电压源和电流源等效变换教学讲义

1、电压源和电流源等效变换教学讲义二、原理说明二、原理说明一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想电压源，即输出电阻，故在实用中，常将它视为一个理想电压源，即输出电压不随负载电流而变，其外特性，即伏安特性压不随负载电流而变，其外特性，即伏安特性u=f(i)u=f(i)是一是一条平行于条平行于 i i轴的直线；同理，一个恒流源在实用中，在一轴的直线；同理，一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电一个实

2、际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值，故在流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值，故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大阻值的电阻）与稳压实验中，用一个小阻值的电阻（或大阻值的电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个实际的电压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个实际的电压源（或电流源）的情况源（或电流源）的情况。一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源，若视为电压源，个电压源，又可以看成是一个电流源，若视为电压源，则可以用一个理想电压源则

3、可以用一个理想电压源ES与一个电阻与一个电阻RO相串联的组合相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源IS与一与一个电阻个电阻RO相并联的组合来表示。若它们向同样大小的负相并联的组合来表示。若它们向同样大小的负载提供出同样大小的电流和端电压，则这两个电源针对载提供出同样大小的电流和端电压，则这两个电源针对外电路而言是等效的，即具有相同的外特性。外电路而言是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为一个电压源与一个电流源等效变换的条件为IS = ES /RO 或或ES = IS RO如图4-1所示：图图4-1 4-1

4、 电压源与电流源的等效变换条件电压源与电流源的等效变换条件三、实验设备三、实验设备 1 1、电源：恒压源、恒流源、电源：恒压源、恒流源2 2、负载：可调变阻器、定值电阻若干、负载：可调变阻器、定值电阻若干3 3、测量仪表：直流电压表、直流毫安表、测量仪表：直流电压表、直流毫安表四、实验步骤四、实验步骤测定理想电压源与实际电压源外特性测定理想电压源与实际电压源外特性理想电压源（恒压源）（理想电压源（恒压源）（0-20V/0-200mA0-20V/0-200mA）按图按图4-24-2接线，接线， ES为为6V6V的恒压源，调节变阻器的恒压源，调节变阻器 R2令令其阻值由大到小变化，记录电压表及电流

5、表两表读数填其阻值由大到小变化，记录电压表及电流表两表读数填入表入表4-14-1： U（V）I（mA）表表1-1 1-1 理想电压源特性数据表格理想电压源特性数据表格图图4-2 4-2 测定理想电压源的外特性测定理想电压源的外特性图图4-3 4-3 测定实际电压源的外特性测定实际电压源的外特性（1 1）实际电压源（恒压源串联一内阻）（）实际电压源（恒压源串联一内阻）（0-20V/0-200mA0-20V/0-200mA）按图按图4-34-3接线，虚线框可模拟为一个实际电压源，调节变阻接线，虚线框可模拟为一个实际电压源，调节变阻器器R2令其阻值由大到小变化，读两表数据并填入表4-2：表表4-1

6、实际电压源特性数据表格实际电压源特性数据表格U（V）I（mA）2 2测定理想电流源与实际电流源外特性测定理想电流源与实际电流源外特性(0-20V/0-20mA)(0-20V/0-20mA)理想电流源（恒流源）和实际电流源（恒流源并联一内阻理想电流源（恒流源）和实际电流源（恒流源并联一内阻）按图按图4-4接线，接线， IS为直流恒流源，调节其输出为5mA，令RO阻值分别等于 和1K ，调节变阻器R2，测出这两种情况下的电压表及电流表读数。填入表4-3和4-4。图图4-4 4-4 测定电流源外特性测定电流源外特性U（V）I（mA）U（V）I（mA）表表4-3 理想电流源特性数据表格理想电流源特性数

7、据表格表表4-4 实际电流源特性数据表格实际电流源特性数据表格五、实验注意事项五、实验注意事项1 1按图接线时，应先接串联，再接并联线路；按图接线时，应先接串联，再接并联线路；2 2通电前，应将滑线变阻器置于阻值最大处，电压源电通电前，应将滑线变阻器置于阻值最大处，电压源电流源输出调节旋钮应置于流源输出调节旋钮应置于0 0位；位；3 3针对每一个实验电路图，正确选择仪表量程档；针对每一个实验电路图，正确选择仪表量程档；4 4直流仪表的接入应注意极性；直流仪表的接入应注意极性；5 5恒压源输出端不允许短路；恒压源输出端不允许短路；6 6换接线路时，必须关闭电源开关，严禁带电操作。换接线路时，必须关闭电源开关，严禁带电操作。7 7注意数据的正确采集方法。注意数据的正确采集方法。六、实验报告六、实验报告1 1根据实验中测得的四个表格，分别绘出理想电压源根据实验中测得的四个表格，分别绘出理想电压源、实际电压源、理想电流源、实际电流源的、实际电压源、理想电流源、实际电流源的V-IV-I特性图特性图，并总结归纳特性。，并总结归纳特性。2 2为什么恒压源输出端不允许短路？为什么恒压源输出端不允许短路？