电路中的非理想电流源与电压源
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
电路基础-电压源和电流源-受控源-基尔霍夫定律
电路基础-电压源和电流源-受控源-基尔霍夫定律————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2第一章电路模型和基尔霍夫定律3讲授板书1、掌握电压源、电流源的概念、用法及特性；2、熟悉受控源的用法；3、掌握基尔霍夫定律的应用。
1、电压源、电流源用法及特性2、基尔霍夫定律的应用受控源的概念及用法1. 组织教学 5分钟3. 讲授新课70分钟1）电压源及电流源25 2）受控源15 3）基尔霍夫定律302. 复习旧课5分钟电路元件特性4.巩固新课5分钟5.布置作业5分钟34一、学时：2二、班级：06电气工程（本）/06数控技术（本）三、教学内容：[讲授新课]：第一章电路模型和电路定律（电压源和电流源的概念及特点受控源的概念及分类基尔霍夫定律）§1－8电源元件(independent source)1. 理想电压源1）定义：其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，且电压值与流过它的电流i 无关的元件叫理想电压源。
2）电路符号3）理想电压源的电压、电流关系(1)电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。
(2)通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。
伏安关系曲线如下图示：实际电流源可由稳流电子设备产生，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。
4）电压源的功率在电压、电流的非关联参考方向下；P = us i56物理意义：电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功电源发出功率。
例1－3图示电路，当电阻R 在0～∞之间变化时，求电流的变化范围和电压源发出的功率的变化。
解：（1）当电阻为R 时，流经电压源的电流为： 电源发出的功率为：表明当电阻由小变大，电流则由大变小，电源发出的功率也由大变小。
（2）当，则（3）当，则由此例可以看出：理想电压源的电流随外部电路变化。
电路中的电流源与电压源分析
电路中的电流源与电压源分析电路中的电流源和电压源是电子电路中常用的两种基本元件，它们在电路设计和分析中起着重要的作用。
本文将对电流源和电压源的特性、工作原理以及在电路中的应用进行详细分析。
1. 电流源的特性与原理电流源是一种能够输出稳定电流的电子元件。
在电路中，电流源可以看作是恒定电流的产生器，其输出电流与外部负载无关。
电流源分为理想电流源和实际电流源两种类型。
1.1 理想电流源理想电流源是指输出电流恒定、不受外部电路影响的电源。
其特点如下：（1）输出电流为恒定值，不受负载变化的影响；（2）内部电阻为无穷大，不消耗能量；（3）输出电压可以根据负载的需要自动调整。
1.2 实际电流源实际电流源与理想电流源相比，会受到一定的限制和影响，其特点包括：（1）输出电流有一定的波动，受负载变化的影响；（2）内部存在一定的电阻，会产生能量损失；（3）输出电压与负载的连接方式有关，需要通过外部元件进行调整。
2. 电压源的特性与原理电压源是一种能够输出固定电压的电子元件，它可以看作是恒定电压的发生器。
在电路分析中，电压源是非常常见的电路元件。
电压源可以分为理想电压源和实际电压源两种类型。
2.1 理想电压源理想电压源是指输出电压稳定、不受外部电路影响的电源。
其特点如下：（1）输出电压为恒定值，不受负载变化的影响；（2）内部电阻为零，不消耗能量；（3）输出电流可以根据负载的需要自动调整。
2.2 实际电压源实际电压源与理想电压源相比，存在一定的限制和影响，其特点包括：（1）输出电压有一定的波动，受负载变化的影响；（2）内部存在一定的电阻，会产生能量损失；（3）输出电流与负载的连接方式有关，需要通过外部元件进行调整。
3. 电流源与电压源的应用电流源和电压源在电路设计和分析中有广泛的应用，下面将介绍它们在不同电路中的具体应用。
3.1 电流源的应用电流源主要应用于需要恒定电流的电路中，例如：（1）电流源在恒流驱动电路中起到稳定输出电流的作用；（2）电流源在放大电路中作为驱动源，提供恒定的电流信号；（3）电流源在稳压电路中通过与负载相连，确保负载得到稳定的电流。
电路的暂态分析
电路的暂态分析电路的暂态分析指的是对电路在瞬间输入或变化时的瞬态响应进行分析。
在电路设计、故障诊断等领域都有着广泛的应用。
本文将从理论模型、暂态响应的特点以及常见的分析方法三个方面来介绍电路的暂态分析。
理论模型在进行电路的暂态分析前，需要先建立电路的理论模型。
这包括对电路的电学特性进行建模以及对电路元件的特性进行分析。
电学特性模型电路的电学特性主要包括电阻、电容、电感等基本元件的特性。
其中，电阻和电容的特性模型比较简单，可以用欧姆定律和电容充放电公式进行描述。
而对于电感元件，需要利用基尔霍夫电压定律以及利用长度为l的线圈的感性L和匝数n之间的关系公式来进行描述。
在建立电路理论模型时，还需要考虑电源特性以及信号源电压的特性。
其中，电源特性可以用理想电压源或者理想电流源进行模拟；而对于实际应用中的非理想电源，需要通过实验或者仿真获取其精确的电源特性。
元件特性分析在进行电路暂态分析时，还需要考虑不同元件的特性。
例如，对于电容元件，如果其充放电速度过快，可能会导致电容器击穿或者损坏。
而对于电感元件，由于其自身存在的电感作用，可能会对电路的瞬态响应产生影响。
因此，在电路模型建立时，需要充分考虑每个元件的特性，以便更准确地描述和分析电路。
暂态响应的特点对于电路来说，其暂态响应有着以下几个特点：瞬时响应在电路遭受瞬间输入或变化时，电路会出现瞬时响应。
在瞬间输入或变化后，电路各元件的电压和电流瞬间变化，并在一定时间内达到最终稳定状态。
频率响应与频率响应不同的是，瞬态响应表示电路在瞬间输入或变化后的响应。
在瞬间输入或变化后，电路会出现瞬变，一般在几个时间常数内达到最终稳态。
这个过程可以看做是一个低通滤波器，对于高频信号的衰减比较快。
强迫响应强迫响应是指电路的强制响应，是由于电路中有源元件的作用产生的响应。
强迫响应是由电路中的输入信号和有源元件共同确定的。
常见的分析方法在进行电路暂态响应的分析时，有多种方法可供选择。
电路基础1-6电压源与电流源
RS
2）外特性(VAR) uS u
u = us – iRS
输出电流 i 一定时，RS 越 RSi 大，输出电压 u 越小。 RS一定时，输出电流 i 越 大， 输出电压 u 越小。
o
i
RS : 电源内阻,一般很小。
2.理想电流源
定义
电路符号
其输出电流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。 直流电流源的 iS 伏安关系 _ + u
§ 1-6 电压源和电流源
一、理想电压源 (Voltage Source)
定义
是一个有源二端元件，其端电压在任意瞬时与其端 电流无关：或者恒定不变（直流情况），或者按照某一 固有函数规律随时间而变化。 电路符号：
a
＋ uS US －
+ US –
b
+ – US 为恒定电压源或直流电压源
a
b
时，有时用此图形符号
发出功率，起电源作用
+
u
_
u
_
上 页 下 页
例
解
计算图示电路各元件的功率
i iS 2A
+
5V u
u 5V
P2 A iS u 2 5 10 W
发出
P5V uS i 5 (2) 10 W 吸收
满足：P（发）＝P（吸）
返 回
+
_
i
2A
上 页
下 页
实际电源
氢氧燃料电池示意图
返 回 上 页 下 页
3. 太阳能电池（光能电源）
一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到P-N结上， 形成一个从N区流向P区的电流。约 11%的光能转变为电 能，故常用太阳能电池板。 一个50cm2太阳能电池的电动势0.6V,电流0.1A
1-4 电压源和电流源
I 电 流 源 模 型 IS
I
I
+
R0I U
RL
U 0 电流源模型的外特性 U 0 理想电流源的外特性
_
实际电流源的内阻总是有限值，因此当负载增大时， 内阻上分配的电流必定增加，从而造成输出电流随负载的 增大而减小。即实际电流源的外特性也是一条稍微向下倾 斜的直线。
问题与讨论
+
10V － 2A
I
2
I=?
哪个答 案对？
10 I 5A 2 10 I 27A 2 10 4 I 3A 2
? ? ?
高等教育出版社
电工技术基础与技能
【课堂小结】 1.电压源 2.电流源 3.电压源与电流源的等效变换 【课后作业】
“学习辅导与练习”同步训练中的3.7
若电源内阻r ＝，输出电流I＝IS，电源始终输出恒定的电流IS。 把内阻r ＝的电流源叫做理想电流源或恒流源，其电路模型如图（b） 所示。 实际上，理想电流源是不存在的，因为电源内阻不可能为无穷大。
高等教育出版社
电工技术基础与技能
【例1】如图（a）所示为一个实际的电压源模型，已知E＝6V，r＝2， 试通过等效变换的方法将其转换成相应的电流源模型，并标出相应的 参数IS和r。
第四节 电源的模型 1.4 电压源与电流源
电压源 实际电压源 理想电压源 电压源 与电流源 实际电流源 电流源
知 识 分 布 网 络
理想电流源
电压源与电流源等效变换 （重点）
高等教育出版社
电工技术基础与技能
【学习目标】
1.了解电压源与电流源的概念。 2.知道实际电源的电路模型。
实验四 电压源与电流源的等效变换
实验四 电压源与电流源的等效变换一、实验目的1.掌握电压源与电流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。
二、原理说明1.能向外电路输送定值电压的装置被称为电压源。
理想电压源的内阻为零，其输出电压值与流过它的电流的大小和方向无关，即不随负载电流而变；流过它的电流是由定值电压和外电路共同决定的。
它的外特性即伏安特性U ＝f(I)是一条平行于I 轴的直线。
而具有一定内阻值的非理想电压源，其端电压不再如理想电压源一样总是恒定值了，而是随负载电流的增加而有所下降。
一个质量高的直流稳压电源，具有很小的内阻，故在一定的电流范围内，可将它视为一个理想的电压源。
非理想电压源的电路模型是由理想电压源Us 和内阻Rs 串联构成的，如图4-1所示，其输出电压U ＝Us —I Rs2.能向外电路输送定值电流的装置被称为电流源。
理想电流源的内阻为无穷大，其输出电流与其端电压无关，即不随负载电压而变；电流源两端的电压值是由定值电流Is 和外电路共同决定的。
它的伏安特性I ＝f(U)是一条平行于U 轴的直线。
对于非理想的电流源，因其内阻值不是无穷大，输出电流不再是恒定值，而是随负载端电压的增加有所下降。
一个质量高的恒流源其内阻值做得很大，在一定的电压范围内，可将它视为一个理想的电流源。
非理想电流源的电路模型是由理想电流源Is 和内阻Rs 并联构成的，如图4-2 所示，其输出电流I=LR Rs IsRs .3.一个实际的电源，就其外部特性而言，即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g o 相并联的给合来表示，若它们向同样大小的负载提供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。
一个非理想电压源与一个非理想电流源等效变换的条件为Is ＝Us / Ro ， g o ＝1 / Ro 或 Us ＝Is / g o ， Ro ＝1 / g o 序号名 称型号与规格数量备 注图4-1 电压源的电路模型 图4-2电流源的电路模型1 可调直流稳压电源0-30V 1 RTDG-12 可调直流恒流源0-500mA 1 RTDG-13 直流数字电压表 1 RTT014 直流数字毫安表 1 RTT015 万用表MF-30 1 另备6 电阻器51Ω,1kΩ,200Ω各1 RTDG-087 可调电阻箱0-99999.9Ω 1 RTDG-08四、实验内容与步骤1.测定直流稳压电源（理想）与非理想电压源的外特性(1)按图4-1接线，令内阻Rs=0，直流稳压电源Es作为理想电压源，调Us=6V，改变负载电阻R L，令其阻值由大至小变化，将电压表和电流表的读数记入表4-1中。
1.9电路模型的概念及电流源、电压源
R'O
U'ab
b
等效互换的条件：对外的电压电流相等。
I = I' Uab = U'ab
第9页
电工与电子技术
电压源
I a
RO +
Uab
US -
b
等效互换公式
Is
US Ro
Ro Ro
Is
U S I s Ro Ro Ro
肥西金桥职高
电流源
I'
a
U'ab
R‘o
b
第10页
电工与电子技术
第3页
电工与电子技术
一.电路模型
肥西金桥职高
电路模型——足以反映实际电路中电工设备和器件（实际部件） 的电磁性能的理想电路元件或它们的组合。
理想电路元件——抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性，反 映其电磁性能共性的电路模型的最小单元。
发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分为： （1）消耗电能； （2）供给电能； （3）储存电场能量； （4）储存磁场能量
电工与电子技术
肥西金桥职高
安徽省肥西金桥高级职业中学
第1页
电工与电子技术
肥西金桥职高
一.电路模型
二.理想电源的模型 1.理想电压源---恒压源 2.实际电压源 3.理想电流源---恒流源 4.实际电流源模型 5.电压源和电流源的等效变换
第2页
电工与电子技术
复习：
1.什么是叠加定理？
肥西金桥职高
2.应用叠加定理时，应注意哪些问题？
＋
0Байду номын сангаас
I
－US
理想电压源的外特性
理想电压源内阻为零，因此输出电压 恒定；
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电路中的非理想电流源与电压源电路中，电流源和电压源是非常重要的元件。
在理想条件下，电流
源会恒定地提供一个稳定的电流，而电压源则会恒定地提供一个稳定
的电压。
然而，在实际应用中，电流源和电压源往往并非完全理想，
存在一定的非理想性。
一、非理想电流源
在电路中，非理想电流源与理想电流源的最大区别在于输出电流的
波动性。
理想电流源提供的电流几乎是完全稳定的，输出波动非常小，而非理想电流源则受到一些因素的影响，会导致输出电流不稳定。
首先，非理想电流源受到内部电阻的影响。
所有电流源都有一个内
部电阻，在非理想情况下，内部电阻会导致输出电流随着外部负载的
变化而发生波动。
内部电阻的大小决定了非理想电流源的稳定性，内
部电阻越大，输出的电流就越不稳定。
其次，非理想电流源还会受到温度的影响。
随着温度的变化，电流
源的输出电流也会发生变化。
这是因为温度对电阻的影响，当温度升
高时，电阻会增加，从而影响输出电流的稳定性。
因此，在设计电路时，需要考虑温度对非理想电流源的影响，并采取相应的措施来保证
输出电流的稳定性。
另外，非理想电流源还可能受到电源电压的波动的影响。
当电源电
压出现波动时，非理想电流源的输出电流也会随之波动。
这是因为非
理想电流源无法完全将电源电压的变化完全隔离，电源电压的波动会
通过内部电阻传递到输出电流上。
二、非理想电压源
同样地，非理想电压源与理想电压源的最大区别在于输出电压的波
动性。
在实际应用中，非理想电压源也受到一些因素的影响，无法提
供完全稳定的电压输出。
首先，非理想电压源受到内部电阻的影响。
正如非理想电流源一样，电压源也有内部电阻。
内部电阻会导致输出电压随着外部负载的变化
发生波动。
内部电阻越大，输出的电压波动越明显。
其次，非理想电压源会受到温度的影响。
温度对电源的电压稳定性
有很大影响。
当温度升高时，电压源的输出电压会下降，而温度下降时，输出电压会上升。
因此，在设计电路时，需要考虑温度对非理想
电压源的影响，确保输出电压的稳定性。
此外，非理想电压源还可能受到电源电流的波动的影响。
当电源电
流发生波动时，非理想电压源的输出电压也会随之波动。
这是因为非
理想电压源无法完全将电源电流的变化隔离，电源电流的波动会通过
内部电阻传递到输出电压上。
综上所述，电路中的非理想电流源与电压源的存在是无法避免的。
它们在实际应用中会受到内部电阻、温度和电源电压的波动等因素的
影响，导致输出电流或电压的波动。
因此，在设计电路时，需要考虑
非理想电流源和电压源的特性，选择合适的元件和采取相应的补偿措施，以保证电路的正常运行和稳定性。