电压源和电流源及其等效变换

深刻理解电压源和电流源及其等效变换的概念。熟练掌握节点电压法、叠加原理、等效电压源定理。了解负载获取最大功率的条件。

1.电压源和电流源及其等效变换，要求达到“简单应用”层次。

2.节点电压法，要求达到“综合应用”层次。

3.叠加原理，要求达到“综合应用”层次。

4.等效电源定理，要求达到“综合应用”层次。

5.负载获取最大功率的条件，要求达到“领会”层次。

重点：节点电压法、叠加原理、等效电压源定理。

难点：基本分析方法、定理、原理的正确和准确应用。

1. 两种独立电源(电压源、电流源)

电源设备的种类很多，按其特点可分为电压源和电流源;独立电源和受控电源;理想电源和实电源;直流电源和交流电源等。本章将着重讨论理想和实际的直流独立电压源及电流源在路中的符号表示、具有特点及应用。

(1)电压源

电压源是供给电压的电路元件，如干电池、直流稳压电源等。用电动势E和小内阻R0串联电路表示。电压源的表示符号如图2-1的虚线框所示，Us为电压源的恒值电压，与电动势E的大小相等，极性相反。

 

 

图2-1 电压源及其外特性

全电路欧姆定律

 

 

恒压源特点：

① 恒压源的外特性为一条与横轴平行的直线，即U=Us 。

②

 

 

③ 与恒压源相接的多支路的并联负载，只要总的负载电流在允许的范围之内，各并联负载都不会影响电源的输出电压。

④ 如果电压源的内阻R0远小于负载电阻RL时，可看作是恒压源。

⑤ 若理想电压源Us=0时，理想电源为一短路元件。[!--empirenews.page--]

(2) 电流源

理想的电流源(恒流源)具有两个基本性质：

① 它的端电流是定值，或是一定的时间函数 ，与端电压无关。

② 它的端电压不是由电流源本身就能确定的，而是由与之相联接的外电路来决定的。

理想电流源实际上是不存在的。实际的电流源是用一个理想电流源Is和大内阻Rs相并联的模型来表征，Rs表明了电源内部的分流效应。当电源与外电阻相接后，电源向外输送电流为

 

 

电流源模型的符导表示及其外特件如图2-2所示。根据电流源的特性，两个电流源串联是无意义的。电流源串联的电阻不改变电流源的输出电流。

 

 

图2-2 电流源及其外特性

(3) 电压源和电流源的等效变换

一个电压源与-个电流源对同-个负载如果能提供等值的电压，电流和功率，则这两个电源对此负载是等效的，换言之，即如果两个电源的外特性相同，则对任何外电路它们都是等效的。具有等效条件的电源互为等效电源。在电路中用等效电源互相置换后，不影响外电路的工作状态。

两个电路等效必须使两个电路的对外电特性相同。两个电路内部的几何结构及参量都已发生变化，所以内部并不等效。含内阻的电压源与电流源等效变换如图2-3所示。

 

 

图2-3 电源的等效变换

①若干个含源支路作串联、并联、混联时，就其两端来说可以简化为一个电压源或一个电流源。

②与电压源相串联的电阻可看作为电压源的内阻;与电流源并联的电阻可看作为电流源的内阻。

③理想电压源和理想电流源不能互相等效。