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任务1.5
电压源与电流源

1.5.1 电压源

1.理想电压源

理想电压源是从实际电源抽象出来的一种模型,如图1-13所示。不论流过的电流为多少,在其两端总能保持一定的电压。理想电压源也称为恒压源,伏安特性如图1-14所示。

图1-13 理想电压源模型

图1-14 理想电压源的伏安特性

理想电压源的特点:输出电压恒定, U = U S ;输出电流取决于外电路;内阻 R S =0。

2.实际电压源

由于电源内阻等多方面的原因,理想电压源在真实世界是不存在的,实际电压源分析时一般要考虑内阻,模型如图1-15所示。实际电压源的伏安特性如图1-16所示。

图1-15 实际电压源模型

图1-16 实际电压源的伏安特性

端口输出电压为

U = U S -IR S

R S R 时, R S ≈0, U U S ,接近理想电压源。

1.5.2 电流源

1.理想电流源

理想电流源是从实际电源抽象出来的一种模型,其端口总能向外部提供一定的电流而不论其两端的电压为多少。

理想电流源特点:①输出电流恒定, I = I S ,与端电压无关;②输出端电压的大小取决于外电路;③内阻 R S =∞。由于电流源的电流是固定的,所以电流源不能断路,电流源与电阻串联时其对外电路的效果与单个电流源的效果相同。

2.实际电流源

由于内阻等多方面的原因,理想电流源在真实世界也是不存在的,分析时一般要考虑电流源内阻。实际电流源模型如图1-17所示,伏安特性如图1-18所示。

图1-17 实际电流源模型

图1-18 实际电流源伏安特性

输出电流为 I = I S -U / R S

1.5.3 电源等效变换

如果两个电源对任何负载提供的电压和电流都相等,则称两电源等效。

1.电压源等效

两个理想电压源串联,可以用一个等效的电压源替代,等效变换电路如图1-19所示。替代的条件是 U S = U S1 + U S2

图1-19 电压源等效变换电路

2.电流源等效

两个理想电流源并联,可以用一个等效的电流源替代,等效变化电路如图1-20所示。替代的条件是 I S = I S1 + I S2

图1-20 电流源等效变换电路

3.电压源和电流源等效变换

对于负载来说只要端电压和流过电流不变,则两个电源对负载的作用效果就相同。一个实际的电源既可以用电压源模型表示,也可以用电流源模型表示,等效变换电路如图1-21所示。

图1-21 电压源和电流源等效变换电路

等效的前提是

注意: 等效变换是对外电路而言的,内部电路并不等效。理想电压源与理想电流源之间不能等效变换。等效变换时注意电源的方向,电流源的流向是电压源由负到正的方向。

【例1-4】 计算图1-22中流经电阻 R 2 的电流 I 2

解: 先将电流源与电阻并联等效为电压源和电阻的串联电路,如图1-23所示。

依据等效条件,可得

化简电路如图1-24所示。

图1-22 例1-4图

求得: I 2 =36V/10Ω=3.6A。

图1-23 并联等效

图1-24 化简电路 lQgPrUiHmqypbdTxM0uIEosI6IWJliGyUWt88TIXdxsCSU0MpXmJxtPuugcuscev

1.5.4 技能训练:直流电压源和电流源的测量

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