2.1 电压源与电流源及其等效变换

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,*,电压源与电流源,及其等效变换,制作：浙江广厦建设职业技术学院,信息与控制工程学院,电路元件主要分为两类：,无源元件,电阻、电容、电感。,有源元件,独立源、受控源,。,独立电源是指不受外电路的控制而独立存在的电源,;,受控电源是指它们的电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制的电源。,任何一个实际电源（不论是独立电源还是受控源）在进行电路分析时，都可以用一个电压源或与之等效的电流源来表示。,1.,理想电压源,（恒压源）,R,O,= 0,时的电压源,I,E,+,_,a,b,U,ab,伏安特性,I,U,ab,E,一、电压源,特点：,（3,）电源中的电流由,外电路决定,。,（2,）电源内阻为,“,R,O,= 0,”,。,（1,）理想电压源的端电压恒定。,（4,）理想电压源不能短路，不能并联使用。,电压源模型,2.,实际电压源,U,I,R,O,+,-,E,伏安特性,R,o,越大,斜率越大,I,U,E,IR,O,恒压源中的电流由外电路决定,设:,E=,10V,I,E,+,_,a,b,U,ab,2,R,1,当,R,1,R,2,同时接入时：,I,=10A,R,2,2,例1,当,R,1,接入时 ：,I,=5A,则：,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,恒压源特性小结,R,+,_,I,E,U,ab,a,b,1.,理想电流源,（恒流源,),R,O,=,时的电流源,b,a,I,U,ab,I,s,I,U,ab,I,S,伏,安,特,性,二、电流源,（1,）输出电流恒定,（3,）输出电压由外电路决定,（2,）理想电流源内阻为无穷大,（,R,O,=,）,（4,）理想电流源,不能开路，不能串联使用,特点：,2.,实际电流源,I,S,R,O,a,b,U,ab,I,I,s,U,ab,I,外特性,电流源模型,R,O,R,O,越大,特性越陡,恒流源两端电压由外电路决定,I,U,I,s,R,设:,I,S,=,1 A,R=,10 ,时,，,U,=10,V,R=,1,时,，,U =,1,V,则:,例2,恒流源特性小结,恒流源特性中不变的是：,_,I,s,恒流源特性中变化的是：,_,U,ab,_,会引起,U,ab,的变化。,外电路的改变,U,ab,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？,a,b,I,U,ab,I,s,R,恒压源与恒流源特性比较,恒压源,恒流源,不 变 量,变 化 量,E,+,_,a,b,I,U,ab,U,ab,= E,（,常数）,U,ab,的,大小、方向均为恒定，,外电路负载对,U,ab,无,影响。,I,a,b,U,ab,I,s,I = I,s,（,常数）,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,U,ab,可变,-,U,ab,的,大小、方向,均由外电路决定,电压源与电流源对,外电路,等效的条件为：,或,且两种电源模型的内阻相等。,三、电压源与电流源的等效变换,(1),“,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。,等效变换的注意事项：,I,S,a,b,I,R,O,R,O,+,I,-,E,b,a,U,ab,（,R,O,不消耗能量）,（,R,O,消耗能量）,对内不等效,(2),恒压源和恒流源不能等效互换。,I,S,a,b,I,I,+,-,E,b,a,U,ab,(3),电源等效互换时，恒压源,E,与电源内阻,R,0,的串联，恒流源,I,S,与电源内阻,R,0,的并联，且转换前后,E,与,Is,的方向保持不变。,I,S,a,b,I,R,O,I,R,O,+,-,E,b,a,U,ab,(4),只要一个电动势为,E,的理想电压源和某个电阻,R,串联的电路，都可以化为一个电流为,I,S,的理想电流源和这个电阻并联的电路。,将图,8,中的电压源转化为等效电流源，并画出等效电路。,内阻相等。,所以图,9,所示即为等效电路。,例3,解:,将图（,a）,中的电流源转化为等效电压源，并画出其等效电路。,解：,内阻相等。,所以等效电路如图（,b）,例4,用电源等效变换的方法求图（,a）,电路中的电流,I,1,和,I,2,。,解：将原电路变换为图（,c）,电路，由此可得：,例5,E,i,b,i,c,C,B,四、受控源,r,be,i,b,i,c,=,i,b,受控源：电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制。,三极管,独立源和非独立源的异同,相同点：,两者性质都属电源，均可向电路,提供电压或电流。,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；,受控源的电动势或输出电流，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。,受控源分类,U,1,压控电压源,+,-,+,-,E,压控电流源,U,1,I,2,流控电流源,I,2,I,1,I,1,+,-,流控电压源,+,-,E,VCVS,VCCS,CCVS,CCCS,U,1,压控电压源,+,-,+,-,E,压控电流源,U,1,I,2,流控电流源,I,2,I,1,I,1,+,-,流控电压源,+,-,E,VCVS,VCCS,CCVS,U,1,压控电压源,+,-,+,-,E,压控电流源,U,1,I,2,流控电流源,I,2,I,1,I,1,+,-,流控电压源,+,-,E,VCVS,计算、分析受控源电路的一般原则：,电路的基本定理和各种分析计算方法仍可使用，只是在列方程时必须增加一个受控源关系式。,求,：,I,1,、 I,2,E,D,= 0.4,U,AB,电路参数如图所示,则：,+,+,-,_,E,s,20V,R,1,R,3,R,2,2A,2,2,1,I,s,A,B,I,1,I,2,E,D,设,V,B,= 0，,即选择节点电压方向从,A,到,B,根据节点电位法,解：,例6,解得：,小结：,1,、实际电压源是一个理想电压源和内阻的串联；实际电流源是一个理想电流源和内阻的并联。,2,、电压源与电流源的等效条件：,I,S,=E/R,O,， R,O,=R,O,3、,理想电压源和理想电流源相串联时等效为电流源；相并联时等效为电压源。,4,、受控电压源的电压或授控电流源是受电路中其他部分的某个电压或电流控制的。,5,、控制量为零时，受控源的电压或电流也等于零。此时受控电压源相当于短路，受控电流源相当于开路。,6,、受控源的类型,（,1,）电压控制电压源（,VCVS）,（2）,电流控制电流源（,CCVS）,（3）,电压控制电流源（,VCCS）,（4）,电流控制电流源（,CCCS）,作 业：,第,189,页,9-5 9-7,