第五節(jié) 獨立電源

1、獨立電源獨立電源電源的定義：凡是向電路提供能量或信號的設(shè)備稱為電源。電源的定義：凡是向電路提供能量或信號的設(shè)備稱為電源。電源有兩種類型：電源有兩種類型：電壓源和電流源電壓源和電流源一、理想電壓源一、理想電壓源 1.理想電壓源定義：理想電壓源定義： 凡端電壓為恒定值或按照某種給定的規(guī)律變化而與凡端電壓為恒定值或按照某種給定的規(guī)律變化而與其電流無關(guān)的電源，就稱為理想電壓源，簡稱電壓源。其電流無關(guān)的電源，就稱為理想電壓源，簡稱電壓源。第五節(jié)第五節(jié) 獨立電源獨立電源2.電壓源的電路符號如圖（電壓源的電路符號如圖（a）所示：）所示：3.電壓源的特點：電壓源的特點：（1 1）它的端電壓是恒定的值或是一個固

2、定的時）它的端電壓是恒定的值或是一個固定的時間函數(shù)，與流過它的電流無關(guān)；間函數(shù)，與流過它的電流無關(guān)；（2 2）流過它的電流取決于它所連接的外電路，電流的大小和方向）流過它的電流取決于它所連接的外電路，電流的大小和方向都是由外電路決定。都是由外電路決定。4.直流電壓源的伏安特性：直流電壓源的伏安特性：它是一條平行它是一條平行于于i i軸的直線，表明其端電壓的大小與電軸的直線，表明其端電壓的大小與電流大小、方向無關(guān)，也稱為恒壓源。流大小、方向無關(guān)，也稱為恒壓源。（a a）二、理想電流源二、理想電流源1.理想電流源定義：理想電流源定義：其輸出電流總能保持定值或一定的時其輸出電流總能保持定值或一定的時

3、間函數(shù)，其值與它的兩端電壓間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u u 無關(guān)的元件叫理想電流無關(guān)的元件叫理想電流源。源。2.2.電流源的電路符號電流源的電路符號如圖（如圖（b b）所示：）所示：3.3.電流源的特點：電流源的特點：（1 1）它輸出的電流值是恒定的值或是一個固定的時間函）它輸出的電流值是恒定的值或是一個固定的時間函數(shù)，與它兩端的電壓無關(guān)；數(shù)，與它兩端的電壓無關(guān)；（2 2）電流源兩端的電壓取決于它所連接的外電路。）電流源兩端的電壓取決于它所連接的外電路。（b b）4.4.直流電流源的伏安特性：直流電流源的伏安特性：它是一條平行于它是一條平行于u u軸的直線，軸的直線，表明其電流的大小與電壓的大

4、小、方向無關(guān)，也稱為恒表明其電流的大小與電壓的大小、方向無關(guān)，也稱為恒流源。流源。ISui0三、實際電壓源三、實際電壓源 1.1.實際電壓源實際電壓源：理想電壓源是不存在的，電源內(nèi)部總存：理想電壓源是不存在的，電源內(nèi)部總存在一定的電阻，稱之為內(nèi)阻在一定的電阻，稱之為內(nèi)阻R R0 0。實際電壓源可以用理想。實際電壓源可以用理想電壓源電壓源U Us s與一個內(nèi)阻與一個內(nèi)阻R R0 0相串聯(lián)的電路模型來表示。相串聯(lián)的電路模型來表示。 電壓源對外電路輸出的電壓與電流伏安特性方程為：電壓源對外電路輸出的電壓與電流伏安特性方程為：0IRUUsIbUSUR0R+_+_a實際電壓源實際電壓源UI0實際電壓源伏

5、安特性曲線實際電壓源伏安特性曲線Us2.2.實際電壓源特點實際電壓源特點（1 1）存在內(nèi)阻的電壓源或同一支路內(nèi)電壓源和電阻串聯(lián)；）存在內(nèi)阻的電壓源或同一支路內(nèi)電壓源和電阻串聯(lián)；（2 2）電壓源的端電壓或支路電壓隨流過電壓源電流增大）電壓源的端電壓或支路電壓隨流過電壓源電流增大而變小。而變小。（3 3）當(dāng)電壓源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外電路的電阻，可認(rèn)為）當(dāng)電壓源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外電路的電阻，可認(rèn)為 R0 0 R0 0，因而忽略電壓源內(nèi)阻對輸出電壓的，因而忽略電壓源內(nèi)阻對輸出電壓的 影響，即認(rèn)為是理想電壓源。影響，即認(rèn)為是理想電壓源。UI0IbUSUR0R+_+_a四、實際電流源四、實際電流源 1.實際電流

6、源：實際電流源：實際電流源可以用理想電流源實際電流源可以用理想電流源I Is s與一個與一個內(nèi)阻內(nèi)阻R R0 0相并聯(lián)的電路模型來表示。相并聯(lián)的電路模型來表示。 電流源對外電路輸出的電壓與電流伏安特性方程為：電流源對外電路輸出的電壓與電流伏安特性方程為： 0RUIIsIURR0+IS abIU0實際電流源實際電流源實際電流源伏安特性曲線實際電流源伏安特性曲線Is2.2.實際電流源特點實際電流源特點（1 1）存在內(nèi)阻的電流源或電流源旁有電阻或電導(dǎo)支路；）存在內(nèi)阻的電流源或電流源旁有電阻或電導(dǎo)支路；（2 2）內(nèi)阻電流和外電路電流隨外電路變化而變化。）內(nèi)阻電流和外電路電流隨外電路變化而變化。（3 3

7、）當(dāng)電流源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外電路電阻，可認(rèn)為）當(dāng)電流源的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外電路電阻，可認(rèn)為R R0 0 ，則電流源的輸出電流近似等于恒流源，即內(nèi)阻為，則電流源的輸出電流近似等于恒流源，即內(nèi)阻為無窮大的電流源可認(rèn)為是理想電流源。無窮大的電流源可認(rèn)為是理想電流源。五、兩種實際電源模型的等效轉(zhuǎn)換五、兩種實際電源模型的等效轉(zhuǎn)換IUSUR0RL+-+_IURLRS+IS (a)(a)實際電壓源實際電壓源(b)(b)實際電流源實際電流源由圖（由圖（a a）可知，實際電壓源的輸出電壓為：）可知，實際電壓源的輸出電壓為： （1 1）；）；由圖（由圖（b b）可知，實際電流源的輸出電流為：）可知，實際電流源的輸出電流

8、為： （2 2）；）；將式（將式（2 2）轉(zhuǎn)換為電壓形式）轉(zhuǎn)換為電壓形式： ，也就是：也就是： U=RU=Rs sI Is s-IR-IRs s（3 3）0IRUUsssRUIIUIRIRsss根據(jù)等效的要求，式（根據(jù)等效的要求，式（1 1）和式（）和式（3 3）應(yīng)對應(yīng)相等，）應(yīng)對應(yīng)相等， (1) (1) U=RU=Rs sI Is s-IR-IRs s（3 3）可得：可得：U Us s = I = Is sR Rs s R R0 0 = R = Rs s （電流源等效轉(zhuǎn)換為電壓源）（電流源等效轉(zhuǎn)換為電壓源）或或 ：I Is s = U = Us s/R/R0 0 R Rs s=R=R0 0

9、( (電壓源等效轉(zhuǎn)換為電流源）電壓源等效轉(zhuǎn)換為電流源）0IRUUsIUSUR0RL+-+_IURLRS+IS (a)(a)實際電壓源實際電壓源(b)(b)實際電流源實際電流源在進(jìn)行電源模型等效轉(zhuǎn)換時，應(yīng)注意以下幾個問題：在進(jìn)行電源模型等效轉(zhuǎn)換時，應(yīng)注意以下幾個問題：（1）電壓源與電流源的等效變換只能對外電路等）電壓源與電流源的等效變換只能對外電路等效，對內(nèi)電路（電源內(nèi)部）是不成立的。效，對內(nèi)電路（電源內(nèi)部）是不成立的。（2）電壓源從負(fù)極到正極的方向與電流源電流的）電壓源從負(fù)極到正極的方向與電流源電流的方向在變換前后應(yīng)保持一致。方向在變換前后應(yīng)保持一致。（3）理想電壓源和理想電流源不能進(jìn)行等效變

10、換。）理想電壓源和理想電流源不能進(jìn)行等效變換。例：例：將如圖（將如圖（a）、（）、（c）所示電路進(jìn)行兩種電源模型轉(zhuǎn)換。）所示電路進(jìn)行兩種電源模型轉(zhuǎn)換。 I Is s = U = Us s/R/R0 0 =12/3=4A =12/3=4A R Rs s=R=R0 0 =3=3 U Us s = I = Is sR Rs s= 2= 22=4V2=4V R R0 0 = R = Rs s =2=2 +Us312V0-（a）sIs2A2（c）sIs4A3+Us24V0-（b）（d）例：例：已知兩個電壓源，已知兩個電壓源，U U1 1=24V,R=24V,R0101=4;U=4;U2 2=30V,R=

11、30V,R0202=6=6，將它們同，將它們同極性相并聯(lián)，試求其等效電源電壓和內(nèi)電阻極性相并聯(lián)，試求其等效電源電壓和內(nèi)電阻R R0 0。+U101-+U2-020Is0102Is1Is2+U0-解：現(xiàn)將兩個電壓源等效為兩個電流源：解：現(xiàn)將兩個電壓源等效為兩個電流源： Is1=U1/R01=6A; Is2=U1/R02=5A; 將兩個電流源合并為一個電流源，將兩個電阻并聯(lián)：將兩個電流源合并為一個電流源，將兩個電阻并聯(lián)： Is=Is1+Is2=6+5=11A; R0=R01/R02=R01R02/(R01+R02) =(46)/(4+6)=2.4； 最后，將等效電流源轉(zhuǎn)換為等效電壓源：最后，將等效

12、電流源轉(zhuǎn)換為等效電壓源：U=IU=Is sR R0 0=11=112.4=26.4V2.4=26.4VR R0 0=2.4=2.4例：例：將如圖所示電路化簡成電壓源模型。將如圖所示電路化簡成電壓源模型。7.51A1.5解：現(xiàn)將電解：現(xiàn)將電流流源等效為電源等效為電壓壓源：源： +-5V57.55V1.5+-5V+-57.510V1.5+-57.510V1.5+-現(xiàn)將電現(xiàn)將電壓壓源等效為電源等效為電流流源：源：再將電再將電流流源等效為電源等效為電壓壓源：源： 57.52A1.56V1.5+-36V+-4.5作業(yè)：試用電壓源與電流源等效變換的方作業(yè)：試用電壓源與電流源等效變換的方法計算圖示電路中法計

13、算圖示電路中1 1 電阻中的電流。電阻中的電流。2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律+_R1uS1+_uS2R2R3abI1I2I3dce基爾霍夫定律+_R1uS1+_uS2R2R3abI1I2I3dce基爾霍夫定律UsR0RLI簡單電路簡單電路基爾霍夫定律一一. .基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)出入即ii基爾霍夫定律+_R1uS1+_uS2R2R3abI1I2I3dce1i5i4i3i2i對于右圖中節(jié)點：對于右圖中節(jié)點：i1 1+ +i2 2= =i3 3+i+i4 4+i+i5 5 i1 1+ +i2 2- -i3 3-

14、i-i4 4-i-i5 5=0=0 基爾霍夫定律 0I 若規(guī)定流入（出）節(jié)點電流為正，那么流出（入）節(jié)若規(guī)定流入（出）節(jié)點電流為正，那么流出（入）節(jié)點電流則為負(fù)。點電流則為負(fù)?；鶢柣舴蚨蒊aIbIcIcaIabIbc如圖所示，虛線部分為閉合面，則：如圖所示，虛線部分為閉合面，則： Ia+Ib+Ic=0=0基爾霍夫定律I1I2I3I4I5R1R2R3R6R5R4E1+-I6ACDB例例: 如圖如圖所示電路中，已知所示電路中，已知R1=12 , R2=8 , R3=6 , R4=4 , R5=3 , R6=1 和和i6=1A。試求試求 a a、b b、c c、d d各點的電位和各電阻的吸收功率。各點的電位和各電阻的吸收功率。解：選取點解：選取點e e為參考點位，則為參考點位，則R1=12 , R2=8 , R3=6 , R4=4 ,R5=3 , R6=1