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(shí)際電源模型之間的等效變換三、兩種實(shí)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(gè)恒定不變的、特例：如果電源內(nèi)阻為零，電源將提供一個(gè)恒定不變的電壓，叫做理想電壓源，簡(jiǎn)稱恒壓源；電壓，叫做理想電壓源，簡(jiǎn)稱恒壓源；3、恒壓源的特點(diǎn)：、恒壓源的特點(diǎn)：1）電壓恒定不變；）電壓恒定不變； 2）通過(guò)它的電流可以是任意的，與外接）通過(guò)它的電流可以是任意的，與外接 負(fù)載有關(guān)。負(fù)載有關(guān)。一、電壓源一

2、、電壓源4、符號(hào)：、符號(hào)：USUSR0理想電壓源理想電壓源實(shí)際電壓源實(shí)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(wú)窮大，電源將提供一個(gè)恒定不、特例：如果電源內(nèi)阻為無(wú)窮大，電源將提供一個(gè)恒定不變的電流，叫做理想電流源，簡(jiǎn)稱恒流源；變的電流，叫做理想電流源，簡(jiǎn)稱恒流源；3、恒流源的特點(diǎn)：、恒流源的特點(diǎn)：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(shí)際電流源實(shí)際電流源三、兩種實(shí)際電源模型之間的等效變換三、兩種實(shí)際

3、電源模型之間的等效變換實(shí)際電源可用一個(gè)理想電壓源實(shí)際電源可用一個(gè)理想電壓源 US 和一個(gè)電阻和一個(gè)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(shí)際電源也可用一個(gè)理想電流源實(shí)際電源也可用一個(gè)理想電流源 IS 和一個(gè)電阻和一個(gè)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(duì)外電路來(lái)說(shuō)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源實(shí)際電壓源和實(shí)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(shí)際電源模型之間的等效變換三、兩種實(shí)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(duì)應(yīng)）；相對(duì)應(yīng)）； 3、等效變換僅對(duì)外電路而言，電源內(nèi)部是不等效、等效變換僅對(duì)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(gè)兩個(gè)恒壓源恒壓源串聯(lián)，可以用一個(gè)串聯(lián)，可以用一個(gè)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(gè)兩個(gè)實(shí)際實(shí)際電壓源串聯(lián)，可以用一個(gè)電壓源串聯(lián)，可以用一個(gè)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(gè)兩個(gè)恒恒流源并聯(lián)，可以用一個(gè)流源并聯(lián)，可以用一個(gè)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(gè)電流源并聯(lián)，可以用一個(gè)兩個(gè)電流源并聯(lián)，可以用一個(gè)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(dòng)勢(shì)所示的電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)US = 6 V，內(nèi)，內(nèi)阻阻 R0 = 0.2 ，當(dāng)接上，當(dāng)接上 R = 5.8 負(fù)載時(shí)，分別用電壓源模型和電負(fù)載時(shí)，分別用電壓源模

7、型和電流源模型計(jì)算負(fù)載消耗的功率和內(nèi)阻消耗的功率。流源模型計(jì)算負(fù)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(jì)算用電壓源模型計(jì)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(fù)載，負(fù)載中的電流中的電流 A1SSS IRRRIA29SS0 IRRRIR兩種計(jì)算方法對(duì)負(fù)載是等效的，對(duì)電源內(nèi)部是不等效的。兩種計(jì)算方法對(duì)負(fù)載是等效的，對(duì)電源內(nèi)部是不等效的。 負(fù)載消耗的功率負(fù)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(jì)算用電流源模型計(jì)算： 負(fù)載消耗的功率負(fù)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(gè)電壓源等效變換成兩個(gè)電流源，如圖先將兩個(gè)電壓源等效變換成兩個(gè)電流源，如圖

9、 3-20 所示：兩個(gè)電流源的電流分別為：所示：兩個(gè)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(gè)電壓源等效成兩個(gè)電流源的兩個(gè)電壓源等效成兩個(gè)電流源 ( (3) )求出求出 R3中的電流中的電流( (2) )將兩個(gè)電流源合并為一將兩個(gè)電流源合并為一個(gè)電流源，得到最簡(jiǎn)等效電路，個(gè)電流源，得到最簡(jiǎn)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(jiǎn)

10、等效電路的最簡(jiǎn)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(shí)際電源模型的等效變換五、兩種實(shí)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(shí)刻，電路中流入任一節(jié)電流定律的第一種表述：在任何時(shí)刻，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)流點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)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(shí)刻，電路中任一節(jié)點(diǎn)上的電流定律的第二種表述：在任何時(shí)刻，電路中任一節(jié)點(diǎn)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(shí)，必須注意：在使用電流定律時(shí)，必須注意：( (1) ) 對(duì)于含有對(duì)于含有 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，只能列出個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，只能列出 (n 1) 個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的電流方程。電流方程。( (2) ) 列節(jié)點(diǎn)電流方程時(shí)，只需考慮電流的參考方向，然后再列節(jié)點(diǎn)電流方程時(shí)，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(shí)刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各在任何時(shí)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(duì)于電阻電路來(lái)說(shuō)，任何時(shí)刻，在任一閉合回路中，各段對(duì)于電阻電路來(lái)說(shuō)，任何時(shí)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(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，即電阻上的電壓降代數(shù)和等于各電源電動(dòng)勢(shì)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(diǎn)以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點(diǎn) 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(wèn)題的方法叫做支路電流法。的電壓及功率，這種解決電路問(wèn)題的方法叫做支路電流法。對(duì)于具有對(duì)于具有 b 條支路、條支路、n 個(gè)節(jié)

13、點(diǎn)的電路，可列出個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，可列出 ( (n 1) ) 個(gè)獨(dú)個(gè)獨(dú)立的電流方程和立的電流方程和 b ( (n 1) ) 個(gè)獨(dú)立的電壓方程。個(gè)獨(dú)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(gè)線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，總可以任何一個(gè)線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，總可以用一個(gè)電壓源用一個(gè)電壓源 US 與一個(gè)電阻與一個(gè)電阻 R0 相串聯(lián)的模型來(lái)替代。相串聯(lián)的模型來(lái)替代。電壓源的電動(dòng)勢(shì)電壓源的電動(dòng)勢(shì) 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(shí)等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不作用時(shí)( (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(gè)電源共同作用時(shí)，各支路的電流當(dāng)線性電路中有幾個(gè)電源共同作用時(shí)，各支路的電流( (或或電壓電壓) )等于各個(gè)電源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流等于各個(gè)電源分別單獨(dú)作用時(shí)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(shí)際電源可用一個(gè)理想電壓