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1、电源的等效变换第1页，共25页，编辑于2022年，星期日n 电路中的电源既提供电压，也提供电流。电路中的电源既提供电压，也提供电流。n 将电源看作是电压源或是电流源，主要是依据将电源看作是电压源或是电流源，主要是依据电源内电源内阻阻的大小。的大小。n 为了分析电路的方便，在一定条件下电压源和为了分析电路的方便，在一定条件下电压源和电流源可以等效变换。电流源可以等效变换。第2页，共25页，编辑于2022年，星期日一、电压源一、电压源n具有较低内阻的电源输出的电压较为恒定，常用具有较低内阻的电源输出的电压较为恒定，常用电电压源压源来表征。电压源可分为直流电压源和交流电压来表征。电压源可分为直流电压
2、源和交流电压源。源。实际电压源可以用恒定电实际电压源可以用恒定电动势动势E E和内阻和内阻和内阻和内阻r r串联起来表示。串联起来表示。串联起来表示。串联起来表示。1、电压源的组成及特性、电压源的组成及特性第3页，共25页，编辑于2022年，星期日第4页，共25页，编辑于2022年，星期日n实际电压源以输出电压的形式向负载供电，输出电压实际电压源以输出电压的形式向负载供电，输出电压（端电压）的大小为（端电压）的大小为U U=E EIrIr，在输出相同电流的条件，在输出相同电流的条件下，电源内阻下，电源内阻r r越大，输出电压越小。若电源内阻越大，输出电压越小。若电源内阻r r=0=0，则端电压
3、，则端电压U U=E E，而与输出电流的大小无关。，而与输出电流的大小无关。n我们把内阻为我们把内阻为 零的电压源称为零的电压源称为 理理想电压源想电压源，又 称恒压源恒压源。第5页，共25页，编辑于2022年，星期日n一般用电设备所需的电源，多数是需要它输出较为一般用电设备所需的电源，多数是需要它输出较为稳定的电压，这要求电源的内阻越小越好，也就是要求稳定的电压，这要求电源的内阻越小越好，也就是要求实际电源的特性与理想电压源尽量接近。实际电源的特性与理想电压源尽量接近。第6页，共25页，编辑于2022年，星期日当n个电压源串联时，可以合并为一个等效电压源，如图所示，等效电压源的Us等于各个电
4、压源的（电动势）代数和，即：Us=Us1+Us2+Us3+.+Usn在上式中，凡方向与Us相同的取正号，反之取负号。2、等效电压源、等效电压源等效电压源的内阻等于各个串联电压源内阻之和，即：Rs=Rs1+Rs2+Rsn第7页，共25页，编辑于2022年，星期日二、电流源二、电流源 具有较高内阻的电源输出的电流较为恒定，常用具有较高内阻的电源输出的电流较为恒定，常用电电流源流源来表征。来表征。内阻无穷大的电源称为内阻无穷大的电源称为理想电流源理想电流源，又称，又称恒流源恒流源。实际使用的稳流电源、光电池等可视为电流源。实际使用的稳流电源、光电池等可视为电流源。1、电流源的组成及特性、电流源的组成
5、及特性第8页，共25页，编辑于2022年，星期日n 实实际际电电流流源源简简称称电电流流源源。电电流流源源以以输输出出电电流流的的形形式式向向负负载载供供电电，电电源源输输出出电电流流IS在在内内阻阻上上分分流流为为I0，在在负载负载RL上的分流为上的分流为IL。第9页，共25页，编辑于2022年，星期日2、等效电流源、等效电流源 当n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Is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Is相同的电流取正号，反之取负号。等效内阻的倒数等于各并联电流源内阻的倒数之和，即：1/Rs=1/Rs1+1/Rs2+1
6、/Rsn第10页，共25页，编辑于2022年，星期日三、电压源与电流源的等效变换三、电压源与电流源的等效变换n实际电源既可用电压源表示，也可用电流源表示。实际电源既可用电压源表示，也可用电流源表示。在满足一定条件时，电压源与电流源可以等效变换。在满足一定条件时，电压源与电流源可以等效变换。第11页，共25页，编辑于2022年，星期日n实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U=E Ir0n 实际电源也可用一个理想电流源Is和一个电阻rs并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U=Isrs Irsn 对外电路来说，实际电压源和
7、实际电流源是相互等效相互等效的的，等效变换条件是r0=rs，E=ISrS 或 IS=E/r0第12页，共25页，编辑于2022年，星期日n 例题例题 试将左图中的电压源转换为电流源，将右图试将左图中的电压源转换为电流源，将右图中的电流源转换为电压源。中的电流源转换为电压源。第13页，共25页，编辑于2022年，星期日n解：n（1）将电压源转换为电流源n n电流源电流的参考方向与电压源正负极参电流源电流的参考方向与电压源正负极参考方向一致。考方向一致。第14页，共25页，编辑于2022年，星期日n（2）将电流源转换为电压源）将电流源转换为电压源nn 电压源正负极参考方向与电流源电流的参电压源正负
8、极参考方向与电流源电流的参考方向一致。考方向一致。第15页，共25页，编辑于2022年，星期日n电压源与电流源等效变换时，应注意：电压源与电流源等效变换时，应注意：n1.电压源正负极参考方向与电流源电流的参考方向电压源正负极参考方向与电流源电流的参考方向在变换前后应保持一致。在变换前后应保持一致。n2.两种实际电源模型等效变换是指外部等效，对外两种实际电源模型等效变换是指外部等效，对外部电路各部分的计算是等效的，但对电源内部的计部电路各部分的计算是等效的，但对电源内部的计算是不等效的。算是不等效的。n3.理想电压源与理想电流源不能进行等效变换。理想电压源与理想电流源不能进行等效变换。注意第16
9、页，共25页，编辑于2022年，星期日n 例题例题 电路如下图所示，试用电源变换的方法电路如下图所示，试用电源变换的方法求求R3支路的电流。支路的电流。第17页，共25页，编辑于2022年，星期日n（1）将两个电压源分别等效变换成电流源）将两个电压源分别等效变换成电流源 这两个电流源的内阻仍为这两个电流源的内阻仍为R R1 1、R2 2，两等效电流，两等效电流，两等效电流，两等效电流则分别为则分别为则分别为则分别为 IS1=18A IS2=9A第18页，共25页，编辑于2022年，星期日n（2）将两个电流源合并成一个电流源。）将两个电流源合并成一个电流源。其等效电流和内阻分别为其等效电流和内阻
10、分别为其等效电流和内阻分别为其等效电流和内阻分别为 IS=IS1+IS2=27A R=R1/R2=0.5第19页，共25页，编辑于2022年，星期日n（3）最后可求得）最后可求得R3上电流为上电流为n 第20页，共25页，编辑于2022年，星期日n 例题例题 如下图所示电路中，既有电压源，如下图所示电路中，既有电压源，又有电流源，并有多条支路，但只有两个又有电流源，并有多条支路，但只有两个节点，求解这节点，求解这 一类电路时，可以一类电路时，可以 先求出两个节点间先求出两个节点间 的电压，然后再求的电压，然后再求 各支路电流，并不各支路电流，并不 需要去解联立方程需要去解联立方程。第21页，共
11、25页，编辑于2022年，星期日n 解:n 节点A、B间的电压为：n第22页，共25页，编辑于2022年，星期日n由此可计算出各支路电流：由此可计算出各支路电流：n n上述解法称为节点电压法节点电压法，用于计算只有两个节点的电路，十分方便。第23页，共25页，编辑于2022年，星期日小结小结1、理想电压源的特点：（1）内阻r=0 （2）输出电压是一定值恒等于电动势，对直流电压，有U=E （3）恒压源中的电流由外电路决定 2、理想电流源的特点：（1）内阻r=（2）输出电流是一定值，恒等于Is （3）恒流源两端电压U由外电路决定第24页，共25页，编辑于2022年，星期日第25页，共25页，编辑于2022年，星期日