第五節(jié)兩種電源模型的等效變換

1、第五節(jié)兩種電源模型的等效變換第五節(jié)兩種電源模型的等效變換 一、電壓源一、電壓源二、電流源二、電流源三、兩種實際電源模型之間的等效變換三、兩種實際電源模型之間的等效變換一、電壓源一、電壓源1、定義：為電路提供一定電壓的電源；、定義：為電路提供一定電壓的電源；2、特例：如果電源內(nèi)阻為零，電源將提供一個恒定不變的、特例：如果電源內(nèi)阻為零，電源將提供一個恒定不變的電壓，叫做理想電壓源，簡稱恒壓源；電壓，叫做理想電壓源，簡稱恒壓源；3、恒壓源的特點：、恒壓源的特點：1）電壓恒定不變；）電壓恒定不變； 2）通過它的電流可以是任意的，與外接）通過它的電流可以是任意的，與外接 負載有關(guān)。負載有關(guān)。一、電壓源一

2、、電壓源4、符號：、符號：USUSR0理想電壓源理想電壓源實際電壓源實際電壓源二二、電、電流流源源1、定義：為電路提供一定電流的電源；、定義：為電路提供一定電流的電源；2、特例：如果電源內(nèi)阻為無窮大，電源將提供一個恒定不、特例：如果電源內(nèi)阻為無窮大，電源將提供一個恒定不變的電流，叫做理想電流源，簡稱恒流源；變的電流，叫做理想電流源，簡稱恒流源；3、恒流源的特點：、恒流源的特點：1）電流恒定不變；）電流恒定不變； 2）端電壓是任意的，由外部連接電路決定。）端電壓是任意的，由外部連接電路決定。二、電流源二、電流源理想電流源理想電流源實際電流源實際電流源三、兩種實際電源模型之間的等效變換三、兩種實際

3、電源模型之間的等效變換實際電源可用一個理想電壓源實際電源可用一個理想電壓源 US 和一個電阻和一個電阻 R0 串聯(lián)的電串聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓路模型表示，其輸出電壓 U 與輸出電流與輸出電流 I 之間關(guān)系為之間關(guān)系為 U = US R0I實際電源也可用一個理想電流源實際電源也可用一個理想電流源 IS 和一個電阻和一個電阻 RS 并聯(lián)的并聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓電路模型表示，其輸出電壓 U 與輸出電流與輸出電流 I 之間關(guān)系為之間關(guān)系為U = RSIS RSI對外電路來說，對外電路來說，實際電壓源和實際電流源實際電壓源和實際電流源是是相互等效的相互等效的，等效變換條件是等效變換條件是R

4、0 = RS， US = RSIS 或或 IS = US /R0三、兩種實際電源模型之間的等效變換三、兩種實際電源模型之間的等效變換注意：注意：1、只有電壓源和電流源之間可以相互等效，恒壓、只有電壓源和電流源之間可以相互等效，恒壓 源與恒流源之間不可能等效；源與恒流源之間不可能等效； 2、 與與 方向必須一致（方向必須一致（ 的流出端與的流出端與 的正極性的正極性 相對應(yīng)）；相對應(yīng)）； 3、等效變換僅對外電路而言，電源內(nèi)部是不等效、等效變換僅對外電路而言，電源內(nèi)部是不等效 的。的。SISUSISU四四、等效變換的類型等效變換的類型 1 1、與恒壓源并聯(lián)的元件不作用，可等效、與恒壓源并聯(lián)的元件不

5、作用，可等效成該恒壓源；成該恒壓源； 等效為電壓源等效為電壓源a aUSb bUSb bUSb ba aR（a a）a a（b b）ISUSb ba a- -+ +USb ba a-+b ba a-US1+US22 2、兩個兩個恒壓源恒壓源串聯(lián)，可以用一個串聯(lián)，可以用一個等效的等效的恒壓源恒壓源替代，替代的條件是替代，替代的條件是3 3、兩個兩個實際實際電壓源串聯(lián)，可以用一個電壓源串聯(lián)，可以用一個等效的電壓源替代，替代的條件是等效的電壓源替代，替代的條件是四四、等效變換的類型等效變換的類型 1 1、與恒流源串聯(lián)的元件不作用，可等效、與恒流源串聯(lián)的元件不作用，可等效成該恒流源；成該恒流源； 等效

6、為電流源等效為電流源ISb bRaISb ba ab ba aIS(a)(b)a a-b b+USIS2 2、兩個兩個恒恒流源并聯(lián)，可以用一個流源并聯(lián)，可以用一個等效的等效的恒恒流源替代，替代的條件是流源替代，替代的條件是IS1IS2b ba aISb ba a3 3、兩個電流源并聯(lián)，可以用一個兩個電流源并聯(lián)，可以用一個等效的電流源替代，替代的條件是等效的電流源替代，替代的條件是【例【例 1】如圖如圖 3-18 所示的電路，已知電源電動勢所示的電路，已知電源電動勢US = 6 V，內(nèi)，內(nèi)阻阻 R0 = 0.2 ，當(dāng)接上，當(dāng)接上 R = 5.8 負載時，分別用電壓源模型和電負載時，分別用電壓源模

7、型和電流源模型計算負載消耗的功率和內(nèi)阻消耗的功率。流源模型計算負載消耗的功率和內(nèi)阻消耗的功率。圖圖 3-18例題例題 3-6 解：解：( (1) ) 用電壓源模型計算用電壓源模型計算：A10S RRUI電流源的電流電流源的電流 IS = US / R0 = 30 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻 RS = R0 = 0.2 ，負載，負載中的電流中的電流 A1SSS IRRRIA29SS0 IRRRIR兩種計算方法對負載是等效的，對電源內(nèi)部是不等效的。兩種計算方法對負載是等效的，對電源內(nèi)部是不等效的。 負載消耗的功率負載消耗的功率 PL = I2R = 5.8 W，內(nèi)阻中的電流，內(nèi)阻中的電流( (2) ) 用電流

8、源模型計算用電流源模型計算： 負載消耗的功率負載消耗的功率PL = I2R = 5.8 W，內(nèi)阻的功率內(nèi)阻的功率 = I2R0 = 0.2 W 0RP內(nèi)阻的功率內(nèi)阻的功率 = R0 = 168.2 W0RP0RI【例【例 2】如圖如圖 3-19 所示的電路，已知：所示的電路，已知：US1 = 12 V， US2 = 6 V，R1 = 3 ，R2 = 6 ，R3 = 10 ，試應(yīng)用電源等效變換法求電，試應(yīng)用電源等效變換法求電阻阻R3中的電流。中的電流。圖圖 3-19例題例題 3-7 US1US2解解: ( (1) )先將兩個電壓源等效變換成兩個電流源，如圖先將兩個電壓源等效變換成兩個電流源，如圖

9、 3-20 所示：兩個電流源的電流分別為：所示：兩個電流源的電流分別為：IS1 US1 /R1 4 A，IS2 US1 /R2 1 A 圖圖 3-20 例題例題 3 - 7 的兩個電壓源等效成兩個電流源的兩個電壓源等效成兩個電流源 ( (3) )求出求出 R3中的電流中的電流( (2) )將兩個電流源合并為一將兩個電流源合并為一個電流源，得到最簡等效電路，個電流源，得到最簡等效電路，如圖如圖 3-21 所示：所示： 等效電流源的等效電流源的電流電流 IS IS1IS2 3 A，其等效，其等效內(nèi)阻為內(nèi)阻為 R R1R2 2 A5 . 0S33 IRRRI圖圖 3-21 例題例題 3 -7 的最簡

10、等效電路的最簡等效電路 2012年高考題年高考題本章小結(jié)本章小結(jié)一、基夫爾霍定律一、基夫爾霍定律二、支路電流法二、支路電流法三、疊加定理三、疊加定理四、戴維寧定理四、戴維寧定理五、兩種實際電源模型的等效變換五、兩種實際電源模型的等效變換1電流定律電流定律 電流定律的第一種表述：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)電流定律的第一種表述：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點中的電流之和，恒等于從該節(jié)點流點中的電流之和，恒等于從該節(jié)點流出的電流之和，即出的電流之和，即 I流入流入= I流出流出。電流定律的第二種表述：在任何時刻，電路中任一節(jié)點上的電流定律的第二種表述：在任何時刻，電路中任一節(jié)點上的各支路電流代數(shù)和

11、恒等于各支路電流代數(shù)和恒等于零，即零，即 I = 0。一、基夫爾霍定律一、基夫爾霍定律在使用電流定律時，必須注意：在使用電流定律時，必須注意：( (1) ) 對于含有對于含有 n 個節(jié)點的電路，只能列出個節(jié)點的電路，只能列出 (n 1) 個獨立的個獨立的電流方程。電流方程。( (2) ) 列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數(shù)值。帶入電流的數(shù)值。2電壓定律電壓定律在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即段電壓的代數(shù)和恒等于零，即 U = 0

12、。對于電阻電路來說，任何時刻，在任一閉合回路中，各段對于電阻電路來說，任何時刻，在任一閉合回路中，各段電阻上的電壓降代數(shù)和等于各電源電動勢的代數(shù)和，即電阻上的電壓降代數(shù)和等于各電源電動勢的代數(shù)和，即 RI = E。 以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點 電流方電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路程和回路電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路( (或各或各元件元件) )的電壓及功率，這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。的電壓及功率，這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。對于具有對于具有 b 條支路、條支路、n 個節(jié)

13、點的電路，可列出個節(jié)點的電路，可列出 ( (n 1) ) 個獨個獨立的電流方程和立的電流方程和 b ( (n 1) ) 個獨立的電壓方程。個獨立的電壓方程。二、支路電流法二、支路電流法四、戴維寧定理四、戴維寧定理三、疊加定理三、疊加定理任何一個線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以任何一個線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以用一個電壓源用一個電壓源 US 與一個電阻與一個電阻 R0 相串聯(lián)的模型來替代。相串聯(lián)的模型來替代。電壓源的電動勢電壓源的電動勢 US 等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻 R0 等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不作用時等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不作用時( (即令電壓源短路、電流源即令電壓源短路、電流源開路開路) )的等效電阻。的等效電阻。當(dāng)線性電路中有幾個電源共同作用時，各支路的電流當(dāng)線性電路中有幾個電源共同作用時，各支路的電流( (或或電壓電壓) )等于各個電源分別單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流等于各個電源分別單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流( (或電或電壓壓) )的代數(shù)和的代數(shù)和( (疊加疊加) ) 。 實際電源可用一個理想電壓