1、第五节两种电源模型的等效变换第五节两种电源模型的等效变换 一、电压源一、电压源二、电流源二、电流源三、两种实际电源模型之间的等效变换三、两种实际电源模型之间的等效变换第1页，共27页。一、电压源一、电压源1、定义：为电路提供一定电压的电源；、定义：为电路提供一定电压的电源；2、特例：如果电源内阻为零，电源将提供一个恒定不变的、特例：如果电源内阻为零，电源将提供一个恒定不变的电压，叫做理想电压源，简称恒压源；电压，叫做理想电压源，简称恒压源；3、恒压源的特点：、恒压源的特点：1）电压恒定不变；）电压恒定不变；2）通过它的电流可以是任意的，与外接）通过它的电流可以是任意的，与外接 负载有关。负载有
2、关。第2页，共27页。一、电压源一、电压源4、符号：、符号：USUSR0理想电压源理想电压源实际电压源实际电压源第3页，共27页。二二、电、电流流源源1、定义：为电路提供一定电流的电源；、定义：为电路提供一定电流的电源；2、特例：如果电源内阻为无穷大，电源将提供一个恒定不、特例：如果电源内阻为无穷大，电源将提供一个恒定不变的电流，叫做理想电流源，简称恒流源；变的电流，叫做理想电流源，简称恒流源；3、恒流源的特点：、恒流源的特点：1）电流恒定不变；）电流恒定不变；2）端电压是任意的，由外部连接电路决定。）端电压是任意的，由外部连接电路决定。第4页，共27页。二、电流源二、电流源理想电流源理想电流
3、源实际电流源实际电流源第5页，共27页。三、两种实际电源模型之间的等效变换三、两种实际电源模型之间的等效变换实际电源可用一个理想电压源实际电源可用一个理想电压源 US 和一个电阻和一个电阻 R0 串联的电串联的电路模型表示，其输出电压路模型表示，其输出电压 U 与输出电流与输出电流 I 之间关系为之间关系为 U=US R0I实际电源也可用一个理想电流源实际电源也可用一个理想电流源 IS 和一个电阻和一个电阻 RS 并联的并联的电路模型表示，其输出电压电路模型表示，其输出电压 U 与输出电流与输出电流 I 之间关系为之间关系为U=RSIS RSI对外电路来说，实际电压源和实际电流源是对外电路来说
4、，实际电压源和实际电流源是相互等效的相互等效的，等效变换条件是等效变换条件是R0=RS，US=RSIS 或或 IS=US/R0第6页，共27页。三、两种实际电源模型之间的等效变换三、两种实际电源模型之间的等效变换注意：注意：1、只有电压源和电流源之间可以相互等效，恒压、只有电压源和电流源之间可以相互等效，恒压 源与恒流源之间不可能等效；源与恒流源之间不可能等效；2、与与 方向必须一致（方向必须一致（的流出端与的流出端与 的正极性的正极性 相对应）；相对应）；3、等效变换仅对外电路而言，电源内部是不等效、等效变换仅对外电路而言，电源内部是不等效 的。的。SISUSISU第7页，共27页。四四、等
5、效变换的类型等效变换的类型 1 1、与恒压源并联的元件不作用，可等效成该、与恒压源并联的元件不作用，可等效成该恒压源；恒压源；等效为电压源等效为电压源第8页，共27页。a aUSb bUSb bUSb ba aR（a a）a a（b b）ISUSb ba a第9页，共27页。-+USb ba a-+b ba a-US1+US22 2、两个两个恒压源恒压源串联，可以用一个串联，可以用一个等效的等效的恒压源恒压源替代，替代的条件是替代，替代的条件是第10页，共27页。3 3、两个两个实际实际电压源串联，可以用一个电压源串联，可以用一个等效的电压源替代，替代的条件是等效的电压源替代，替代的条件是第1
6、1页，共27页。四四、等效变换的类型等效变换的类型 1 1、与恒流源串联的元件不作用，可等效、与恒流源串联的元件不作用，可等效成该恒流源；成该恒流源；等效为电流源等效为电流源第12页，共27页。ISb bRaISb ba ab ba aIS(a)(b)a a-b b+USIS第13页，共27页。2 2、两个两个恒恒流源并联，可以用一个流源并联，可以用一个等效的等效的恒恒流源替代，替代的条件是流源替代，替代的条件是IS1IS2b ba aISb ba a第14页，共27页。3 3、两个电流源并联，可以用一个两个电流源并联，可以用一个等效的电流源替代，替代的条件是等效的电流源替代，替代的条件是第1
7、5页，共27页。【例【例 1】如图】如图 3-18 所示的电路，已知电源电动势所示的电路，已知电源电动势US=6 V，内阻内阻 R0=0.2 ，当接上，当接上 R=5.8 负载时，分别用电压源模型和负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。图图 3-18例题例题 3-6 第16页，共27页。解：解：(1)用电压源模型计算：用电压源模型计算：A10S RRUI电流源的电流电流源的电流 IS=US/R0=30 A，内阻，内阻 RS=R0=0.2 ，负载，负载中的电流中的电流 A1SSS IRRRIA29SS0 IRRRIR
8、两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。负载消耗的功率负载消耗的功率 PL=I2R=5.8 W，内阻中的电流，内阻中的电流(2)用电流源模型计算：用电流源模型计算：负载消耗的功率负载消耗的功率PL=I2R=5.8 W，内阻的功率，内阻的功率 =I2R0=0.2 W 0RP内阻的功率内阻的功率 =R0=168.2 W0RP0RI第17页，共27页。【例【例 2】如图】如图 3-19 所示的电路，已知：所示的电路，已知：US1=12 V，US2=6 V，R1=3 ，R2=6 ，R3=10 ，试应用电源等效变换法，试应用电源等效变换法求电阻
9、求电阻R3中的电流。中的电流。图图 3-19例题例题 3-7 US1US2第18页，共27页。解解:(1)先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图 3-20 所示：两个电流源的电流分别为：所示：两个电流源的电流分别为：IS1 US1/R1 4 A，IS2 US1/R2 1 A 图图 3-20 例题例题 3-7 的两个电压源等效成两个电流源的两个电压源等效成两个电流源 第19页，共27页。(3)求出求出 R3中的电流中的电流(2)将两个电流源合并为一将两个电流源合并为一个电流源，得到最简等效电路，个电流源，得到最简等效电路，如图如图 3-21 所示：所示：
10、等效电流源的等效电流源的电流电流 IS IS1IS2 3 A，其等效，其等效内阻为内阻为 R R1R2 2 A5.0S33 IRRRI图图 3-21 例题例题 3-7 的最简等效电路的最简等效电路 第20页，共27页。2012年高考题年高考题第21页，共27页。本章小结本章小结一、基夫尔霍定律一、基夫尔霍定律二、支路电流法二、支路电流法三、叠加定理三、叠加定理四、戴维宁定理四、戴维宁定理五、两种实际电源模型的等效变换五、两种实际电源模型的等效变换第22页，共27页。1电流定律电流定律 电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流
11、之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 I流入流入=I流出流出。电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即各支路电流代数和恒等于零，即 I=0。一、基夫尔霍定律一、基夫尔霍定律第23页，共27页。在使用电流定律时，必须注意：在使用电流定律时，必须注意：(1)对于含有对于含有 n 个节点的电路，只能列出个节点的电路，只能列出(n 1)个独立的个独立的电流方程。电流方程。(2)列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方
12、向，然后再带入电流的数值。带入电流的数值。2电压定律电压定律在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即段电压的代数和恒等于零，即 U=0。对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即 RI=E。第24页，共27页。以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点 电流方电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定
13、各支路程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路(或各或各元件元件)的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。对于具有对于具有 b 条支路、条支路、n 个节点的电路，可列出个节点的电路，可列出(n 1)个独个独立的电流方程和立的电流方程和 b (n 1)个独立的电压方程。个独立的电压方程。二、支路电流法二、支路电流法第25页，共27页。四、戴维宁定理四、戴维宁定理三、叠加定理三、叠加定理任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源用一个电压源 US 与一个电
14、阻与一个电阻 R0 相串联的模型来替代。相串联的模型来替代。电压源的电动势电压源的电动势 US 等于该二端网络的开路电压，电阻等于该二端网络的开路电压，电阻 R0 等于该二端网络中所有电源不作用时等于该二端网络中所有电源不作用时(即令电压源短路、电流源即令电压源短路、电流源开路开路)的等效电阻。的等效电阻。当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流(或或电压电压)等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流(或电或电压压)的代数和的代数和(叠加叠加)。第26页，共27页。实际电源可用一个理想电压源实际电源可用一个理想电压源 E 和一个电阻和一个电阻 R0 串联的电路串联的电路模型表示，也可用一个理想电流源模型表示，也可用一个理想电流源 IS 和一个电阻和一个电阻 RS 并联的电路并联的电路模型表示，对外电路来说，二者是相互等效的，等效变换条件是模型表示，对外电路来说，二者是相互等效的，等效变换条件是五、两种实际电源模型的等效变换五、两种实际电源模型的等效变换R0=RS，US=RSIS或或IS=US/R0 第27页，共27页。
