电压源与电流源的等效变换讲解
电流源与电压源的等效变换
第十五周（第 1.2 讲）【教授教养进程】：导入新课：电路中的电能都是由电源来供给的,对负载来说,电源是电压的供给者,也可以算作是电流的供给者.讲解新课：一、电压源为电路供给必定电压的电源可以用电压源来表征1.幻想电压源(恒压源)：电源内阻为零,并能供给一个恒定不变的电压.所以也称恒压源.如图1-a所示.2.恒压源的两个特色：（1）供给应负载的电压恒定不变;（2）供给应负载的电流可随意率性.3.现实电压源：可以用一个电阻（相当于内阻）与一个幻想的电压源串联来等效.它供给的端电压受负载影响.如图1-b虚线框内所示.图 1二.电流源为电路供给必定电流的电源可用电流源来表征.1.幻想电流源（恒流源）：电源的内阻为无限大,并能供给一个恒定不变的电源.所以也称为恒流源.如图2-a所示.2.恒流源的两个特色：（1）供给应负载的电流是恒定不变的;（2）供给应负载的电压是随意率性的.3.现实电流源：现实上电源的内阻不成能为无限大,可以把幻想电流源与一个内阻并联的组合等效为一个电流源.如图2-b所示.图 2三.两种电源模子的等效变换等效变换的感化是：为了化简电路,引入了电压源.电流源的概念,有时刻把电路中的电压源等效变换成电流源,电路就被简化成简略电路;评论辩论问题：两种电源模子的等效变换的前提是什么？对外电路,只要负载上的电压与流过的电流是相等的,则两个不合的电源等效.或者：（1）电压源等效为电流源：（2）电流源等效为电压源：即：内阻相等,电流源的恒定电流等于电压源的短路电流：或电压源的恒定电压等于电流源的开路电压.要留意一个幻想电压源是不克不及等效变换为一个幻想电流源的,反之也一样.只有电流源和电压源之间才干等效变换.但是这种等效变换是对外电路而言的,电源内部其实不等效.例题讲解：76页例1教室演习：1．断定:• 恒压源和恒流源可以等效交换.（ ）• 电压源和电流源等效变换前后电源内部是不等效的.（ ）2．3-7-13．3-7-2（a ）4．3-7-3（a ）教室小结：1.电压源： 为电路供给必定电压的电源.2.电流源：为电路供给必定电流的电源.3.电压源和电流源等效变换的前提： ;;00S S SS S r I E r E r E I r r ⨯=⇐⇒=== 即：内阻相等,电流源的恒定电流等于电压源的短路电流：或电压源的恒定电压等于电流源的开路电压.功课安插：3-7-2（b ）,3-7-3（b ）,3-7-4【课跋文】：这是一堂公开课,教师预备比较充分,上课教室规律很好,学生答复问题很积极.在讲解进程中,我感到到本身的常识面还不敷宽,听课的先生也提出了一些问题：一.应多接洽现实生涯和临盆中如何运用电压源和电流源进行讲解;二.讲课进程中前后不敷连贯.。
实际电流源和实际电压源的等效变换条件
实际电流源和实际电压源的等效变换条件一、引言在电路中，实际电流源和实际电压源是两个常见的电源类型，它们在电路设计和分析中起着重要的作用。
实际电流源是指能够输出稳定电流的电源，而实际电压源则是能够输出稳定电压的电源。
在一些情况下，我们需要将一个实际电流源转化为一个等效的电压源，或者将一个实际电压源转化为一个等效的电流源。
本文将探讨实际电流源和实际电压源之间的等效变换条件。
二、实际电流源和实际电压源的定义2.1 实际电流源实际电流源是一种能够提供稳定电流的电源，它的输出电流不受外部负载的影响。
实际电流源的符号为I，单位为安培（A）。
实际电流源可以被表示为一个理想电流源和一个内部电阻的串联组合。
2.2 实际电压源实际电压源是一种能够提供稳定电压的电源，它的输出电压不受外部负载的影响。
实际电压源的符号为V，单位为伏特（V）。
实际电压源可以被表示为一个理想电压源和一个内部电阻的并联组合。
三、实际电流源和实际电压源的等效变换3.1 将实际电流源转化为实际电压源的条件将一个实际电流源转化为一个等效的电压源需要满足以下条件：1.内部电阻为零：需要假设实际电流源的内部电阻为零，这样才能保证等效电压源的输出电压与实际电流源的输出电压一致。
2.稳定电流输出：需要保证等效电压源的输出电流稳定，不受外部负载的影响。
3.输出电压与负载之间的关系：需要建立实际电流源输出电流和等效电压源输出电压之间的关系，一般通过Ohm’s Law来描述。
3.2 将实际电压源转化为实际电流源的条件将一个实际电压源转化为一个等效的电流源需要满足以下条件：1.内部电阻趋于无穷大：需要假设实际电压源的内部电阻趋于无穷大，这样才能保证等效电流源的输出电流与实际电压源的输出电流一致。
2.稳定电压输出：需要保证等效电流源的输出电压稳定，不受外部负载的影响。
3.输出电流与负载之间的关系：需要建立实际电压源输出电压和等效电流源输出电流之间的关系，一般通过Ohm’s Law来描述。
电压源与电流源的等效变换的两个条件
电压源与电流源的等效变换的两个条件在电路中，电压源和电流源是两种常见的电源类型。
它们在电路中的作用不同，但是在某些情况下，它们可以相互转换。
这种转换称为等效变换。
本文将介绍电压源与电流源的等效变换的两个条件。
一、电压源与电流源的基本概念电压源是指在电路中提供恒定电压的元件，它的电压大小不随电路中的电流变化而变化。
电流源是指在电路中提供恒定电流的元件，它的电流大小不随电路中的电压变化而变化。
二、电压源与电流源的等效变换在某些情况下，电压源和电流源可以相互转换。
这种转换称为等效变换。
等效变换的目的是为了方便电路分析和计算。
下面将介绍电压源与电流源的等效变换的两个条件。
1. 等效电阻相等电压源和电流源的等效变换的第一个条件是等效电阻相等。
等效电阻是指在等效电路中，电源两端的电阻值。
在等效电路中，电压源和电流源的等效电阻必须相等，才能保证等效电路中的电流和电压与原电路中的电流和电压相同。
例如，下图中的电路中有一个电压源和一个电阻。
我们可以将电压源和电阻转换为等效电流源和等效电阻。
为了保持等效电路中的电流和电压与原电路中的电流和电压相同，等效电路中的等效电阻必须等于原电路中的电阻值。
2. 等效电源相同电压源和电流源的等效变换的第二个条件是等效电源相同。
等效电源是指在等效电路中，电源的电压或电流大小与原电路中的电源相同。
在等效电路中，电压源和电流源的等效电源必须相同，才能保证等效电路中的电流和电压与原电路中的电流和电压相同。
例如，下图中的电路中有一个电流源和一个电阻。
我们可以将电流源和电阻转换为等效电压源和等效电阻。
为了保持等效电路中的电流和电压与原电路中的电流和电压相同，等效电路中的等效电源必须等于原电路中的电流源的电流乘以电阻值。
三、总结电压源和电流源是电路中常见的电源类型。
在某些情况下，它们可以相互转换，这种转换称为等效变换。
电压源与电流源的等效变换的两个条件是等效电阻相等和等效电源相同。
等效电阻是指在等效电路中，电源两端的电阻值。
电工技术——电压源与电流源及其等效变换
RO +
E-
Ia
Uab
b
I' a
IS
RO'
b
(4)只要一个电动势为E的理想电压源和某个电阻R串
联的电路，都可以化为一个电流为IS 的理想电流 源和这个电阻并联的电路。
例3 将图8中的电压源转化为等效电流源，并画出等效电路。
解:
IS
VS RS
100V 47
2.13 A
内阻相等。 所以图9所示即为等效电路。
恒流源特性小结
a
I
Is
Uab R
U ab I s R
b
理想恒流源两端
可否被短路？
恒流源特性中不变的是：_______I_s _____ 恒流源特性中变化的是：_____U__a_b_____
___外__电__路__的__改__变____ 会引起 Uab 的变化。
Uab的变化可能是 ____大__小_ 的变化， 或者是 _______的变方化向。
2A 10Ω 5Ω
－
(a)
(b)
5 I2 10 5 3 1A
I1 I2 2 1 2 1A
I2
3A 10Ω 5Ω
(c)
四、受控源
受控源：电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制。
ic
ib
C
BE
ib rbe
ic= ib
三极管
独立源和非独立源的异同
相同点：两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。
Es + 20V -
R1 R3
2A
R2 1
Is
B
I2
+ _ ED
设 VB = 0，即选择节点电压方向从A到B
电压源和电流源的等效变换
1．5电压源和电流源的等效变换实际使用的电源，按其外特性，可分为电压源和电流源。
当一个电压源和一个电流源能够为同一个负载提供相同的电压、电流和功率时，这两个电源对该负载来说是等效的，可以互相置换，这种置换称为等效变换。
下面来讨论电压源和电流源的等效变换。
1．5．1 电压源在电路分析课程中，将能够向外电路提供电压的器件称为电压源。
如，电池，发电机等均是电压源。
在物理学中，电池表示成电动势E和内阻R相串联的电路模型，电池是一个典型的电压源，所以，电压源也可表示成电动势和内阻相串联的电路模型。
为了利用KVL的方便，对电压源特性进行标定时，通常不使用电动势E，而改用电压源所能输出的恒压值US，如图1-30（a）所示虚线框内部的电路。
图中电压源旁的箭头为US的参考方向。
注意： US 和E是不同性质的两个物理量，US是描述电压源所能输出的恒值电压，该值的大小与E相等，设定的参考方向与E相反。
当电压源与负载电阻RL相连时，根据KVL可得描述电压源外特性的函数式。
描述理想化电压源外特性的函数式是（1-57）由式1-57可见，理想化电压源的外特性曲线是直线，如图1-30（b）所示，图1-30（b）又称为电压源伏（U）-安（A）特性曲线。
图1-30（b）纵轴上的点，为电压源输出电流等于0的情况，相当于电压源处在开路的状态下。
当电压源开路时，电压源的输出电压U就等于US ，所以，US的值等于电压源的开路电压。
图1=30（b）横轴上的点，为电压源输出电压等于0的情况，相当于电压源处在短路的状态下（实际上这是不允许的），电压源输出电流为IS ，所以，IS称为短路电流。
计算短路电流的表达式为（1-58）U=f（I）曲线的斜率为R0，R越小，斜率越小，直线越平坦。
当R=0时，电源外特性曲线是一条平行与I轴的直线。
具有这种外特性曲线的电压源输出电压保持恒定值US，这种电压源称为理想电压源，简称恒压源。
将图1-30（a）虚线框内部电路的电阻R去掉，剩下的电路就是恒压源电路的模型。
电路分析-电压源和电流源等效变换
f
Rf
d Pf d Rf
0
时，Rf获最大功率
得 Rf = Ri
U2 Pmax 4Ri
直流电路最大功率传输定理
例2 直流电桥电路
R1
R2
I
R3
R4
US
当
R1 R3 R2 R4
即 R1R4=R2R3 时，I = 0 称R1R4=R2R3为电桥平衡条件。
利用上述关系式，可测量电阻。
二、理想电流源的串、并联 并联： 可等效成一个理想电流源 i S（ 注意参考方向）.
iS1
iSk …
iSn
iS
n
iS iSk
1
串联: 电流相同的理想电流源才能串联，并且每个电
流源的端电压不能确定。
例1
uS
iS
uS
例2
uS
iS
iS
电压源和电流源的等效变换
一、实际电压源 实际电压源，当它向外电路提供电流时，它的
i
+
uS _
+
u
iS
i +
Ri
_
Gi u _
u = uS – Ri i i = uS/Ri – u/Ri
i = iS – Gi u
等效的条件 iS= uS /Ri , Gi = 1/Ri
由电压源变换为电流源： i
Hale Waihona Puke +uS _
+ 转换
u
Ri
_
由电流源变换为电压源：
i
iS
+
转换
Gi u _
i
iS
+
Gi u _
端电压总是小于其电动势，电流越大端电压越小。
电压源电流源等效变换
电压源电流源等效变换
内容:
电压源和电流源是两种基本的电源形式。
在电路分析中,有时需要将一种电源形式变换为另一种形式,这称为电压源电流源的等效变换。
电压源到电流源的等效变换方法是:
1. 确定电压源的电压U和内阻R
2. 用电流源替代电压源,电流源电流值为I=U/R
3. 并联一个与原电压源内阻R相同的电阻
电流源到电压源的等效变换方法是:
1. 确定电流源的电流I
2. 用电压源替代电流源,电压源电压值为U=I*R
3. 串联一个电阻R
通过电压源电流源的等效变换,可以将含有电压源的电路变换为仅含电流源的电路,或者将含有电流源的电路变换为仅含电压源的电路,从而简化电路分析。
掌握电压源电流源等效变换的方法,是进行电路分析的重要工具。
电压源与电流源的等效变换原则.
–
电压源
I U+
0
U Uo=E
IS
R0
R0 U
RL
–
0
电流源
对外电路来说, 电压源和电流源可以互相等效
IS
E Ro
I
E IS Ro I
I
+
E
+
– R0
U
RL
–
I
U+
IS
R0
R0 U
RL
–
电压源
电流源
由图a： U = E－ IR0
等效变换条件:
E– IR0
电流源
无内阻的电流源即理想电流源
输出电流恒定
U L I s RL
输出电压由外电路RL决定
u
UL
Is i 伏安特性
有内阻的电流源即实际电流源 输出电压和电流均 随RL而定
u UL
伏安特性 i
电压源与电流源的等效变换
实际电压源与实际电流源I 的端口处具有相同的伏安特性:
+
U
E-
+
U
RL
Uo=E
R0
电路基础
电压源与电流源的等效变换原则
+ E_
+ ER0
电I 压源
+ U _
无内阻的电压源即是理想电压源
RL 输出电压恒定, 即U≡E 输出电流由外电路RL 而定
u UL
i
伏安特性
I + U –
有内阻的电压源即是实际电压源
输出电压
RL
U = E – IRo
不再恒定！
u UL
i
伏安特性
若 R0<< RL ，U E ，可近似认为是理想电压源。
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V
COM
RL（W） 0 U（V）
I（mA）
200
400
600
800
1000 2000 3000
8
4．测定实际电流源的外特性
万用表直流毫安挡
mA
COM
IS 10mA
测流孔
Ro
RL
1KW
万用表直流电压挡
V
COM
RL（W） 0 U（V）
I（mA）
200
400
600
800
1000 2000 3000
9
5.测定电源等效变换的条件
Us为＋12V直流稳压电源。
RL为可调电阻箱，调节RL， 令其阻值由大至小变化，记
录
两
表
的
读
数
。+ US
12V -
测流孔
R1
200W
RL
万用表直流电压挡
V
COM
RL（W） U（V）
I（mA）
2000 1500 1000 800 500 300 200
6
２．测定实际电压源的外特性
Us与R０组成实际电压源。 RL为可调电阻箱，调节RL， 令其阻值由大至小变化，记
使两表的读数与(a)时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条
件的正确性。
10
五、实验注意事项
1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流 源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电 压不可超过20伏，负载更不可开路。
2. 换接线路时，必须关闭电源开关。 3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。
联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。
3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电
压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想
的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则
可用一个理想电流源Is与一电导 Ro 相并联的给合来表示。
3
如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供出同样 大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具 有相同的外特性。
行于I轴的直线。
一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理
想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻
值）而变。
2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）
不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一
个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并
11
六、实验报告
1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳 各类电源的特性。
2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。 3. 心得体会及其他。
12
一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：
电压源变换为电流源：
IS
US Ro
, Ro
Ro
电流源变换为电压源： U S I S Ro , Ro Ro
+ US
-
Ro
+ I
U
RL
IS
US RO
, RO
RO
IS R o
US IS RO , RO RO
-
+I U RL -
4
三、实验设备
万用表直流毫安挡
mA
COM
万用表直流电压挡
V
COM
+
US
测流孔
12V
-
510W
IS
Ro 120W
（a）
万用表直流毫安挡
mA
COM
万用表直流电压挡
V
COM
Ro 120W
510W
（b）
先按图（a）线路接线，记录线路中两表的读数。然后利用图(a)
中右侧的元件和仪表，按图 (b)接线。调节恒流源的输出电流IS，
电压源与电流源的等效变换
1
一、实验目的
1.掌握电源外特性的测试方法。 2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。
2
二、原理说明
1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。
故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负
载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平
序号
名称
型号与规格
1 可调直流稳压电源 0~30V
数量 二路
备注
2 可调直流恒流源
0~500mA
3
指针式万用表 MF-14或其他
4
数字式万用表
1 1 自备
5 直流电路实验箱
1
HE-12A
6
可调电阻箱
0~99999.9Ω
1
5
四、实验内容
1．测定直流稳压电源（理想电压源）的外特性
万用表直流毫安挡
mA
COM
录两表的读数。
万用表直流毫安挡
mA
COM
+ US 12V
-
Ro 120W
测流孔
R1
200W
RL
万பைடு நூலகம்表直流电压挡
V
COM
RL（W） U（V）
I（mA）
2000 1500 1000 800 500 300 200
7
3．测定理想电流源的外特性
万用表直流毫安挡
mA
COM
IS 10mA
测流孔
RL
万用表直流电压挡