电源串并联实用化简方法

1、大学电路/电路原理/电路分析04-电源实用化简方法电源是指在电路中提供能量的器件，包括电压源和电流源。在现实中电压源 是很常见的，如手电筒里面的干电池，钮扣电池，蓄电池，还是发电厂里的发电 机。电压源是开路保存的，不会有能量损耗。而电流源则很少见，因为电流源在 保存时需要短路，即使是很小电阻的导线，也会造成能量耗损，所以一般在有需 求的实验室才会用到电流源。电源在电路中是充当激励的作用，并产生响应，即电压、电流。在电路分析 中，为了方便求解电路参数，需对电源进行等效变换。本文将介绍几个实用的电 源化简方法。独立源和受控源的区别独立源能单独发出功率，而受控源是受控于电路中某个电压或电流，有电压

2、控制型和电流控制型。独立源与受控源在符号上的区别是：独立源用圆形，受控 源用菱形表示，如下图所示：独立源 受控源很多学生经常分不清受控源上面标的数值是电压还是电流，其实电压源在外 观上看都是引线穿过去，而电流源是不穿的。只要把电源的类别分清了，在列写 方程就不容易出错。另外一个易错点就是很多学生认为电流源只提供电流，两端 是没有电压的，这是错误的，电流源两端电压是取决外电路的结构和参数的，如 下图所示电路：在列写回路1，2的KVL方程时，学生经常会把2A电流源两端的电压U漏 掉，因为电流源只标电流，不标电压，就觉得没有电压。当然这个题目的实际求 解应该避开电流源支路，列写大回路的KVL方程，计

3、算会更简单一些。理想电源的等效变换理想电源是可以进行串，并联的，一般分成3种情况。（1）理想电压源串联：一般理想电压源是串联使用，很少进行并联，因为并联的意义不大。理想电 压源的串联可等效为一个电压源，等效过程一定要注意电压源的参考方向，如下图所示电路:只要原电路中电压源的参考方向与等效后电压源的参考方向相同，则取“ + ”，相反则取-”。那么很快就可求出Us=5+6-8=3V。（2）理想电流源并联：理想电流源则是并联使用，其等效过程也是要注意参考方向，如下图所示电路：参考方向也是相同取“ + ”，相反取“-”，则Is=5+8-3=10A。（3）理想电源与其它元件的串、并联：理想电压源与其它元

4、件的并联可等效为本身的电压源；而理想电流源与其它 元件的串联也可把其它元件去掉，只剩电流源。这2个规则在一些电路的化简中 是非常有用的，如下图所示：其实可以总结为一句口诀：串联看电流源，并联看电压源。实际电源的等效变换实际电源是指内阻不为0的电源，亦分为实际电压源和实际电流源。当满足 一定的条件时，它们之间是可以相互转换的，而上面介绍的理想电压源和理想电 流源之间是不能等效变换的。如下图所示是两种实际电源的等效变换：当两个端口的电压电流关系（VCR： Voltage Current Relation）相同时，实际 电压源和电流源可以进行等效变换。变换过程中需要注意的问题：（1）电路结构 要发生

5、改变，串联变并联，或并联变串联，但内阻R0的值是不改变的；（2）电 源的方向：电流源的流出一定是指向电压源的“+”极性。在使用电源等效变换计算时，一定要认真观察电路的结构，因为有些时候并 不能一眼就能看出电源的连接关系，如下图所示：左图电路中，如果不细心观察，很有可能觉得4A的电流源是无伴电流源， 其实3条支路是并联的，可以将左边2条支路位置对调，即将2欧电阻移到中 间，那它和4A的电流源就构成一个实际电流源模型，马上就可以将其等效为实 际电压源，变成右图的串联电路，求解就easy 了。叠加定理/求输入电阻中电源的处理在使用叠加定理分析电路时，需画出各独立源单独作用的分电路，也就是要 把剩余的

6、独立源置零处理。什么情况下电压为0?导线两端的电压就为0,什么 情况下电流又为0？导线断开了就没电流了，所以电压源置零就是将其短路，电 流源置零就是开路处理。好了，问题又来了，在实验室做叠加定理的实验时，有 些学生说测出的数据好像对不上。过去一看，好家伙！居然用一条导线把电压源 给短接了。急忙关闭实验箱电源，问为什么把电压源短路？学生回答，书上写的， 电压源置零就是短路处理。书上写的只是告诉我们在纸上分析电路时，拿支笔在 电压源旁画条导线就算是处理好了，可到了实验室，就得考虑实际情况，书上不 也写着电压源不充许短路吗？最后还是回到那句至理名言：理论一定要与实践相 结合！求解某个一端口的输入电阻

7、时，也需要把一端口内部的所有独立电源置零， 方法同叠加定理的电源处理，将其变为无源一端口，如下图所示：含有受控源的电路分析很多学生对含有受控源的电路特别怕，考试时一般都留到最后才做。其实也 没那难，一般把受控源当作负载来处理就可以了。在使用叠加定理和求解输入电 阻电阻时，受控源都是保留在电路中的。虽然它有一个控制变量，但往往有受控 源电路都不会太复杂，一般使用基尔霍夫定律（KCL和KVL）列写几条方程就 可以找到一些对应关系，把参数求解出来，如下图所示电路：求左边无源一端口的输入电阻虬，因为含有受控源，不能直接使用电阻的串、 并联公式求解。可使用“外加电源法”，即外加电压源，求流入端口电流；或外 加电流源，求电流源两端电压，右图使用了外加电压源方法。其实电路结