V,3,2,U,+,a,5A,b,U,3,(b),+,8,.,例1:求下列各电路的等效电源解:+abU25V(a)+,例,2.,求,I=?,5A,3,4,7,2A,I,b,a,c,I,=0.5A,+,_,15v,_,+,8v,7,3,I,4,a,b,c,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。,9,.,例2. 求I=?5A3472AIbacI=0.5A+,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,+,2,2,V,+,2,I,(d),2,由图,(d),可得,6V,3,+,+,12V,2A,6,1,1,2,I,(a),2A,3,1,2,2V,+,I,2A,6,1,(b),4A,2,2,2,2V,+,I,(c),10,.,例3:试用电压源与电流源等效变换的方法解:8V+22V+,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,+,-,+,-,6V,4V,I,2A,3,4,6,1,2A,3,6,2A,I,4,2,1,1A,I,4,2,1,1A,2,4A,11,.,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,解：,I,4,2,1,1A,2,4A,1,I,4,2,1A,2,8V,+,-,I,4,1,1A,4,2A,I,2,1,3A,12,.,解：I4211A24A1I421A28V+I,例,4:,电路如图。,U,1,10V,，,I,S,2A,，,R,1,1,，,R,2,2,，,R,3,5 ,，,R,1 ,。,(1),求电阻,R,中的电流,I,；,(2),计算理想电压源,U,1,中的电流,I,U1,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,IS,；,(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：,a,I,R,I,S,b,I,1,R,1,(c),I,R1,I,R,1,R,I,S,R,3,+,_,I,U1,+_,U,IS,U,R,2,+_,U,1,a,b,(a),a,I,R,1,R,I,S,+_,U,1,b,(b),13,.,例4: 电路如图。U110V，IS2A，,(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,a,I,R,I,S,b,I,1,R,1,(c),a,I,R,1,R,I,S,+_,U,1,b,(b),14,.,(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,各个电阻所消耗的功率分别是：,两者平衡：,(60+20)W=(36+16+8+20)W,80W=80W,(3),由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源,都是电源，发出的功率分别是：,15,.,各个电阻所消耗的功率分别是：两者平衡：(60+20)W=(3,R,1,R,3,I,s,R,2,R,5,R,4,I,3,I,1,I,-,+,I,s,R,1,E,1,+,-,R,3,R,2,R,5,R,4,I,E,3,I=?,例,5,16,.,R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R,I,s,R,5,R,4,I,R,1,/,R,2,/,R,3,I,1,+,I,3,I,s,R,5,I,1,R,1,R,3,R,2,R,4,I,3,I,17,.,IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3IsR5I1R1,+,R,d,E,d,+,R,4,E,4,R,5,I,-,-,I,S,R,5,R,4,I,R,1,/R,2,/R,3,I,1,+I,3,18,.,+RdEd+R4E4R5I-ISR5R4IR1/R2/,答案：,U,=20V,例,.,如图，求,U=?,6A,+,_,U,5,5,10V,10V,a,b,+,_,U,5,2A,6A,5,b,a,+,_,U,5,8A,5,a,b,可视为不存在,19,.,答案：U=20V例. 如图，求U=?6A+_U5510,例,.,如图，求,I=?,8A,10,8,16V,-,+,8,6,6,A,a,b,I,c,d,8A,10,8,+,a,b,I,c,d,2,A,8,-,36V,6,I,10,+,a,b,c,d,-,36V,6,6A,4,10,+,a,b,c,d,-,36V,6,24V,4,+,-,I,I=(24-36) /(4+6+10)=-0.6A,20,.,例. 如图，求I=?8A10816V-+866Aa,思考：如图，求,ab,间的最简等效电路,2A,10V,+,-,12,12,5,a,b,2A,10V,+,-,12,12,5,a,b,2A,5,a,b,21,.,思考：如图，求ab间的最简等效电路2A10V+-1212,1.6,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。,22,.,1.6 受控源电路的分析独立电源：指电压源的电压或电流源的,U,1,+,_,U,1,U,2,I,2,I,1,=0,(a)VCVS,+,-,+,-,I,1,(b)CCVS,+,_,U,1,=0,U,2,I,2,I,1,+,-,+,-,四种理想受控电源的模型,(c) VCCS,g,U,1,U,1,U,2,I,2,I,1,=0,+,-,+,-,(d) CCCS,I,1,U,1,=0,U,2,I,2,I,1,+,-,+,-,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,23,.,U1+U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+- I1(,1.7,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“,V,X,”,。,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。,24,.,1.7 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,2.,举例,求图示电路中各点的电位,:,V,a,、,V,b,、,V,c,、,V,d,。,解：,设,a,为参考点， 即,V,a,=0V,V,b,=U,ba,=,106=,60V,V,c,=U,ca,= 420 = 80 V,V,d,=,U,da,= 65 = 30 V,设,b,为参考点，即,V,b,=0V,V,a,=,U,ab,=106 = 60 V,V,c,=,U,cb,=,E,1,= 140 V,V,d,=,U,db,=,E,2,= 90 V,b,a,c,20,4A,6,10A,E,2,90V,E,1,140V,5,6A,d,U,ab,=,106 = 60 V,U,cb,=,E,1,= 140 V,U,db,=,E,2,= 90 V,U,ab,=,106 = 60 V,U,cb,=,E,1,= 140 V,U,db,=,E,2,= 90 V,25,.,2. 举例 求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd,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,b,c,a,20,4A,6,10A,E,2,90V,E,1,140V,5,6A,d,+90V,20,5,+140V,6,c,d,26,.,结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中,例,1:,图示电路，计算开关,S,断开和闭合时,A,点,的电位,V,A,解,: (1),当开关,S,断开时,(2),当开关闭合时,电路,如图（,b,）,电流,I,2,= 0,，,电位,V,A,= 0V,。,电流,I,1,=,I,2,= 0,，,电位,V,A,= 6V,。,电流在闭合,路径中流通,2K,A,+,I,1,2k,I,2,6V,(b),2k,+6V,A,2k,S,I,2,I,1,(a),27,.,例1: 图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点解: (1)当,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,R,P,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,+,12V,12V,B,R,P,R,1,R,2,12V,12V,B,A,R,P,R,2,R,1,I,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,R,P,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,）,V,A,= ,I,R,1,+12,V,B,=,I,R,2, 12,28,.,例2： 电路如下图所示，(1) 零电位参考点在,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,）,=0.5A,A,+12V,24,36,12,-24V,I,例,3:,方向向左再向下，故,A,点电位,V,A,=-I x12= -0.5x12 = - 6V,29,.,计算图中A点的电位。解：A +12V 24,+,+,-,+,-,U,3,U,1,U,2,-,R,1,R,R,R,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,求解支路电流用什么方法最方便,？,R=3,R,1,=2,8V,6V,12V,I,4,=(18-6)/3=4A,I,5,=(6-0)/3=2A,+6V,+18V,I,6,=,（,0-18,）,/3= -6A,I,1,=,（,8-18,）,/2= -5A,I,2,=,（,-5,）,+,（,-6,）,-4= -15A,I,3,=,（,-15,）,+4 -2= -13A,例：,b,a,c,？,30,.,+-+-U3U1U2-R1RRRI1I2I3I4I5I6求,