工學第1章-2理想電源、電路等效課件

1.3理想電源和受控電源一個電源可以用兩種模型來表示。用電壓的形式表示稱為電壓源，用電流的形式表示稱為電流源。（一）理想電壓源2.特點：能獨立向外電路提供恒定電壓的二端元件。恒壓不恒流。US恒定，I由電源和外電路共同決定。電路符號USUSUI03.伏安特性：1.定義及圖符號：平行于電流軸的一條直線。一、理想電源1.3理想電源和受控電源一個電源可以用兩種模型來表開路4.理想電壓源的開路與短路：I=0US+_RL+_U=USI=∞US+_RL短路+_U=0理想電壓源不允許短路！5.理想電壓源上的功率計算：關聯(lián)參考方向+UI+UIP>0吸收功率非關聯(lián)參考方向P<0發(fā)出功率開路4.理想電壓源的開路與短路：I=0US+_RL+_U=U（二）理想電流源2.特點：端的電壓由它和外電路共同決定。ISUI03.伏安特性：電路符號IS1.定義及圖符號：能獨立向外電路提供恒定電流的二端元件。恒流不恒壓。即電源供出的電流恒定，電源兩平行于電壓軸的一條直線。（二）理想電流源2.特點：端的電壓由它和外電路共同決定。開路4.理想電流源的開路與短路：I=IS+_U=∞短路+_U=0理想電流源內阻無窮大5.理想電流源上的功率計算：關聯(lián)參考方向P

>0

吸收功率非關聯(lián)參考方向ISRLISRLI=IS理想電流源不允許開路！光電池、穩(wěn)流三極管一般可視為實際電流源。+UIS+UISP

<0

發(fā)出功率開路4.理想電流源的開路與短路：I=IS+_U=∞短路+_U+–受控電壓源受控電流源1.定義2.電路圖符號受控電源的電壓或電流不象獨立源是給定函數(shù)，而是受電路中某個支路的電壓或電流的控制。受控源和獨立源的相同點：兩者都是電源，可向負載提供電壓或電流。

受控源和獨立源的不同點：獨立電源的電動勢或電流是由非電能量提供的，其大小、方向和電路中的電壓、電流無關；受控源的電動勢或電流，受電路中某個電壓或電流的控制，它不能獨立存在，其大小、方向由控制量決定。二、受控電源+–受控電壓源受控電流源1.定義2.電路圖符號受受控電源分類U1壓控電壓源+-+-U壓控電流源U1I2流控電流源I2I1I1+-流控電壓源+-U受控電源分類U1壓控電壓源+-+-U壓控電流源U1I2流控電含有受控源的電路分析要點一可以用兩種電源等效互換的方法，簡化受控源電路。但簡化時注意不能把控制量化簡掉。否則會留下一個沒有控制量的受控源電路，使電路無法求解。含有受控源的電路分析要點二如果一個二端網(wǎng)絡內除了受控源外沒有其他獨立源，則此二端網(wǎng)絡的開路電壓必為0。因為，只有獨立源產生控制作用后，受控源才能表現(xiàn)出電源性質。求含有受控源電路的等效電阻時，須先將二端網(wǎng)絡中的所有獨立源去除(恒壓源短路處理、恒流源開路處理)，受控源應保留。含有受控源的電路分析要點一可以用兩種電源等效互換的方1.4電路的等效

兩個不同的二端網(wǎng)絡、分別連接到完全相同的兩個電路部分上，它們分別在這兩個相同的外部電路上產生的作用效果相同，我們就說這兩個二端網(wǎng)絡相互“等效”。1.4電路的等效兩個不同的二端網(wǎng)絡、分別連接到一、電阻電路的等效（一）電阻串聯(lián)的等效1.電路特點:+_R1Rn+_U2I+_U1+_UnUR2(a)各電阻順序連接，流過同一電流(KCL)；(b)總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和

(KVL)。一、電阻電路的等效（一）電阻串聯(lián)的等效1.電路特點:+_R結論：R

=(

R1+R2+…+Rn)=Ri等效串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。

2.等效電阻R+_R1Rn+_U2I+_U1+_UnUR2U+_RI結論：R=(R1+R2+…+Rn)=Ri等4.功率關系P=P1+P2++Pn=

I2R1+I2R2+

+I2RnP1:P2::Pn=R1:R2::Rn應用：降壓、限流、調節(jié)電壓等。3.串聯(lián)電阻上電壓的分配例：兩個電阻分壓,如下圖R1+_UR2+_U1_+U2I4.功率關系P=P1+P2++Pn=I2R1+I2R（二）電阻并聯(lián)的等效InR1R2RnI+UI1I2_1.電路特點:(a)各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓(KVL)；(b)總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和

(KCL)。I=I1+I2+

…+In（二）電阻并聯(lián)的等效InR1R2RnI+UI1I2_1.電等效1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn用電導表示G=G1+G2+…+Gn=

Gk=1/Rk2.等效電阻R+U_IRInR1R2RnI+UI1I2_等效1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn用電導表示G3.并聯(lián)電阻的電流分配例：兩電阻并聯(lián)R1R2I1I2Ioo4.功率關系P=P1+P2+

+Pn=U2/R1+U2/R2+

+U2/Rn=U2G1+U2G2++U2GnP1:P2::Pn=G1:G2::Gn應用：分流、調節(jié)電流等。3.并聯(lián)電阻的電流分配例：兩電阻并聯(lián)R1R2I1I2Ioo要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。R例1

R=50（三）電阻混聯(lián)的等效電阻混聯(lián)電路舉例403040oo例2R=2R2436oo

3要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。R例1R=50（三）電1KΩIU+–6KΩ3KΩ6KΩ已知圖中U=12V，求I=？解：R=6//(1+3//6)=2KΩI=U/R=12/2=6mAUR+–I例31KΩIU+–6KΩ3KΩ6KΩ已知圖中U=12V，求I=？二、電阻星形連接和三角形連接的等效R電阻形連接Y-等效變換電阻Y形連接RCBADCADBI1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2二、電阻星形連接和三角形連接的等效R電阻形連接Y-等效變等效變換的條件：

對應端流入或流出的電流(I1、I2、I3)一一相等，對應端間的電壓(U12、U23、U31)也一一相等。經等效變換后，不影響其它部分的電壓和電流。

等效變換電阻形連接電阻Y形連接I1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2132132U12U12等效變換的條件：經等效變換后，不影響其它部分的電壓和電流。據(jù)此可推出兩者的關系條件

等效變換電阻形連接電阻Y形連接I1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2132132U12U12據(jù)此可推出兩者的關系條等效變換電阻形連接電阻Y形連接I1Y123I1R1R2R3U12Y123I1R12R23R31U12電阻形連接電阻Y形連接Y123I1R1R2R3U12Y123I1R12R無論是電阻Y連接還是電阻Δ連接，若3個電阻的阻值相同時，123I1R1R2R3U12123I1R12R23R31U12電阻形連接電阻Y形連接無論是電阻Y連接還是電阻Δ連接，若3個電阻的阻值相同時，12例：解：150ΩA150Ω150Ω150Ω150ΩB求RAB=？AB50Ω50Ω50Ω150Ω150ΩRAB=50+(50+150)//(50+150)=150Ω例：解：150ΩA150Ω150Ω150Ω150ΩB求RAB例：對圖示電路求總電阻RabRab2ab22111由圖：Rab=2.68RabCDa2110.40.40.8bRaba0.82.41.41bab2.684例：對圖示電路求總電阻RabRab2ab22111例：計算下圖電路中的電流I1。I1–+4584412Vabcd解：將連成形abc的電阻變換為Y形連接的等效電阻I1–+45RaRbRc12Vabcd例：計算下圖電路中的電流I1。I1–+45844I1–+4584412Vabcd解：I1–+45Ra=2?Rb=1?Rc=2?12VabcdII1–+4584412Vabcd解：I1–+45二、電源電路的等效（一）理想電壓源的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)US=

USk

電壓相同的電壓源才能并聯(lián)，且每個電源的電流不確定。US2+_－+US1+_USoo注意參考方向US=

US1－

U

S25V+_+_5VI5V+_I并聯(lián)二、電源電路的等效（一）理想電壓源的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)US=（二）理想電流源的串聯(lián)與并聯(lián)IS1IS2IS3IS并聯(lián)IS=

ISk

注意參考方向IS=

IS1+

IS2－IS3

串聯(lián)電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，且每個恒流源的端電壓均由它本身及外電路共同決定。（二）理想電流源的串聯(lián)與并聯(lián)IS1IS2IS3IS并聯(lián)IS=ISUSISUSIS1IS2US1US2Is=Is2-Is1想想練練？US？IS？IS在電路等效的過程中，與理想電流源相串聯(lián)的電壓源不起作用；與理想電壓源并聯(lián)的電流源不起作用。ISUSISUSIS1IS2US1US2Is=Is2-Is1（三）實際電源的模型及等效1.實際電源的兩種電路模型IbUURSR+_+_aS實際電壓源模型實際電流源模型IURRS+–IS

RSU

ab若實際電源輸出的電壓變化不大，可用電壓源和電阻相串聯(lián)的電源模型表示，即實際電源的電壓源模型；若實際電源輸出的電流變化不大，可用電流源和電阻相并聯(lián)的電源模型表示，即實際電源的電流源模型。（三）實際電源的模型及等效1.實際電源的兩種電路模型實際電源兩種電路模型的外特性（a）電壓源模型外特性UIUS0實際電源的外特性（b）電流源模型外特性實際電源總是存在內阻的。若把電源內阻視為恒定時，電源內部和外電路的消耗就主要取決于外電路負載的大小。在電壓源形式的電路模型中，內外電路的消耗是以分壓形式進行的。在電流源形式的電路模型中，內外電路的消耗是以分流形式進行的。IUIS0實際電源兩種電路模型的外特性（a）電壓源模型外特性UIUS0理想電壓源和理想電流源均屬于無窮大功率源，它們之間是不能等效變換的。實際電源的兩種模型存在內阻，因此它們之間可以等效變換。IU+_Us=IsRs內阻不變改并聯(lián)Is=

UsRsU+–IaRRsIS

RsUS

b兩種電源模型之間等效變換時，內阻不變。bUsRsR+_a內阻不變改串聯(lián)2.實際電源的等效理想電壓源和理想電流源均屬于無窮大功率源，它們之間是不能等效I=0.5A6A+_U5510V10V即：U=8×2.5=20V+_15V_+8V77I例：利用電源之間的等效互換可以簡化電路分析5A3472AI=？例：2A6A+_U558A+_U2.5I=0.5A6A+_U5510V10V即：U=8×2.5＋U－例：化簡下圖所示電路。解：先把受控電流源化為受控電壓源20V＋－1KΩ400II1KΩ－＋再用“加壓求流法”化簡電路U=-400I+2000I+20=1600I+20根據(jù)上述計算結果電路可等效為20V＋－1.6KΩI20V＋－1KΩ0.4II1KΩ＋例：化簡下圖所示電路。解：先把受控電流源化為受控電壓源20②等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應。③理想電壓源與理想電流源之間無等效關系。①電壓源和電流源的等效關系只對外電路而言，對電源內部則是不等效的。

注意事項：例：當外接電阻R

=

時，電壓源的內阻RS

中不損耗功率，而電流源的內阻RS

中則損耗功率。RS+–USabISRSabRS–+USabISRSab④與理想電壓源并聯(lián)的支路對外可以開路等效；與理想電流源串聯(lián)的支路對外可以短路等效。②等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應。③理想電壓源與例:求下列各電路的等效電源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+例:求下列各電路的等效電源解:+abU25V(a)++a1.3理想電源和受控電源一個電源可以用兩種模型來表示。用電壓的形式表示稱為電壓源，用電流的形式表示稱為電流源。（一）理想電壓源2.特點：能獨立向外電路提供恒定電壓的二端元件。恒壓不恒流。US恒定，I由電源和外電路共同決定。電路符號USUSUI03.伏安特性：1.定義及圖符號：平行于電流軸的一條直線。一、理想電源1.3理想電源和受控電源一個電源可以用兩種模型來表開路4.理想電壓源的開路與短路：I=0US+_RL+_U=USI=∞US+_RL短路+_U=0理想電壓源不允許短路！5.理想電壓源上的功率計算：關聯(lián)參考方向+UI+UIP>0吸收功率非關聯(lián)參考方向P<0發(fā)出功率開路4.理想電壓源的開路與短路：I=0US+_RL+_U=U（二）理想電流源2.特點：端的電壓由它和外電路共同決定。ISUI03.伏安特性：電路符號IS1.定義及圖符號：能獨立向外電路提供恒定電流的二端元件。恒流不恒壓。即電源供出的電流恒定，電源兩平行于電壓軸的一條直線。（二）理想電流源2.特點：端的電壓由它和外電路共同決定。開路4.理想電流源的開路與短路：I=IS+_U=∞短路+_U=0理想電流源內阻無窮大5.理想電流源上的功率計算：關聯(lián)參考方向P

>0

吸收功率非關聯(lián)參考方向ISRLISRLI=IS理想電流源不允許開路！光電池、穩(wěn)流三極管一般可視為實際電流源。+UIS+UISP

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發(fā)出功率開路4.理想電流源的開路與短路：I=IS+_U=∞短路+_U+–受控電壓源受控電流源1.定義2.電路圖符號受控電源的電壓或電流不象獨立源是給定函數(shù)，而是受電路中某個支路的電壓或電流的控制。受控源和獨立源的相同點：兩者都是電源，可向負載提供電壓或電流。

受控源和獨立源的不同點：獨立電源的電動勢或電流是由非電能量提供的，其大小、方向和電路中的電壓、電流無關；受控源的電動勢或電流，受電路中某個電壓或電流的控制，它不能獨立存在，其大小、方向由控制量決定。二、受控電源+–受控電壓源受控電流源1.定義2.電路圖符號受受控電源分類U1壓控電壓源+-+-U壓控電流源U1I2流控電流源I2I1I1+-流控電壓源+-U受控電源分類U1壓控電壓源+-+-U壓控電流源U1I2流控電含有受控源的電路分析要點一可以用兩種電源等效互換的方法，簡化受控源電路。但簡化時注意不能把控制量化簡掉。否則會留下一個沒有控制量的受控源電路，使電路無法求解。含有受控源的電路分析要點二如果一個二端網(wǎng)絡內除了受控源外沒有其他獨立源，則此二端網(wǎng)絡的開路電壓必為0。因為，只有獨立源產生控制作用后，受控源才能表現(xiàn)出電源性質。求含有受控源電路的等效電阻時，須先將二端網(wǎng)絡中的所有獨立源去除(恒壓源短路處理、恒流源開路處理)，受控源應保留。含有受控源的電路分析要點一可以用兩種電源等效互換的方1.4電路的等效

兩個不同的二端網(wǎng)絡、分別連接到完全相同的兩個電路部分上，它們分別在這兩個相同的外部電路上產生的作用效果相同，我們就說這兩個二端網(wǎng)絡相互“等效”。1.4電路的等效兩個不同的二端網(wǎng)絡、分別連接到一、電阻電路的等效（一）電阻串聯(lián)的等效1.電路特點:+_R1Rn+_U2I+_U1+_UnUR2(a)各電阻順序連接，流過同一電流(KCL)；(b)總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和

(KVL)。一、電阻電路的等效（一）電阻串聯(lián)的等效1.電路特點:+_R結論：R

=(

R1+R2+…+Rn)=Ri等效串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。

2.等效電阻R+_R1Rn+_U2I+_U1+_UnUR2U+_RI結論：R=(R1+R2+…+Rn)=Ri等4.功率關系P=P1+P2++Pn=

I2R1+I2R2+

+I2RnP1:P2::Pn=R1:R2::Rn應用：降壓、限流、調節(jié)電壓等。3.串聯(lián)電阻上電壓的分配例：兩個電阻分壓,如下圖R1+_UR2+_U1_+U2I4.功率關系P=P1+P2++Pn=I2R1+I2R（二）電阻并聯(lián)的等效InR1R2RnI+UI1I2_1.電路特點:(a)各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓(KVL)；(b)總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和

(KCL)。I=I1+I2+

…+In（二）電阻并聯(lián)的等效InR1R2RnI+UI1I2_1.電等效1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn用電導表示G=G1+G2+…+Gn=

Gk=1/Rk2.等效電阻R+U_IRInR1R2RnI+UI1I2_等效1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn用電導表示G3.并聯(lián)電阻的電流分配例：兩電阻并聯(lián)R1R2I1I2Ioo4.功率關系P=P1+P2+

+Pn=U2/R1+U2/R2+

+U2/Rn=U2G1+U2G2++U2GnP1:P2::Pn=G1:G2::Gn應用：分流、調節(jié)電流等。3.并聯(lián)電阻的電流分配例：兩電阻并聯(lián)R1R2I1I2Ioo要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。R例1

R=50（三）電阻混聯(lián)的等效電阻混聯(lián)電路舉例403040oo例2R=2R2436oo

3要求：弄清楚串、并聯(lián)的概念。R例1R=50（三）電1KΩIU+–6KΩ3KΩ6KΩ已知圖中U=12V，求I=？解：R=6//(1+3//6)=2KΩI=U/R=12/2=6mAUR+–I例31KΩIU+–6KΩ3KΩ6KΩ已知圖中U=12V，求I=？二、電阻星形連接和三角形連接的等效R電阻形連接Y-等效變換電阻Y形連接RCBADCADBI1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2二、電阻星形連接和三角形連接的等效R電阻形連接Y-等效變等效變換的條件：

對應端流入或流出的電流(I1、I2、I3)一一相等，對應端間的電壓(U12、U23、U31)也一一相等。經等效變換后，不影響其它部分的電壓和電流。

等效變換電阻形連接電阻Y形連接I1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2132132U12U12等效變換的條件：經等效變換后，不影響其它部分的電壓和電流。據(jù)此可推出兩者的關系條件

等效變換電阻形連接電阻Y形連接I1I3I2R1R2R3R12R23R31I1I3I2132132U12U12據(jù)此可推出兩者的關系條等效變換電阻形連接電阻Y形連接I1Y123I1R1R2R3U12Y123I1R12R23R31U12電阻形連接電阻Y形連接Y123I1R1R2R3U12Y123I1R12R無論是電阻Y連接還是電阻Δ連接，若3個電阻的阻值相同時，123I1R1R2R3U12123I1R12R23R31U12電阻形連接電阻Y形連接無論是電阻Y連接還是電阻Δ連接，若3個電阻的阻值相同時，12例：解：150ΩA150Ω150Ω150Ω150ΩB求RAB=？AB50Ω50Ω50Ω150Ω150ΩRAB=50+(50+150)//(50+150)=150Ω例：解：150ΩA150Ω150Ω150Ω150ΩB求RAB例：對圖示電路求總電阻RabRab2ab22111由圖：Rab=2.68RabCDa2110.40.40.8bRaba0.82.41.41bab2.684例：對圖示電路求總電阻RabRab2ab22111例：計算下圖電路中的電流I1。I1–+4584412Vabcd解：將連成形abc的電阻變換為Y形連接的等效電阻I1–+45RaRbRc12Vabcd例：計算下圖電路中的電流I1。I1–+45844I1–+4584412Vabcd解：I1–+45Ra=2?Rb=1?Rc=2?12VabcdII1–+4584412Vabcd解：I1–+45二、電源電路的等效（一）理想電壓源的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)US=

USk

電壓相同的電壓源才能并聯(lián)，且每個電源的電流不確定。US2+_－+US1+_USoo注意參考方向US=

US1－

U

S25V+_+_5VI5V+_I并聯(lián)二、電源電路的等效（一）理想電壓源的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)US=（二）理想電流源的串聯(lián)與并聯(lián)IS1IS2IS3IS并聯(lián)IS=

ISk

注意參考方向IS=

IS1+

IS2－IS3

串聯(lián)電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，且每個恒流源的端電壓均由它本身及外電路共同決定。（二）理想電流源的串聯(lián)與并聯(lián)IS1IS2IS3IS并聯(lián)IS=ISUSISUSIS1IS2US1US2Is=Is2-Is1想想練練？US？IS？IS在電路等效的過程中，與理想電流源相串聯(lián)的電壓源不起作用；與理想電壓源并聯(lián)的電流源不起作用。ISUSISUSIS1IS2US1US2Is=Is2-Is1（三）實際電源的模型及等效1.實際電源的兩種電路模型IbUURSR+_+_aS實際電壓源模型實際電流源模型IURRS+–IS

RSU

ab若實際電源輸出的電壓變化不大，可用電壓源和電阻相串聯(lián)的電源模型表示，即實際電源的電壓源模型；若實際電源輸出的電流變化不大，可用電流源和電阻相并聯(lián)的電源模型表示，即實際電源的電流源模型。（三）實際電源的模型及等效1.實際電源的兩種電路模型實際電源兩種電路模型的外特性（a）電壓源模型外特性UIUS0實際電