電源的等效變換

電源的等效變換第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一電路中的電源既提供電壓，也提供電流。將電源看作是電壓源或是電流源，主要是依據(jù)電源內(nèi)阻的大小。為了分析電路的方便，在一定條件下電壓源和電流源可以等效變換。第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一一、電壓源

具有較低內(nèi)阻的電源輸出的電壓較為恒定，常用電壓源來表征。電壓源可分為直流電壓源和交流電壓源。

實(shí)際電壓源可以用恒定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r串聯(lián)起來表示。1、電壓源的組成及特性第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

實(shí)際電壓源以輸出電壓的形式向負(fù)載供電，輸出電壓（端電壓）的大小為U=E－Ir，在輸出相同電流的條件下，電源內(nèi)阻r越大，輸出電壓越小。若電源內(nèi)阻r=0，則端電壓U=E，而與輸出電流的大小無關(guān)。 我們把內(nèi)阻為零的電壓源稱為

理想電壓源，又稱恒壓源。第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

一般用電設(shè)備所需的電源，多數(shù)是需要它輸出較為穩(wěn)定的電壓，這要求電源的內(nèi)阻越小越好，也就是要求實(shí)際電源的特性與理想電壓源盡量接近。第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

當(dāng)n個(gè)電壓源串聯(lián)時(shí)，可以合并為一個(gè)等效電壓源，如圖所示，等效電壓源的Us等于各個(gè)電壓源的（電動(dòng)勢(shì)）代數(shù)和，即：Us=Us1+Us2+Us3+…..+Usn在上式中，凡方向與Us相同的取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。2、等效電壓源

等效電壓源的內(nèi)阻等于各個(gè)串聯(lián)電壓源內(nèi)阻之和，即：

Rs=Rs1+Rs2+…+Rsn第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一二、電流源

具有較高內(nèi)阻的電源輸出的電流較為恒定，常用電流源來表征。內(nèi)阻無窮大的電源稱為理想電流源，又稱恒流源。實(shí)際使用的穩(wěn)流電源、光電池等可視為電流源。

1、電流源的組成及特性第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

實(shí)際電流源簡(jiǎn)稱電流源。電流源以輸出電流的形式向負(fù)載供電，電源輸出電流IS在內(nèi)阻上分流為I0，在負(fù)載RL上的分流為IL。第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一2、等效電流源

當(dāng)n個(gè)電流源并聯(lián)時(shí)，可以合并為一個(gè)等效電流源。等效電流源的電流Is等于各個(gè)電流源的電流的代數(shù)和，即：Is=Is1+Is2+…+Isn式中，凡參考方向與Is相同的電流取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。

等效內(nèi)阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電流源內(nèi)阻的倒數(shù)之和，即：1/Rs=1/Rs1+1/Rs2+…+1/Rsn第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一三、電壓源與電流源的等效變換實(shí)際電源既可用電壓源表示，也可用電流源表示。在滿足一定條件時(shí)，電壓源與電流源可以等效變換。第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一實(shí)際電源可用一個(gè)理想電壓源E和一個(gè)電阻r0串聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系為U=E

Ir0

實(shí)際電源也可用一個(gè)理想電流源Is和一個(gè)電阻rs并聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系為U=Isrs

Irs

對(duì)外電路來說，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源是相互等效的，等效變換條件是r0=rs，E=ISrS

或IS=E/r0第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

例題

試將左圖中的電壓源轉(zhuǎn)換為電流源，將右圖中的電流源轉(zhuǎn)換為電壓源。第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

解： （1）將電壓源轉(zhuǎn)換為電流源

電流源電流的參考方向與電壓源正負(fù)極參考方向一致。第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（2）將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源

電壓源正負(fù)極參考方向與電流源電流的參考方向一致。第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一電壓源與電流源等效變換時(shí)，應(yīng)注意：1.電壓源正負(fù)極參考方向與電流源電流的參考方向在變換前后應(yīng)保持一致。2.兩種實(shí)際電源模型等效變換是指外部等效，對(duì)外部電路各部分的計(jì)算是等效的，但對(duì)電源內(nèi)部的計(jì)算是不等效的。3.理想電壓源與理想電流源不能進(jìn)行等效變換。注意第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

例題

電路如下圖所示，試用電源變換的方法求R3支路的電流。第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（1）將兩個(gè)電壓源分別等效變換成電流源

這兩個(gè)電流源的內(nèi)阻仍為R1、R2，兩等效電流則分別為

IS1=

==18A

IS2===9A第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（2）將兩個(gè)電流源合并成一個(gè)電流源。

其等效電流和內(nèi)阻分別為

IS=IS1+IS2=27A

R=R1//R2=0.5Ω第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一（3）最后可求得R3上電流為

第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

例題

如下圖所示電路中，既有電壓源，又有電流源，并有多條支路，但只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，求解這一類電路時(shí)，可以先求出兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電壓，然后再求各支路電流，并不需要去解聯(lián)立方程。第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

解:

節(jié)點(diǎn)A、B間的電壓為：

第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一由此可計(jì)算出各支路電流：

上述解法稱為節(jié)點(diǎn)電壓法，用于計(jì)算只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，十分方便。

第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一小結(jié)1、理想電壓源的特點(diǎn)：（1）內(nèi)阻r=0（2）輸出電壓是一定值恒等于電動(dòng)勢(shì)，對(duì)直流電壓，有