知識點5：獨立電壓源

電工基礎(chǔ)項目一：

電路分析基本定律與分析方法

獨立電壓源01020403歸納總結(jié)知識深化明確任務(wù)知識準(zhǔn)備一、明確任務(wù)

所謂獨立電源是指其對外特性由電源本身的參數(shù)決定，而不受電源之外的其它參數(shù)的控制。實際上，獨立電源又分為獨立電壓源和獨立電流源。本節(jié)的主要任務(wù)包括：講述存在內(nèi)阻的實際電源的電壓源模型；講述內(nèi)阻為零的理想電壓源模型；講述電路中各電源功率的計算方法。通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，為以后的電路分析基本定律的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

二、知識準(zhǔn)備（一）實際電源的電壓源模型

電源存在內(nèi)阻，電源的輸出電壓隨著輸出電流的增加而減小。電源的這種特點可以通過對圖5-1的分析來理解。圖5-1為一個實際電源等效后的電壓源模型，圖中Us是一個定值電壓，其大小等于實際電源的電動勢；r則表示電源的內(nèi)阻；I表示電源輸出的電流；而ab間電壓U則表示該電源的實際輸出電壓，其大小可以用以下數(shù)學(xué)公式表示之圖5-1電壓源模型及電壓源外特性

在圖5-2中所示的電路中，將開關(guān)S撥到“1”位置，即實際電源不接負(fù)載，這種情況稱為“開路”（或稱為斷路），電路開路時，輸出電流I=0，此時電源內(nèi)阻上的電壓損失為零，實際電源的輸出電壓等于電源電動勢，即U=US當(dāng)開關(guān)S撥到“2”位置，當(dāng)實際電源被短路時，輸出電壓等于零，輸出電流達(dá)到了最大值，此時的電流叫短路電流，其大小為二、知識準(zhǔn)備（一）實際電源的電壓源模型圖5-2電壓源的開路與短路

所謂理想電壓源是指電源內(nèi)阻等于零（即r=0）的電壓源。理想電壓源的電路模型如圖（a）所示。理想電壓源的輸出電壓

是一個與輸出電流

和外接負(fù)載無關(guān)的定值，大小等于電源的電動勢，因此也稱其為恒壓源。其外特性曲線如圖（b）所示，是一條與電流軸平行的水平線?，F(xiàn)實生活中有些電源的內(nèi)阻相對負(fù)載電阻要小得多，在這種情況下，我們往往將這樣的實際電源近似地看成恒壓源而勿略其內(nèi)阻的存在。二、知識準(zhǔn)備（二）理想電壓源模型二、知識準(zhǔn)備（二）理想電壓源模型例5.1在圖5-5電路中，當(dāng)開關(guān)S置于位置“1”時，測得電壓為12V；當(dāng)開關(guān)S置于位置“2”時，測得電流為4A，試求實際電源的電動勢Us和內(nèi)阻r。圖5-5例5.1圖

解：電壓表的內(nèi)阻可以看成是無窮大，因此開關(guān)置于位置“1”時，電路處在開路狀態(tài)，此時電壓表的讀數(shù)就是電源的電動勢，即根據(jù)電源的外特性公式（5-1）也可以證明以上結(jié)果電流表的內(nèi)阻很小，可以近似看成是零，因此在計算時可以勿略電流表的存在，即所以有二、知識準(zhǔn)備（二）理想電壓源模型

三、知識深化（一）電源的功率電源作為電路中的一個元件，一般情況下總是充當(dāng)電路的能量源，即電源輸出功率；但是在一定的條件下電源也會成為一個吸收電能的“負(fù)載”。當(dāng)電源兩端電壓與電流參考方向相關(guān)聯(lián)時，它與其它元件一樣，當(dāng)其功率p＞0則表示電源在吸收電能，當(dāng)其功率p＜0則表示電源在輸出電能。例5.2試求圖5-6電路中各電源上的功率。

三、知識深化（一）電源的功率圖5-6例5.2圖解：圖5-6電路中有二個實際電壓源，圖中各電壓源的電壓與電流參考方向相關(guān)聯(lián)，現(xiàn)計算如下：對電源1的功率P1計算如下三、知識深化（一）電源的功率對電源2的功率P2計算如下：P1＜0，說明電源1在向外輸送電能；P2＞0，說明電源2在吸收電能，若實際電源2是蓄電池，則說明該蓄電池正在進(jìn)行充電，這時該蓄電池實際上成了電路中的一個負(fù)載。1.獨立電源是指其對外特性由電源本身的參數(shù)決定，而不受電源之外的其它參數(shù)的控制。實際上，獨立電源又分為獨立電壓源和獨立電流源。2.電源內(nèi)阻的存在會造成電源工作時內(nèi)部發(fā)熱（消耗電能）和輸出電壓下降，因此我們總是希望電源的內(nèi)阻越小越好。事實上電源內(nèi)阻也是衡量電源性能的重要指標(biāo)之一。3.所謂理想電壓源是指電源內(nèi)阻等于零（即r=0）的電壓源。

四、歸納總結(jié)四、歸納總結(jié)4.不能忽略內(nèi)阻的實際電源等效后的電壓源模型可以看作是理想電壓源與電源內(nèi)阻的串聯(lián)。