知識點6：獨立電流源

電工基礎(chǔ)項目一：

電路分析基本定律與分析方法

獨立電流源01020403歸納總結(jié)知識深化明確任務(wù)知識準備05操作訓(xùn)練一、明確任務(wù)

在電路中分析中，除通常用電壓源模型來表示實際電源以外，我們還可以將實際電源表示成為另外一種模型，即電流源模型。

本節(jié)的主要任務(wù)包括：講述實際電源的電流源模型；講述理想電流源模型；測量實際電流源的外特性。掌握負載獲得最大功率的條件。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、知識準備（一）實際電流源模型

在電路分析中，除通常用電壓源模型來表示實際電源以外，我們還可以將實際電源表示成為另外一種模型，即電流源模型。我們將電壓源的輸出電壓與輸出電流之間存在的關(guān)系重寫如下：從上式可以得出電壓源的輸出電流令

，則上式可以寫成以下形式

（6-1）

我們可以用一個等效電路來表示式（6-1）這種關(guān)系，如圖6-1所示。對電阻R而言，還可以把電源看成是一個電流為IS的恒流源和一個內(nèi)阻r并聯(lián)的電路，這就是實際電源的電流源模型，Is上的箭頭方向表示電流的方向。（一）實際電流源模型二、知識準備圖6-1

實際電流源模型當(dāng)內(nèi)阻r=∞時，I=IS，是一恒定值，此時U=ISR，U只與恒流源電流和負載有關(guān)。我們稱這種電流源為理想電流源，也叫恒流源，當(dāng)r>>R時，電源也可當(dāng)作恒流源處理電路模型如圖6-2（a）。圖2(b)為理想電流源的外特性曲線。（二）理想電流源模型二、知識準備圖6-2理想電流源電路三、操作訓(xùn)練本次訓(xùn)練任務(wù)在電路圖繪制仿真軟件multisim中完成，圖6-4為電流源電路，I1與R3并聯(lián)構(gòu)成實際電流源，其中I1（12mA）是理想電流源，R3作為電流源內(nèi)阻。圖6-4電流源電路原理圖在multisim軟件中繪制電路如圖6-5，完成如下訓(xùn)練內(nèi)容：（1）對圖6-5改變負載R4值，記錄電壓表、電流表數(shù)值。（2）繪制本任務(wù)中實際電流源外特性曲線6-6。

三、操作訓(xùn)練圖6-5multisim環(huán)境下電流源電路圖輸出電壓U與輸出電流I之間呈線性關(guān)系，當(dāng)電源電動勢和內(nèi)阻不變的前提下，輸出電壓是隨輸出電流的增加而降低的。

四、知識深化

實際電流源如圖6-1所示，可等效變換為電壓源與負載的連接電路。設(shè)電源的電動勢為US，內(nèi)阻為RS，負載為可調(diào)電阻R，則負載R獲得的功率為

我們可以用數(shù)學(xué)求極大值的方法對上式進行求解，可得負載獲得最大功率時的條件為負載獲得最大功率時的功率計算公式為可見，當(dāng)負載電阻等于電源內(nèi)阻時，負載上獲得最大功率。在工程上，把滿足最大功率的條件稱為阻抗匹配。1.對外接負載而言，可以把電源看成是一個恒流源和一個內(nèi)阻并聯(lián)的電路，這就是實際電源的電流源模型。2.當(dāng)內(nèi)阻r=∞時，I=IS，是一恒定值，此時U=ISR，U只與電流源電流和負載有關(guān)。我們稱這種電流