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)點電壓法、疊加原理、等效電壓源定理。了解負載獲取最大功率的條件。

1.　電壓源和電流源及其等效變換，要求達到“簡單應(yīng)用”層次。

2.　節(jié)點電壓法，要求達到“綜合應(yīng)用”層次。

3.　疊加原理，要求達到“綜合應(yīng)用”層次。

4.　等效電源定理，要求達到“綜合應(yīng)用”層次。

5.　負載獲取最大功率的條件，要求達到“領(lǐng)會”層次。

重點：節(jié)點電壓法、疊加原理、等效電壓源定理。

難點：基本分析方法、定理、原理的正確和準確應(yīng)用。

1. 兩種獨立電源(電壓源、電流源)

電源設(shè)備的種類很多，按其特點可分為電壓源和電流源;獨立電源和受控電源;理想電源和實電源;直流電源和交流電源等。本章將著重討論理想和實際的直流獨立電壓源及電流源在路中的符號表示、具有特點及應(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。用電動勢E和小內(nèi)阻R0串聯(lián)電路表示。電壓源的表示符號如圖2-1的虛線框所示，Us為電壓源的恒值電壓，與電動勢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：

① 恒壓源的外特性為一條與橫軸平行的直線，即U=Us 。

②

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

④ 如果電壓源的內(nèi)阻R0遠小于負載電阻RL時，可看作是恒壓源。

⑤ 若理想電壓源Us=0時，理想電源為一短路元件。

(2) 電流源

理想的電流源(恒流源)具有兩個基本性質(zhì)：

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

② 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)接的外電路來決　　　定的。

理想電流源實際上是不存在的。實際的電流源是用一個理想電流源Is和大內(nèi)阻Rs相并聯(lián)的模型來表征，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，兩個電流源串聯(lián)是無意義的。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

一個電壓源與-個電流源對同-個負載如果能提供等值的電壓，電流和功率，則這兩個電源對此負載是等效的，換言之，即如果兩個電源的外特性相同，則對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)。

兩個電路等效必須使兩個電路的對外電特性相同。兩個電路內(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

①　若干個含源支路作串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)時，就其兩端來說可以簡化為一個電壓源或一個電流源。

②　與電壓源相串聯(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。

③　理想電壓源和理想電流源不能互相等效。