電壓源和電流源及其等效變換

　　深刻理解電壓源和電流源及其等效變換的概念。熟練掌握節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、等效電壓源定理。了解負(fù)載獲取最大功率的條件。

　　1.電壓源和電流源及其等效變換，要求達(dá)到“簡(jiǎn)單應(yīng)用”層次。

　　2.節(jié)點(diǎn)電壓法，要求達(dá)到“綜合應(yīng)用”層次。

　　3.疊加原理，要求達(dá)到“綜合應(yīng)用”層次。

　　4.等效電源定理，要求達(dá)到“綜合應(yīng)用”層次。

　　5.負(fù)載獲取最大功率的條件，要求達(dá)到“領(lǐng)會(huì)”層次。

　　重點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、等效電壓源定理。

　　難點(diǎn)：基本分析方法、定理、原理的正確和準(zhǔn)確應(yīng)用。

　　1. 兩種獨(dú)立電源(電壓源、電流源)

　　電源設(shè)備的種類很多，按其特點(diǎn)可分為電壓源和電流源;獨(dú)立電源和受控電源;理想電源和實(shí)電源;直流電源和交流電源等。本章將著重討論理想和實(shí)際的直流獨(dú)立電壓源及電流源在路中的符號(hào)表示、具有特點(diǎn)及應(yīng)用。

　　(1)電壓源

　　電壓源是供給電壓的電路元件，如干電池、直流穩(wěn)壓電源等。用電動(dòng)勢(shì)E和小內(nèi)阻R0串聯(lián)電路表示。電壓源的表示符號(hào)如圖2-1的虛線框所示，Us為電壓源的恒值電壓，與電動(dòng)勢(shì)E的大小相等，極性相反。

　　圖2-1 電壓源及其外特性

　　全電路歐姆定律

　　恒壓源特點(diǎn)：

　　① 恒壓源的外特性為一條與橫軸平行的直線，即U=Us 。

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　　③ 與恒壓源相接的多支路的并聯(lián)負(fù)載，只要總的負(fù)載電流在允許的范圍之內(nèi)，各并聯(lián)負(fù)載都不會(huì)影響電源的輸出電壓。

　　④ 如果電壓源的內(nèi)阻R0遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻RL時(shí)，可看作是恒壓源。

　?、?若理想電壓源Us=0時(shí)，理想電源為一短路元件。

　　(2) 電流源

　　理想的電流源(恒流源)具有兩個(gè)基本性質(zhì)：

　　① 它的端電流是定值，或是一定的時(shí)間函數(shù) ，與端電壓無(wú)關(guān)。

　?、?它的端電壓不是由電流源本身就能確定的，而是由與之相聯(lián)接的外電路來(lái)決定的。

　　理想電流源實(shí)際上是不存在的。實(shí)際的電流源是用一個(gè)理想電流源Is和大內(nèi)阻Rs相并聯(lián)的模型來(lái)表征，Rs表明了電源內(nèi)部的分流效應(yīng)。當(dāng)電源與外電阻相接后，電源向外輸送電流為

　　電流源模型的符導(dǎo)表示及其外特件如圖2-2所示。根據(jù)電流源的特性，兩個(gè)電流源串聯(lián)是無(wú)意義的。電流源串聯(lián)的電阻不改變電流源的輸出電流。

　　圖2-2 電流源及其外特性

　　(3) 電壓源和電流源的等效變換

　　一個(gè)電壓源與-個(gè)電流源對(duì)同-個(gè)負(fù)載如果能提供等值的電壓，電流和功率，則這兩個(gè)電源對(duì)此負(fù)載是等效的，換言之，即如果兩個(gè)電源的外特性相同，則對(duì)任何外電路它們都是等效的。具有等效條件的電源互為等效電源。在電路中用等效電源互相置換后，不影響外電路的工作狀態(tài)。

　　兩個(gè)電路等效必須使兩個(gè)電路的對(duì)外電特性相同。兩個(gè)電路內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)及參量都已發(fā)生變化，所以內(nèi)部并不等效。含內(nèi)阻的電壓源與電流源等效變換如圖2-3所示。

　　圖2-3 電源的等效變換

　?、偃舾蓚€(gè)含源支路作串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)時(shí)，就其兩端來(lái)說(shuō)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)電壓源或一個(gè)電流源。

　?、谂c電壓源相串聯(lián)的電阻可看作為電壓源的內(nèi)阻;與電流源并聯(lián)的電阻可看作為電流源的內(nèi)阻。

　?、劾硐腚妷涸春屠硐腚娏髟床荒芑ハ嗟刃А?/p>