电压源与电流源及其等效转换_精品文档.ppt

1、如图如图所示电路，所示电路，根据基尔霍夫定律列电流根据基尔霍夫定律列电流方程和电压方程。方程和电压方程。代入数据求解得：Ia=0.786A Ib=0.357A Ic=0.072AId=1.071A60+50V+10VIaIbId-+40VIc204040R1US1R2US2R3R4US3直流电路的基本分析方法直流电路的基本分析方法一、电压源和电流源等效变换一、电压源和电流源等效变换二、支路电流法二、支路电流法三、叠加定理三、叠加定理四、戴维南定理四、戴维南定理 一、电压源一、电压源3通通常常所所说说的的电电压压源源一一般般是是指指理理想想电电压压源源，其其基基本本特特性性是是其其电电动动势势(

2、或或两两端端电电压压)US 保保持持固固定定不不变变 或或是是一一定定的的时时间间函函数数 e(t)，但电压源输出的电流却与外电路有关。，但电压源输出的电流却与外电路有关。实际电压源实际电压源是含有一定内阻是含有一定内阻 R0 的电压源。的电压源。电压源模型电压源模型 电压源与电流源等效变换电压源与电流源等效变换4 电压源模型电压源模型电压源模型电压源模型 由上图电路可得由上图电路可得由上图电路可得由上图电路可得:U U=U US S IR IR0 0 若若若若 R R0 0=0=0理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源 :U U=U US SU US S 电压源的伏安特性电压源的伏安特性电

3、压源的伏安特性电压源的伏安特性I IU UI IR RL LR R0 0+-U US SU U+实际电压源是由源电实际电压源是由源电实际电压源是由源电实际电压源是由源电压压压压U US S和内阻和内阻和内阻和内阻 R R0 0 串联串联串联串联组组组组成的电源的电路模型。成的电源的电路模型。成的电源的电路模型。成的电源的电路模型。若若若若 R R0 0 R RL L，I I I IS S ，可近似认为是，可近似认为是，可近似认为是，可近似认为是理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源。电流源电流源电流源模型电流源模型电流源模型电流源模型R R0 0U UR R0 0U UI IS S+I IR

4、 RL L8理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源)例：例：例：例：(2)(2)输出电输出电输出电输出电流是一定值，恒等于流是一定值，恒等于流是一定值，恒等于流是一定值，恒等于源源源源电流电流电流电流 I IS S ；(3)(3)恒流源两端的电压恒流源两端的电压恒流源两端的电压恒流源两端的电压 U U 由由由由外电路决定外电路决定外电路决定外电路决定。特点特点特点特点:(1)(1)内阻内阻内阻内阻R R0 0 =；设设 IS=10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。RL当当当当 R RL L=1=1 时，时，时，时，I I=1

5、0A=10A，U U=10 V=10 V当当当当 R RL L=10 =10 时，时，时，时，I I=10A=10A，U U=100V=100V伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线 IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载变化。电流恒定，电压随负载变化。电流恒定，电压随负载变化。电流恒定，电压随负载变化。9三、电压源电流源等效变换三、电压源电流源等效变换1 1、电压源的串联、电压源的串联2 2、电流源的并联、电流源的并联3 3、电压源和电流源的等效变换、电压源和电流源的等效变换101、电压源的串联 当当n个电压源串联时，可以合并为一个等效电压源，如图个电压源串联时，可以合并为一个

6、等效电压源，如图所示，等效电压源的所示，等效电压源的 Us 等于各个电压源的代数和，即：等于各个电压源的代数和，即：Us=Us1+Us2+Us3+.+Usn 式中，凡方向与式中，凡方向与U Us s 相同的取正号，反之取负号相同的取正号，反之取负号等效电压源的等效电压源的内阻内阻等于各个等于各个串联串联电压源内阻之和，即：电压源内阻之和，即：Rs=Rs1+Rs2+Rsn应用应用:当分电源的电动势达不到要求时，用串联电源。当分电源的电动势达不到要求时，用串联电源。112、电流源的并联 当当n个电流源并联时，可以合并为一个等效电流源。等效电个电流源并联时，可以合并为一个等效电流源。等效电流源的电流

7、流源的电流Is等于各个电流源的电流的代数和，即：等于各个电流源的电流的代数和，即：Is=Is1+Is2+Isn式中，凡参考方向与式中，凡参考方向与Is相同的电流取正号，反之取负号。相同的电流取正号，反之取负号。等效内阻的等效内阻的倒数倒数等于各等于各并联电流源内阻并联电流源内阻的倒数之和，的倒数之和，即：即：1/Rs=1/Rs1+1/Rs2+1/Rsn12例：例：如图求出其等效电流源如图求出其等效电流源如图1所示，r1=3欧,r2=6欧，I1=15A,I2=10A,求其等效电流源？Ar1r2rnI1I2ISB图1图21、只有电压相等的、只有电压相等的电压源电压源才可以允许才可以允许并联并联，只

8、有，只有电流相等的电流相等的电流源电流源才允许才允许串联串联。2、一个电压源与若干电路元件并联，对外仍等效、一个电压源与若干电路元件并联，对外仍等效为一个电压源，即为一个电压源，即与电压源并联的元件在等效过与电压源并联的元件在等效过程中视为开路。程中视为开路。3、一个电流源与若干电路元件串联，对外仍等效、一个电流源与若干电路元件串联，对外仍等效为一个电流源，即为一个电流源，即与电流源串联的元件在等效过与电流源串联的元件在等效过程中视为短路。程中视为短路。13注意课堂讨论：课堂讨论：14求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源解解:+abU2 5V

9、(a)+abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU 5A2 3 b+(a)a+5V3 2 U+a5AbU3(b)+153、电压源与电流源的电压源与电流源的等效变换等效变换R RL L+R R0 0+U US SU U 最简单的有源最简单的有源二端网络：二端网络：有源二端有源二端网络网络 1有源二端有源二端网络网络 2R RL L+U U I II I+U U 不必关心有源二端网络内部结构，如果不必关心有源二端网络内部结构，如果1、2分别对同一电路或负载供电，分别对同一电路或负载供电，若输出电流若输出电流I和端电和端电则说二者作用等效。则说二者作用等效。压压U完全相同，完全相同

10、，16I IR RL L电压源电压源电压源电压源+R R0 0+U US SU U R RL LI I电流源电流源电流源电流源R R0 0U UR R0 0U UI IS S+电源作用等效：电源作用等效：输出的电流输出的电流I及端电压及端电压U完全相同，则两个完全相同，则两个电源作用等效。电源作用等效。它们之间可以进行等效变换。它们之间可以进行等效变换。两个电源接有同样的负载，两个电源接有同样的负载，17 一个实际电源可以用电压源模型来一个实际电源可以用电压源模型来等效，也可以用电流源模型来等效。等效，也可以用电流源模型来等效。在电路分析时，为了方便，当在电路分析时，为了方便，当两个电两个电源

11、模型满足一定条件时，就源模型满足一定条件时，就 可以等效可以等效互换，对负载和外电路效果都是一样互换，对负载和外电路效果都是一样的，这种方法成为电压源和电流源等的，这种方法成为电压源和电流源等效变换。效变换。18等效互换公式等效互换公式I=I U=U 可以变换可以变换若若若若:I IR RL L电压源电压源电压源电压源+R R0 0+U US SU U R RL L电流源电流源电流源电流源I IS S+等效变换条件等效变换条件等效变换条件等效变换条件:由左图由左图由左图由左图:由右图由右图由右图由右图:19 等效变换等效变换等效变换等效变换时，两电源的时，两电源的时，两电源的时，两电源的参考方

12、向参考方向参考方向参考方向要一一对应。要一一对应。要一一对应。要一一对应。理想电压源与理想电流源之间无等效关系，只有电压源理想电压源与理想电流源之间无等效关系，只有电压源理想电压源与理想电流源之间无等效关系，只有电压源理想电压源与理想电流源之间无等效关系，只有电压源电路与电流源电路之间才能等效电路。电路与电流源电路之间才能等效电路。电路与电流源电路之间才能等效电路。电路与电流源电路之间才能等效电路。电压源和电流源的等效关系只电压源和电流源的等效关系只电压源和电流源的等效关系只电压源和电流源的等效关系只对对对对外外外外电路而言，电路而言，电路而言，电路而言，对电源对电源对电源对电源内部则是内部则

13、是内部则是内部则是不等效的。不等效的。不等效的。不等效的。注意事项：注意事项：例：当例：当例：当例：当R RL L=时，时，时，时，电压源的内阻电压源的内阻电压源的内阻电压源的内阻 R R0 0 中不损耗功率，中不损耗功率，中不损耗功率，中不损耗功率，而电流源的内阻而电流源的内阻而电流源的内阻而电流源的内阻 R R0 0 中则损耗功率。中则损耗功率。中则损耗功率。中则损耗功率。任何一个源电压任何一个源电压任何一个源电压任何一个源电压U US S 和某个电阻和某个电阻和某个电阻和某个电阻 R R 串联的电路，串联的电路，串联的电路，串联的电路，都可化为一个都可化为一个都可化为一个都可化为一个电流

14、为电流为电流为电流为 I IS S 和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。和这个电阻并联的电路。I I +R RL LR R0 0U US SR R0 0R RL LI IS SI I20例例例例1:1:求下列各电路的等效电流源。求下列各电路的等效电流源。求下列各电路的等效电流源。求下列各电路的等效电流源。解解:aa+-5VUb2(c)+(a)5V2 U+b+(b)a2 5 U+5V+(a)a2.5AbU2+(b)a1AbU5+(c)恒压源不能恒压源不能恒压源不能恒压源不能等效变换为等效变换为等效变换为等效变换为恒流源恒流源恒流源恒流源结论结论1：与恒压源并联的电阻

15、可以去掉：与恒压源并联的电阻可以去掉21例例例例2:2:求下列各电路的等效电压源。求下列各电路的等效电压源。求下列各电路的等效电压源。求下列各电路的等效电压源。解解:(a)a2AbU2+(b)a3 U+b2 1A(c)a3 U+b1A(b)a2V2 U+b+(a)a4V2 U+b+(c)恒流源不能恒流源不能恒流源不能恒流源不能等效变换为等效变换为等效变换为等效变换为恒压源恒压源恒压源恒压源结论结论2：与恒流源串联的电阻可以去掉：与恒流源串联的电阻可以去掉22例例例例3:3:已知：已知：U1=12V，U3=16V，R1=2，R2=4，R3=4，R4=4，R5=5，IS=3A，试用电压源与试用电压

16、源与电流源等效变换的方法求电流源等效变换的方法求电流电流 I，计算恒流源计算恒流源 IS 的功率。的功率。IsR1U1R3R2R5R4U3I+-+-23111RUI=333RUI=R1R2I3I1IsR5R4IR3 解：解：统一电源形式统一电源形式统一电源形式统一电源形式IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3IsR1U1R3R2R5R4U3I+-+-24解：解：解：解：IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3RdUdR4R5U4I+-+-25IsR1U1R3R2R5R4U3I+-+-解：解：计算恒流源计算恒流源计算恒流源计算恒流源 I IS S 功率功率功率功率I4=IS+I=3+(-0.2)=2.8AUR4=I4 R4=2.84=11.2VPIS=IS UIs=3 11.2=33.6WR4=4 IS=3AI=0.2A判断电源、负载？判断电源、负载？电流从高电位端电流从高电位端流出，为流出，为电源电源。UIs=UR4=11.2VI4UIs+26课堂练习：课堂练习：求求 I=?5A3 4 7 2AIbacI=0.5A+_15v_+8v7 3 I4 abc利用实际电源两种模型间转换简化电