第五节独立电源

1、独立电源独立电源电源的定义：凡是向电路提供能量或信号的设备称为电源。电源的定义：凡是向电路提供能量或信号的设备称为电源。电源有两种类型：电源有两种类型：电压源和电流源电压源和电流源一、理想电压源一、理想电压源 1.理想电压源定义：理想电压源定义： 凡端电压为恒定值或按照某种给定的规律变化而与凡端电压为恒定值或按照某种给定的规律变化而与其电流无关的电源，就称为理想电压源，简称电压源。其电流无关的电源，就称为理想电压源，简称电压源。第五节第五节 独立电源独立电源2.电压源的电路符号如图（电压源的电路符号如图（a）所示：）所示：3.电压源的特点：电压源的特点：（1 1）它的端电压是恒定的值或是一个固

2、定的时）它的端电压是恒定的值或是一个固定的时间函数，与流过它的电流无关；间函数，与流过它的电流无关；（2 2）流过它的电流取决于它所连接的外电路，电流的大小和方向）流过它的电流取决于它所连接的外电路，电流的大小和方向都是由外电路决定。都是由外电路决定。4.直流电压源的伏安特性：直流电压源的伏安特性：它是一条平行它是一条平行于于i i轴的直线，表明其端电压的大小与电轴的直线，表明其端电压的大小与电流大小、方向无关，也称为恒压源。流大小、方向无关，也称为恒压源。（a a）二、理想电流源二、理想电流源1.理想电流源定义：理想电流源定义：其输出电流总能保持定值或一定的时其输出电流总能保持定值或一定的时

3、间函数，其值与它的两端电压间函数，其值与它的两端电压u u 无关的元件叫理想电流无关的元件叫理想电流源。源。2.2.电流源的电路符号电流源的电路符号如图（如图（b b）所示：）所示：3.3.电流源的特点：电流源的特点：（1 1）它输出的电流值是恒定的值或是一个固定的时间函）它输出的电流值是恒定的值或是一个固定的时间函数，与它两端的电压无关；数，与它两端的电压无关；（2 2）电流源两端的电压取决于它所连接的外电路。）电流源两端的电压取决于它所连接的外电路。（b b）4.4.直流电流源的伏安特性：直流电流源的伏安特性：它是一条平行于它是一条平行于u u轴的直线，轴的直线，表明其电流的大小与电压的大

4、小、方向无关，也称为恒表明其电流的大小与电压的大小、方向无关，也称为恒流源。流源。ISui0三、实际电压源三、实际电压源 1.1.实际电压源实际电压源：理想电压源是不存在的，电源内部总存：理想电压源是不存在的，电源内部总存在一定的电阻，称之为内阻在一定的电阻，称之为内阻R R0 0。实际电压源可以用理想。实际电压源可以用理想电压源电压源U Us s与一个内阻与一个内阻R R0 0相串联的电路模型来表示。相串联的电路模型来表示。 电压源对外电路输出的电压与电流伏安特性方程为：电压源对外电路输出的电压与电流伏安特性方程为：0IRUUsIbUSUR0R+_+_a实际电压源实际电压源UI0实际电压源伏

5、安特性曲线实际电压源伏安特性曲线Us2.2.实际电压源特点实际电压源特点（1 1）存在内阻的电压源或同一支路内电压源和电阻串联；）存在内阻的电压源或同一支路内电压源和电阻串联；（2 2）电压源的端电压或支路电压随流过电压源电流增大）电压源的端电压或支路电压随流过电压源电流增大而变小。而变小。（3 3）当电压源的内阻远远小于外电路的电阻，可认为）当电压源的内阻远远小于外电路的电阻，可认为 R0 0 R0 0，因而忽略电压源内阻对输出电压的，因而忽略电压源内阻对输出电压的 影响，即认为是理想电压源。影响，即认为是理想电压源。UI0IbUSUR0R+_+_a四、实际电流源四、实际电流源 1.实际电流

6、源：实际电流源：实际电流源可以用理想电流源实际电流源可以用理想电流源I Is s与一个与一个内阻内阻R R0 0相并联的电路模型来表示。相并联的电路模型来表示。 电流源对外电路输出的电压与电流伏安特性方程为：电流源对外电路输出的电压与电流伏安特性方程为： 0RUIIsIURR0+IS abIU0实际电流源实际电流源实际电流源伏安特性曲线实际电流源伏安特性曲线Is2.2.实际电流源特点实际电流源特点（1 1）存在内阻的电流源或电流源旁有电阻或电导支路；）存在内阻的电流源或电流源旁有电阻或电导支路；（2 2）内阻电流和外电路电流随外电路变化而变化。）内阻电流和外电路电流随外电路变化而变化。（3 3

7、）当电流源的内阻远远大于外电路电阻，可认为）当电流源的内阻远远大于外电路电阻，可认为R R0 0 ，则电流源的输出电流近似等于恒流源，即内阻为，则电流源的输出电流近似等于恒流源，即内阻为无穷大的电流源可认为是理想电流源。无穷大的电流源可认为是理想电流源。五、两种实际电源模型的等效转换五、两种实际电源模型的等效转换IUSUR0RL+-+_IURLRS+IS (a)(a)实际电压源实际电压源(b)(b)实际电流源实际电流源由图（由图（a a）可知，实际电压源的输出电压为：）可知，实际电压源的输出电压为： （1 1）；）；由图（由图（b b）可知，实际电流源的输出电流为：）可知，实际电流源的输出电流

8、为： （2 2）；）；将式（将式（2 2）转换为电压形式）转换为电压形式： ，也就是：也就是： U=RU=Rs sI Is s-IR-IRs s（3 3）0IRUUsssRUIIUIRIRsss根据等效的要求，式（根据等效的要求，式（1 1）和式（）和式（3 3）应对应相等，）应对应相等， (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 （电流源等效转换为电压源）（电流源等效转换为电压源）或或 ：I Is s = U = Us s/R/R0 0 R Rs s=R=R0 0

9、( (电压源等效转换为电流源）电压源等效转换为电流源）0IRUUsIUSUR0RL+-+_IURLRS+IS (a)(a)实际电压源实际电压源(b)(b)实际电流源实际电流源在进行电源模型等效转换时，应注意以下几个问题：在进行电源模型等效转换时，应注意以下几个问题：（1）电压源与电流源的等效变换只能对外电路等）电压源与电流源的等效变换只能对外电路等效，对内电路（电源内部）是不成立的。效，对内电路（电源内部）是不成立的。（2）电压源从负极到正极的方向与电流源电流的）电压源从负极到正极的方向与电流源电流的方向在变换前后应保持一致。方向在变换前后应保持一致。（3）理想电压源和理想电流源不能进行等效变

10、换。）理想电压源和理想电流源不能进行等效变换。例：例：将如图（将如图（a）、（）、（c）所示电路进行两种电源模型转换。）所示电路进行两种电源模型转换。 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：已知两个电压源，已知两个电压源，U U1 1=24V,R=24V,R0101=4;U=4;U2 2=30V,R=

11、30V,R0202=6=6，将它们同，将它们同极性相并联，试求其等效电源电压和内电阻极性相并联，试求其等效电源电压和内电阻R R0 0。+U101-+U2-020Is0102Is1Is2+U0-解：现将两个电压源等效为两个电流源：解：现将两个电压源等效为两个电流源： Is1=U1/R01=6A; Is2=U1/R02=5A; 将两个电流源合并为一个电流源，将两个电阻并联：将两个电流源合并为一个电流源，将两个电阻并联： Is=Is1+Is2=6+5=11A; R0=R01/R02=R01R02/(R01+R02) =(46)/(4+6)=2.4； 最后，将等效电流源转换为等效电压源：最后，将等效

12、电流源转换为等效电压源：U=IU=Is sR R0 0=11=112.4=26.4V2.4=26.4VR R0 0=2.4=2.4例：例：将如图所示电路化简成电压源模型。将如图所示电路化简成电压源模型。7.51A1.5解：现将电解：现将电流流源等效为电源等效为电压压源：源： +-5V57.55V1.5+-5V+-57.510V1.5+-57.510V1.5+-现将电现将电压压源等效为电源等效为电流流源：源：再将电再将电流流源等效为电源等效为电压压源：源： 57.52A1.56V1.5+-36V+-4.5作业：试用电压源与电流源等效变换的方作业：试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中法计

13、算图示电路中1 1 电阻中的电流。电阻中的电流。2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律+_R1uS1+_uS2R2R3abI1I2I3dce基尔霍夫定律+_R1uS1+_uS2R2R3abI1I2I3dce基尔霍夫定律UsR0RLI简单电路简单电路基尔霍夫定律一一. .基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)出入即ii基尔霍夫定律+_R1uS1+_uS2R2R3abI1I2I3dce1i5i4i3i2i对于右图中节点：对于右图中节点：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 基尔霍夫定律 0I 若规定流入（出）节点电流为正，那么流出（入）节若规定流入（出）节点电流为正，那么流出（入）节点电流则为负。点电流则为负。基尔霍夫定律IaIbIcIcaIabIbc如图所示，虚线部分为闭合面，则：如图所示，虚线部分为闭合面，则： Ia+Ib+Ic=0=0基尔霍夫定律I1I2I3I4I5R1R2R3R6R5R4E1+-I6ACDB例例: 如图如图所示电路中，已知所示电路中，已知R1=12 , R2=8 , R3=6 , R4=4 , R5=3 , R6=1 和和i6=1A。试求试求 a a、b b、c c、d d各点的电位和各电阻的吸收功率。各点的电位和各电阻的吸收功率。解：选取点解：选取点e e为参考点位，则为参考点位，则R1=12 , R2=8 , R3=6 , R4=4 ,R5=3 , R6=1