电压源与电流源
电压源和电流源
1、 理想电压源 定义： 输出的电压与流过该元件的电流无关。
电路符号： i + _uS
I+ _US
u us
0
i
理想电压源的伏安特性
理想电压源的V-A特性
特点： 恒压不恒流。
US恒定，I由电源和外电路共同决定。
理想电压源的开路与短路
i=0
++
uS
_
u=_uS
开路
+
+
i=∞
RL
iS
， 当R0很小时，iSC很大,
0
此种情况不允许出现。
二、 电流源
1、 理想电流源
定义： 输出的电流与该元件的端电压无关。
电路符号：
i
iS
+
i
iS
u
-
理想电流源的伏安特性
0
u
理想电流源的V-A特性
特点： 恒流不恒压。 iS恒定，u由电源和外电路共同决定。
理想电流源的开路与短路
i=iS
+
Байду номын сангаас
iS
外部特性曲线
i
is
k
0
u
电流源模型外特性
特例：
（1）a，b端开路，不接负载时，此时
i=0，u
uOC
iS GS
（2）a，b短路，电源短路时， u=0 i iSC iS
一般情况下，为带负载正常工作。
ia
iS R0
u=0 iSC
b
小结
1、理想电压源和理想电流源是忽略了实际电源内阻后的理想电路元件。
u=0
_
RL
短路
i=iS
电压源和电流源
_
i
uS
u
_
_
i , us非关联
p发= uS i
p吸= - uSi
物理意义： 外力克服电场力做功 ， 发出功率。
i , uS 关联 p吸=uSi p发= –uSi
物理意义：电场力做功 ， 吸收功率。
惯例：非关联，P>0，发出功率。
实际电压源
I
u
R
US
US
0
i
世上没有理想电压源。
其实，理想电阻也不存在。
二、电流源（独立理想化）：
电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压 u 无关。
iS
iS
电路符号
1. 特点： (a) 电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；
直流：iS为常数
交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
(b) 电流源两端电压是由外电路决定。
I 1A
UR
R 1 , I 1A , U 1V R 10 , I 1A , U 10V
i
(1) 负载短路：R=0， i= iS ，u=0 ，电
+
流源被短路。
iS
u
R (2) 负载开路：R，i= iS ，u 。若
_
强迫断开电流源回路，电路模型为病
态，理想电流源不允许负载开路。
4. 实际电流源的产生：
可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特 性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光 线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。
i1
i2
+
+
+
_u1
_u1
u2 _
VCVS
{ i1=0 u2= u1 :电压放大倍数
电压源与电流源
1 1 VA R R 2 1 E D 0.4V A
解得：
小结：
1、实际电压源是一个理想电压源和内阻的串联；实际电流源是一 个理想电流源和内阻的并联。 2、电压源与电流源的等效条件：IS=E/RO， RO=RO´ 3、理想电压源和理想电流源相串联时等效为电流源；相并联时等 效为电压源。 4、受控电压源的电压或授控电流源是受电路中其他部分的某个电 压或电流控制的。 5、控制量为零时，受控源的电压或电流也等于零。此时受控电压 源相当于短路，受控电流源相当于开路。
U E
U
IRO
E
Ro越大
斜率越大
I
U E IRo
恒压源中的电流由外电路决定 I a + Uab E _ b
例1
2 R1
2
R2
设: E=10V 则： 当R1接入时 ： I=5A 当R1 R2 同时接入时：I=10A
I
+
a
R
恒压源特性小结
E
_
b
Uab
E I R
E 恒压源特性中不变的是：_____________ I 恒压源特性中变化的是：_____________ 外电路的改变 _________________ 会引起 I 的变化。
相同点：两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。
不同点：独立电源的电动势或电流是由非电 能量提供的，其大小、方向和电路 中的电压、电流无关； 受控源的电动势或输出电流，受电 路中某个电压或电流的控制。它不 能独立存在，其大小、方向由控制 量决定。
受控源分类
压控电压源 压控电流源 流控电压源 I1 + + U1 I E U E 2 1 -
一、电压源
电压源与电流源
电压源与电流源实际电源有电池、发电机、信号源等。
电压源和电流源是从实际电源抽象得到的电路模型，它们是有源二端元件。
一、电压源电池是人们日常使用的一种电源，它有时可以近似地用一个理想电压源来表示。
理想电压源简称电压源，它是这样一种理想二端元件：它的端电压总可以按照给定的规律变化而与通过它的电流无关。
常见的电压源有交流电压源和直流电压源。
电压源的图形符号如图1-16所示。
图1-16（a）既可表示交流电压源又可表示直流电压源，图1-16（b）仅表示直流电压源符号。
电压源具有以下两个特点：①电压源对外提供的电压总保持定值US 或者是给定的时间函数us（t），不会因所接的外电路不同而改变。
②通过电压源的电流的大小由外电路决定，随外接电路的不同而不同。
图1-17给出了直流电压源的伏安特性，它是一条与横轴平行的直线，表明其端电压与电流的大小无关。
由于实际电源的功率有限，而且存在内阻，因此恒压源是不存在的，它只是理想化模型，只有理论上的意义。
需要说明的是，将端电压不相等的电压源并联，是没有意义的。
将端电压不为零的电压源短路，也是没有意义的。
图1-16 电压源的图形符号图1-17 直流电压源的伏安特性二、电流源理想电流源简称为电流源。
电流源是这样一种理想二端元件：电流源发出的电流总可以按照给定的规律变化而与其端电压无关。
电流源的图形符号如图1-18（a）所示，直流伏安特性如图1-18（b）所示。
图1-18 电流源的图形符号及其伏安特性电流源有以下两个特点：①电流源向外电路提供的电流总保持定值IS 或者是给定的时间函数is（t），不会因所接的外电路不同而改变。
②电流源的端电压的大小由外电路决定，随外接电路的不同而不同。
恒流源是理想化模型，现实中并不存在。
实际的恒流源一定有内阻，且功率总是有限的，因而产生的电流不可能完全输出给外电路。
需要说明的是，将电流不相等的电流源串联，是没有意义的。
将电流不为零的电流源开路，也是没有意义的。
电压源与电流源
电压源与电流源（理想电流源与理想电压源）的串、并、和混联1. 电压源的串联，如图2-1-7所示：计算公式为：u s ＝u s1＋u s2+u s32. 电压源的并联，如图2-1-8所示：只有电压源的电压相等时才成立。
12==s s s u u u3. 电流源的串联，如图2-1-9所示： 只有电流源的电流相等时才成立。
12s s s i i i ==4. 电流源的并联，如图2-1-10所示：公式为：12s s s I I I =+5. 电流源和电压源的串联，如图2-1-11所示：u s1u s2us3u sI图2-1-7 电压源串联图2-1-8 电压源并联uII图2-1-10 电流源并联图2-1-9 电流源串联6. 电流源和电压源的并联，如图2-1-12所示：五、实际电源模型及相互转换我们曾经讨论过的电压源、电流源是理想的、实际上是不存在的。
那实际电源是什么样的呢？下面我门作具体讨论。
1. 实际电压源模型实际电压源与理想电压源的区别在于有无内阻R s 。
我们可以用一个理想电压源串一个内阻Rs 的形式来表示实际电压源模型。
如图2-1-13所示uu I s3Is3II图2-1-11 电流源和电压源串联uIII 图2-1-12 电流源和电压源的并联a bR s U U SabIU（ａ）实际电源 （ｂ）实际电压源模型图2-1-13 实际电压源模型依照图中U 和I 的参考方向 得S S U U R I =- （2-1-5）由式（2-1-5）得到图2-1-13（c ）实际电压源模型的伏安关系。
该模型用U S 和R s 两个参数来表征。
其中U S 为电源的开路U oc 。
从式（2-1-5）可知，电源的内阻R s 越小，实际电压源就越接近理想电压源，即U 越接近U S 。
2. 实际电流源模型实际电流源与理想电流源的差别也在于有无内阻R s ，我们也可以用一个理想电流源并一个内阻R s 的形式来表示实际的电流源，即实际电流源模型。
电流源和电压源
电流源和电压源在电路中，电流源（Current Source）和电压源（Voltage Source）是两种非常常见的电子元件。
它们分别被用来提供稳定的电流和电压，以供电路中其他元件使用。
本文将介绍电流源和电压源的基本原理、类型以及在电路设计中的应用。
一、电流源（Current Source）1. 基本原理电流源是能够提供恒定电流的电子元件。
它的基本原理是通过封装在电路中的一系列元件来稳定电流大小，使其在电路中的不同条件下保持恒定。
2. 类型常见的电流源有两种类型，分别为固定电流源和可变电流源。
•固定电流源：固定电流源能够在特定条件下提供确定的电流输出，无论负载的变化如何，它的输出电流保持不变。
在设计电路中，固定电流源常用于提供给特定元件、电路模块或者传感器等所需的固定电流。
•可变电流源：可变电流源则可以根据需要调节输出电流。
通过控制电路中的电压、电阻或电流传感器等元件，可以实现可变电流源的设计。
3. 应用电流源在电路设计中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：•模拟电路：在模拟电路中，电流源可以被用于稳定传感器和放大器的工作。
例如，在温度传感器电路中，电流源可以提供一个稳定的电流，以便产生一个与温度成正比的电压。
•LED驱动：LED（Light-Emitting Diode）驱动电路中常常需要提供一个稳定的电流源，以确保LED的亮度和寿命。
电流源可以通过与LED串联的电阻来实现，从而控制LED的工作电流。
•运算放大器（Operational Amplifier）：运算放大器电路中，电流源可以用于稳定运算放大器的偏置电流。
这对于增强放大器的性能和稳定性非常重要。
二、电压源（Voltage Source）1. 基本原理电压源是能够提供恒定电压的电子元件。
它的基本原理是通过封装在电路中的一系列元件来稳定电压大小，使其在电路中的不同条件下保持不变。
2. 类型常见的电压源有两种类型，分别为固定电压源和可变电压源。
电路中的电流源和电压源
电路中的电流源和电压源电路中的电流源和电压源是电子学中常见的两种基本电源元件。
它们在各个电子设备中起着重要的作用，为电路提供稳定的电流或电压。
本文将介绍电流源和电压源的定义、特点以及在电路中的应用。
一、电流源的定义与特点电流源是一种能够在电路中提供稳定电流的元件。
它可以被看作是一个恒定电流输出的装置，不受外部负载的影响，始终保持输出电流不变。
电流源的主要特点如下：1. 恒定输出电流：电流源能够提供稳定的输出电流，无论外部负载是多大还是多小，输出电流都保持不变。
2. 内部电阻无穷大：电流源内部电阻被认为是无穷大，因此可以看作是电流不受外部负载影响。
3. 串联连接方式：电流源一般与电路中的负载串联连接，以保证输出电流的恒定。
二、电压源的定义与特点电压源是一种能够在电路中提供稳定电压的元件。
它可以被看作是一个恒定电压输出的装置，不受外部负载的影响，始终保持输出电压不变。
电压源的主要特点如下：1. 恒定输出电压：电压源能够提供稳定的输出电压，无论外部负载是多大还是多小，输出电压都保持不变。
2. 内部电阻为零：电压源的内部电阻被认为是零，因此可以看作是电压不受外部负载影响。
3. 并联连接方式：电压源一般与电路中的负载并联连接，以保证输出电压的恒定。
三、电流源和电压源在电路中的应用1. 电流源的应用：电流源常用于需要恒定电流的电路中，例如电流驱动器、传感器电路等。
由于电流源能够提供稳定的输出电流，可以使电路中其他元件正常工作，保证电路的稳定性。
2. 电压源的应用：电压源常用于需要恒定电压的电路中，例如放大器、滤波器等。
由于电压源能够提供稳定的输出电压，可以满足电路中其他元件对电压的需求，保证电路的正常运行。
总结：电路中的电流源和电压源是两种基本的电源元件，它们在电子学中扮演着重要的角色。
电流源提供稳定的输出电流，而电压源提供稳定的输出电压。
它们在各个电子设备中得到广泛应用，保证电路的正常工作。
在设计和搭建电子电路时，我们应根据实际需求选择合适的电流源和电压源，以提高电路的稳定性和可靠性。
电压源、电流源和受控源
受控源的实际应用
受控源在电子设备和系统中用 于实现特定的信号处理或控制
功能。
在放大器和振荡器中，受控源 用于改变电路的增益或频率响
应。
在模拟电路中，受控源用于实 现加法、减法、乘法或除法等 运算。
在传感器和测量系统中，受控 源用于产生激励信号或参考电 压，以便测量其他电路参数。
04
电压源、电流源和受控 源的比较
特性比较
01
02
03
电压源
电压源能够提供恒定的输 出电压，不受负载变化的 影响。
电流源
电流源能够提供恒定的输 出电流，不受负载变化的 影响。
受控源
受控源的输出电压或电流 受外部控制信号的影响， 可以模拟各种电路元件的 特性。
应用比较
电压源
电压源主要用于提供稳定的电压 参考，如模拟电路中的偏置电压。
受控源的输出阻抗与独立电源的输出阻抗不同， 其值可能受到控制量的影响。
受控源的应用
在模拟电路中，受控源可以作为放大器、混频器、乘法器等电子器件使用，实现信 号的放大、频率变换、信号处理等功能。
在数字电路中，受控源可以作为比较器、触发器等电子器件使用，实现信号的比较、 逻辑运算等功能。
在电力电子系统中，受控源可以作为逆变器、斩波器等使用，实现直流电的逆变、 交流电的整流等功能。
05
电压源、电流源和受控 源的实际应用
电压源的实际应用
01
电压源在电子设备和系统中扮演着提供稳定电压的角色，确保设备正 常运行。
02
在电池供电的系统中，电压源负责将电池的化学能转换为电能，为负 载提供稳定的电压。
03
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课题：电压源与电流源
教学目标：
1．了解实际和理想电压源和电流源
2．掌握电压源与电流源的变换
教学重点：
电压源与电流源的变换
教学难点：
电压源与电流源的变换
教学过程：
2.5 电压源与电流源
电源是将其它形式的能量(如化学能、机械能、太阳能、风能等)转换成电能后提供给电路的设备。
本节主要介绍电路分析中基本电源：电压源和电流源。
2.5.1电压源和电流源
我们所讲的电压源和电流源都是理想化的电压源和电流源。
1.电压源
电压源是指理想电压源，即内阻为零，且电源两端的端电压值恒定不变（直流电压），
如图2.17所示。
它的特点是电压的大小取决于电压源本身的特性，与流过的电流无关。
流过电压源的电流大小与电压源外部电路有关，由外部负载电阻决定。
因此，它称之为独立电压源。
电压为Us的直流电压源的伏安特性曲线，是一条平行于横坐标的直线，如图2.18所示，特性方程
U = Us （2-26）如果电压源的电压Us=0，则此时电压源的伏安特性曲线，就是横坐标，也就是电压源相当于短路。
图2.17 电压源图2.18 直流电压源的伏安特性曲线
2.电流源
电流源是指理想电流源，即内阻为无限大、输出恒定电流I S的电源。
如图2.19所示。
它的特点是电流的大小取决于电流源本身的特性，与电源的端电压无关。
端电压的大小与电流源外部电路有关，由外部负载电阻决定。
因此，也称之为独立电流源。
图2.19 电流源 图2.20 直流电流源的伏安特性曲线
电流为I S 的直流电流源的伏安特性曲线，是一条垂直于横坐标的直线，如图2.20所示，特性方程
I = I S （2-27）
如果电流源短路，流过短路线路的电流就是I S ，而电流源的端电压为零。
2.5.2实际电源的模型
1. 实际电压源
实际电压源可以用一个理想电压源Us 与一个理想电阻r 串联组合成一个电路来表示，如图2.21(a)所示。
特征方程 U = U S –Ir （2-28）
实际电压源的伏安特性曲线如图2.21(b)所示,可见电源输出的电压随负载电流的增加而下降。
I U s
U i u
o
r s U r
I
(a) 实际电压源 (b) 实际电压源的伏安特性曲线
图2.21 实际电压源模型 2.实际电流源
实际电压源可以用一个理想电流源I S 与一个理想电导G 并联组合成一个电路来表示，如图
2.22(a)所示， s I I s I i
u
o r
G u
(a) 实际电流源 (b) 实际电流源的伏安特性曲线
图2.22 实际电流源模型 特征方程 I = I S – UG （2-29）
实际电流源的伏安特性曲线如图1-22b 所示,可见电源输出的电流随负载电压的增加而
减少。
例2.6 在图2.21中，设Us=20V ，r=1Ω,外接电阻 R=4Ω，求电阻R 上的电流I 。
解：根据公式(2-28) U = Us – Ir=IR
则有
A 4Ω1420=+=+=
V r R U I S 例2.7 在图2.22中，设I S =5A ，r=1Ω,外接电阻 R=9Ω，求电阻R 上的电压U 。
解：根据公式(2-29)
R U r U I I S =-
= 则有 4.5V A 5Ω9Ω1Ω9Ω1=⨯+⨯=+=S I r R Rr U 课后作业：
1、 设Us=20V ，r=1Ω,外接电阻 R=4Ω，求电阻R 上的电流I 。
2、 设I S =5A ，r=1Ω,外接电阻 R=9Ω，求电阻R 上的电压U 。
课后反思：
学生学习积极认真，但学生理解能力较差，反应教慢，应加强练习。