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
，g， b ，r 为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，
称为线性时不变受控源。
4、受控源是有源元件：
i1
i2
+
++
_u1
_u1 u_2 R
VCVS 五、受控源与独立源的比较:
关联参考方向 P = u1i1 + u2i2
= u2i2 =u2 (-u2/R) < 0 故受控源是有源元件。
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、
电流无关，而受控源电压(或电流)直接由控制量决定。
(2) 独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，
而受控源只是反映输出与输入的控制关系，在电路中不能
作为“激励”。
伏安特性曲线
+
_
US
us
u US
0
i
(1) 若uS = US ，即直流电源。则其伏安特性为平行于 电流轴的直线。
(2) 若uS为随时间变化的电源，则平行于电流轴的直 线也随时间改变位置。
(3) 电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合，相当于 短路状态。
2、 理想电压源的开路与短路：
I (1) 负载开路：R，i=0，u=us ；
i1
i2
+
+
+
u_1
r _
i1
u_2
CCVS
{u1=0 u2=r i1 r : 转移电阻
(3) 电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source )
i1
i2
+
+
_u1
gu1
u2 _
{ i1=0 i2=gu1
VCCS
g: 转移电导
(4) 电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source )
非关联，P>0,发出功率。
整个电路功率平衡吗？
PR 12 3 3W
PUS 21 2W 关联，P>0, 吸收功率。
？
US是不是没有作用呢？
作用不仅有电流作用，而且有电压的作控源
1、一个由实际电路部件和装置提出的问题：
例1 晶体管放大器。 Rc
Rb
ic
ib
b ib
2. 伏安特性 i
+
iS
u
_
u
IS
0
i
(1) 若iS= IS ，即直流电流源。则其伏安特性为平行于 电压轴的直线，反映电流与 端电压无关。
(2) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是平 行于电压轴的直线（位置随时间改变）
(3) 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合，相当 于开路状态。
3. 理想电流源的短路与开路
②
结点① iC + i1 = i2
4. 功率 i
iS
u
_
i _
iS
u
+ +
u , iS 非关联
p发= u is p吸= – uis
u , iS 关联
p吸= uis p发= – uis
例2、求IS的功率。
？ 解：
3Ω
+
2V + _ US
IS=1A
U
I
_
I 2 3?
I 2? 3
必须由元件特性来分析。
需要求P，必须求IS的外电压。
31 2 5V P 51 5W
例1
6Ω
4i 10A
试求电压u0和流经受控源的电流。
2Ω
6Ω
1Ω
4i
1Ω
2Ω
10A
解：分析时常用简化图，注意正确标出控制量。受控源也仅指受控 支路。
在列写KL方程时，有两点要牢记：1、在列写方程时，要把受 控源当作独立源。2、列出方程后，必须找出控制量和求解量 之间的关系，再代入方程中。
KCL： u u 4i 10 0
5V
R (2) 负载短路：R=0，i ，此时理想
电源模型不存在。
理想电压源不允许负载短路。
3、实际电压源： I
r
US
实际电压源也不允许负载短路。 因其内阻r很小，若负载短路，电流 很大，可能烧毁电源。 分析电路时可以短路。
显然，r越小越好。r=0时即为理想电压源。
4. 功率
i
+ +
+ +
uS
u
_
ib
Ec
ic=b ib
电流控制的电流源
受控源是一个四端元件:
控制部分： 输入端口是控制支路；开路或短路。
受控部分： 输出端口是受控支路；电压源或电流源。
例2 直流发电机
If
+
U=rIf
If
_
+ U=rIf _
2、受控源定义：
一条支路的电压（电流）控制另一条支路的电压（电流） 的电路现象。是由电子器件抽象而来的一种模型。
它不是电路的激励；不是独立电源；故称为受控源，或称 为非独立电源。是单向的。
3、 四种类型： (1) 电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source )
i1
i2
+ _u1
+
b i1
u2 _
{ u1=0 i2=b i1
CCCS
b ：电流放大倍数
(2) 电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source )
{ 6 12 iu 3
u 12V i 4A
例2 已知R1 = 0.5KΩ, R2 = 1KΩ, R3 = 2KΩ, uS=10V,CCCS的 ic=50i1 。求电阻R3上的电压 u3。
i1 R1 ①
解： 思路： u3 — iC — i1
+ uS_
Ⅰi2
iC +
R2 u_2
+ u3_ R3
(1)求i1； 回路Ⅰ： R1 i1 + R2 i2 = uS