2-7电压源和电流源的等效变换
电压源与电流源的等效变换原则汇总
– 电流源 0
E IS Ro I
E IS Ro I
对外电路来说, 电压源和电流源可以互相等效
I + E R0 电压源 由图a： U = E－ IR0 E = ISR0 等效变换条件:
I RL IS R0 U R0
–
+ U –
+
U – RL
电流源
由图b： U = ISR0 – IR0
E IS R0
电路基础
电压源与电流源的等效变换原则
电压源 I
+ E _ + 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
有内阻的电压源即是实际电压源 RL
u
UL
i
伏安特性
I + E + U
输出电压
U = E – I Ro
UL
u
R0
–
பைடு நூலகம்
不再恒定！ 伏安特性 若 R0<< RL ，U E ，可近似认为是理想电压源。
i
电流源
无内阻的电流源即理想电流源 输出电流恒定
输出电压由外电路RL决定
u
U L I s RL
UL
Is 伏安特性
UL
i
u
i
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
伏安特性
电压源与电流源的等效变换
实际电压源与实际电流源的端口处具有相同的伏安特性: I U + + Uo=E E RL U R0 – 0 电压源 I U Uo=E U + R0 U IS R0 RL
电压源与电流源及其等效转换
Rd R1 // R2 // R3
U 4 I S R4
Ud U4 I 0.2 A Rd R 5 R 4
24
解：计算恒流源 IS 功率
+ U1 + U3 -
I + UIs IS=3A –
R1
R2
R3
R5 R4 I4
R4=4 I= – 0.2A
Is
I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8A UR4 = I4 R4 =2.8×4=11.2V
12
注意
• 1、只有电压相等的电压源才可以允许并联，只有 电流相等的电流源才允许串联。 • 2、一个电压源与若干电路元件并联，对外仍等效 为一个电压源，即与电压源并联的元件在等效过 程中视为开路。 • 3、一个电流源与若干电路元件串联，对外仍等效 为一个电流源，即与电流源串联的元件在等效过 程中视为短路。
电流源 理 想 电 流 源
I IS R0 U R0 U － + RL
电流源模型 由上图电路可得: I
O
IS
电流源的伏安特性
U I IS R0 若 R0 = 理想电流源 : I IS
7
若 R0 >>RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。
理想电流源（恒流源) I IS
+ U _ RL
可以变换
注意事项：
① 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 对电源内部则是不等效的。
例：当RL= 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率， 而电流源的内阻 R0 中则损耗功率。
② 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。
I – US + R0
I
电压源与电流源的等效变换实验报告
电压源与电流源的等效变换实验报告示例文章篇一：《电压源与电流源的等效变换实验报告》嘿！同学们，今天我要跟你们讲讲我做的那个超级有趣又有点难搞的电压源与电流源的等效变换实验！实验开始前，老师把我们分成了小组，我和我的好朋友小明、小红一组。
我们一到实验室，就看到桌子上摆满了各种各样的仪器，有电源、电阻、电流表、电压表，就像一个神秘的宝库等着我们去探索。
我们先按照老师的指导连接电路。
这可不像搭积木那么简单！我们小心翼翼地摆弄着电线，生怕接错了。
我一边弄一边嘟囔：“这电线怎么这么不听话，老跟我作对！”小明在旁边笑着说：“别着急，咱们慢慢来，肯定能成功！”好不容易把电路接好了，接下来就是测量数据啦。
当我打开电源开关的那一刻，心里紧张得要命，就像揣了一只小兔子，砰砰直跳。
我眼睛紧紧盯着电流表和电压表，生怕错过了任何一个数字。
可是，第一次测量的数据好像不太对劲。
“哎呀，这是怎么回事？”我忍不住叫了起来。
小红安慰我说：“别慌，咱们再检查检查电路是不是哪里出问题了。
”于是，我们又仔仔细细地检查了一遍电路，发现原来是有一个电阻接错了位置。
重新调整好之后，再次测量，这次的数据终于正常啦！我们高兴得差点跳起来。
在实验过程中，我们发现电压源和电流源就像两个性格不同的小伙伴。
电压源就像一个大力士，总是能提供稳定的力量（电压）；而电流源呢，则像一个短跑健将，能迅速地输出强大的电流。
我们不断地改变电阻的大小，观察着电流和电压的变化，就好像在指挥一场精彩的表演。
有时候电流会突然增大，就像火箭一样飙升；有时候电压又会突然下降，就像泄了气的皮球。
这感觉太神奇啦！经过多次测量和计算，我们终于得出了结论：在一定条件下，电压源和电流源是可以等效变换的。
这就好比一个人可以换不同的衣服，但本质还是那个人。
这次实验让我深刻地理解了电压源和电流源的概念，也让我明白了做实验要有耐心，要细心，更要有团队合作精神。
不然，一个人可搞不定这么复杂的实验！同学们，你们说，科学实验是不是特别有趣，特别能让人长知识？我觉得呀，只要我们勇于探索，就能在科学的海洋里发现更多的宝藏！示例文章篇二：哎呀呀！今天我要跟你们讲讲我们做的那个超级有趣的电压源与电流源的等效变换实验！一进实验室，我就看到桌子上摆满了各种各样的仪器，我的心都激动得怦怦直跳啦！老师在前面给我们讲解实验步骤的时候，我眼睛都不敢眨一下，生怕错过了什么重要的信息。
电压源电流源等效变换的条件
电压源和电流源是电路中常见的两种信号源。
等效变换是指将一个电路中的电压源转换为等效的电流源，或将一个电路中的电流源转换为等效的电压源。
下面是电压源和电流源等效变换的条件：
电压源转换为电流源的条件：
在电压源的两个端口之间串联一个合适的电阻。
确保串联电阻的阻值足够大，使得在电压源的两个端口上产生的电压降可以忽略不计。
电压源的内部电阻（如果存在）应足够小，以确保大部分电压都能通过串联电阻传递给负载。
电流源转换为电压源的条件：
在电流源的两个端口之间并联一个合适的电阻。
确保并联电阻的阻值足够大，使得通过并联电阻的电流可以忽略不计。
电流源的内部电阻（如果存在）应足够大，以确保大部分电流都能通过并联电阻传递给负载。
需要注意的是，等效变换只在某些特定条件下成立，而在其他情况下可能不适用。
此外，等效变换只适用于线性电路，对于非线性电路不适用。
通过电压源和电流源的等效变换，可以更方便地分析和计算电路。
这种等效变换常用于电路分析和设计中，以便更好地理解电路行为和性能。
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。
电路实验报告-电压源和电流源的等效变换-20210221
电路实验报告-电压源和电流源的等效变换-20210221 《电路与模电》实验报告实验题目：电压源与电流源的等效变换姓名：学号：实验时间：实验地点：指导老师：班级：装订线一、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。
二、实验原理1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，其内阻很小。
故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即认为输出电压不随负载电流而变，其伏安特性V＝f(I)是一条平行于I轴的直线。
同样，一个实际的恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。
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与稳压源相串联来摸拟一个实际的电压源，用一个大电阻与恒流源并联来模拟实际的电流源。
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ES与一个电阻R0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g0相并联的组合来表示。
若它们能向同样的负载提供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，它们具有相同的外特性。
一个电压源与一个电流源等效变换的条件为: 图3－1 电压源与电流源的等效变换IS?USR0,g0?1R0,或US?ISR0,R0?1g0IIS=US/R0,g0＝1/R0IRLUS=ISR0,R0＝1/g0+US_R0 U+IS_g0URL三、实验内容1. 测定直流稳压电源与电压源的外特性(1) 按图3－2接线，US为＋6V直流稳压电源，R1=200Ω，R2=470Ω。
调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数于表3－1。
图3－2 直流稳压电源的外特性测量表3－1 直流稳压电源的外特性测量数据R2 U I ∞ 500 400 300 200 100 0 I+mA_+US_6VR1V200ΩR2470Ω电流单位：电压单位：电阻单位：Ω(2) 按图3－3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的数据于3－2。
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. 了解电路等效原理；2. 学会电路变换的方法；4. 探究电路等效变化对电路参数的影响。
二、实验原理电路等效原理是指在电路中，若有两个电路具有相同的端点电压和电流，则这两个电路等效。
电路等效原理使得电路分析的计算变得更加简洁、直观。
电路变换是指通过等效变换，将电路简化为更为简单的电路，从而使得电路分析更加简单和直观。
电路变换的方法主要有：（1）串、并联变换在串联电路中，把两个元件并联起来等效，即两个电阻并联后其电阻之和等于两者串联之和的倒数，即$${{1}\over{R_{eq}}}={{1}\over{R_1}}+{{1}\over{R_2}}$$$$R_{eq}=R_1+R_2$$（2）电压、电流源相互转换电压源可以理解为将电荷推动到某个位置的装置，而电流源可以理解为将电荷注入到电路中的装置。
因此，电压源和电流源可以通过等效变换来相互转换。
将电压源等效为电流源，其电流为$$I={{U}\over{R}}$$$$U=IR$$三、实验内容（1）将如图1所示的两个电阻串联，求其等效电阻。
（3）搭建如图3所示的串、并联电路，在不改变总电阻的条件下，将其等效为只含一个电阻的电路。
（2）将如图5所示的电流源等效为电压源。
四、实验器材数字万用表、电阻箱、实验台、导线等。
五、实验步骤（1）按照图1，搭建两个电阻串联的电路，分别测量两个电阻的值。
（2）通过串联电路等效公式计算出等效电阻。
（6）通过等效变换，将其等效为只含一个电阻的电路。
（5）按照图6，搭建电路，将其中的电压源等效为电流源，并测量电流的值。
六、实验数据处理（1）电路1中的电阻为10 Ω，电路2中的电阻为15 Ω，故两个电阻串联后的等效电阻为$$R=10+15=25 Ω$$化简得因此，将具有等效作用的两个电阻并联后，电路中的电阻为${{150}\over{7}} Ω$。
（1）电压源的电压为10 V，电阻R的值为10 Ω，故$$U=IR=1\times 15=15 V$$七、误差分析在实际测量时，由于电路和器材的一些不可避免的误差，实验结果可能与理论值存在一些差异。
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。
简述电压源与电流源的等效变换方法
电压源与电流源是电路中常见的两种基本元件，它们分别以恒定的电压和恒定的电流来驱动电路。
在电路分析和设计中，经常需要将电压源转换为等效的电流源，或将电流源转换为等效的电压源，以便更方便地进行电路分析和计算。
下面将分别介绍电压源与电流源的等效变换方法。
一、将电压源转换为等效的电流源1. 理论基础电压源的等效电流源转换是基于欧姆定律进行的。
根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻，即I=V/R。
我们可以将电压源转换为等效的电流源，通过在电压源的正负端并联一个等效电阻，使得该电阻上的电流等于电压源的电压除以电阻值。
2. 转换公式电压源转换为等效电流源的公式为：I=V/R，其中I为等效电流源的输出电流，V为电压源的电压，R为等效电流源的电阻。
3. 举例说明假设有一个5V的电压源，需要将其转换为等效的电流源。
如果我们希望等效电流源的输出电流为1A，那么根据公式I=V/R，可得等效电阻R=V/I=5Ω。
我们可以在电压源的正负端并联一个5Ω的电阻，即可将电压源转换为等效的电流源。
二、将电流源转换为等效的电压源1. 理论基础电流源的等效电压源转换同样是基于欧姆定律进行的。
根据欧姆定律，电压等于电流乘以电阻，即V=IR。
我们可以将电流源转换为等效的电压源，通过在电流源的两端串联一个等效电压源，使得该电压等于电流源的电流乘以电阻值。
2. 转换公式电流源转换为等效电压源的公式为：V=IR，其中V为等效电压源的输出电压，I为电流源的电流，R为等效电压源的电阻。
3. 举例说明假设有一个2A的电流源，需要将其转换为等效的电压源。
如果我们希望等效电压源的输出电压为10V，那么根据公式V=IR，可得等效电阻R=V/I=5Ω。
我们可以在电流源的两端串联一个10V的电压源，并在其正负端串联一个5Ω的电阻，即可将电流源转换为等效的电压源。
电压源与电流源的等效变换方法可以在电路分析和设计中起到重要的作用。
通过合理应用这些方法，可以使得电路分析更加简便和直观，为电路设计提供重要的参考依据。
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2.理想电流源内阻 的电流源称为理想电流源，又称恒流源。如图2.33所示。它对外供电电流稳定不变，对外供电电流的大小取决于负载电阻 的大小。
三、电压源与电流源的等效变换
1.电压源和电流源等效变换的含义：
一电压源与一电流源互相变换后对同一负载供电性能不变称为这两个电压源和电流源的等效变换。
电压源的供电特性是电源的端电压随输出电流的增大而减小
2．理想电压源
内阻 =0的电压源称为理想电压源，又称恒压源。
二、电流源
1.电流源它用一个恒定电流 与内阻 并联表示的电源叫电流源。
电流源的供电特性是输出电流随内阻的增大而减小。
2.理想电流源内阻 的电流源称为理想电流源，又称恒流源。
三、电压源与电流源的等效变换
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自动化51201
课题：第二章直流电路§2.7电压源与电流源的等效变换
教学目的要求：1.建立电压源和电流源的概念
2.掌握电压源与电流源的等效变换
教学重点、难点：
重点：电压源、理想电压源，电流源、理想电流源；电压源与电流源等效变换
难点：1.理解电压源与电流源等效变换的条件
可见，电压源的供电特性是电源的端电压随输出电流的增大而减小。电压源的内阻 越小，它对外供电就越稳定。故电压源的内阻 越小越好。
2．理想电压源
内阻 =0的电压源称为理想电压源，又称恒压源。如图2.31所示。它对外供电电压稳定不变，对外供电电流的大小取决于负载ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻 的大小。理想电压源不允许短路，否则电压源的输出电流为无穷大。
【例2－10】图2.34所示电路中，E1=18V，E2=9V，R1= R2=1Ω，R3=4Ω，试用电源变换的方法求示电路中 支路的电流
解将电压源等效变换如图所示
课堂小结：
1.用一个恒定的电动势E与内阻 串联表示的电源称为电压源，内阻 =0的电压源称为理想电压源；用一个恒定的电流 与内阻 并联表示的电源称为电流源，内阻 的电流源称为理想电流源。
讲授新课：§2-7 电压源与电流源的等效变换
一、电压源：具有较低内阻的电源输出的电压较为恒定，常用电压源来表征。
1.电压源：用一个恒定的电动势 (E)与内阻 串联表示的电源叫电压源，符号如图2.30所示。
它以输出电压的形式向负载供电，输出电压（电源的端电压）U总是小于它的恒定的电动势E。电源的端电压U、电动势E和内阻 之间有如下关系：
布置作业：习题册P30§2-7 一、二、三
讲解
本课重点也是难点，着重讲解
例题分析及时巩固
分析讲解过程中注意调动学生的积极性
【例2-9】试将图2-36a中的电压源转换为电流源，将图2-36b中的电流源转换为电压源。
图2-36
解：（1）将电压源转换为电流源
，内阻不变
电流源电流的参考方向与电压源正负极参考方向一致
（2）将电流源转换为电压源
，内阻不变
电压源正负极参考方向与电流源电流的参考方向一致
用电压源和电流源的等效变换可以求解复杂的电路。其优点是不用求解方程组，缺点是电压源和电流源的等效变换过程中一般要画较多的等效电路图。
2.应用电压源和电流源等效变换求解复杂直流电路
授课方法：讲授、启发、练习
教学参考及教具（含多媒体教学设备）：
《电工基础课教学参考书》中国劳动社会保障出版社
授课执行情况及分析：
板书设计或授课提纲
§2-7 电压源与电流源的等效变换
一、电压源
1.电压源：用一个恒定的电动势 (E)与内阻 串联表示的电源叫电压源
2.电压源和电流源等效变换的条件：
电压源与一电流源要能相互等效，则首先必须是它们提供给负载的电压一样、内阻相等、电流相等，
即：①电流源的恒定电流等于电压源的短路电流；
②电压源和电流源的内阻相等。
③电压源的电动势E的方向与电流源恒定电流IS的方向必须保持一致。
因理想电压源内阻为0，而理想电流源内阻为无穷大，不能满足 故理想电压源与理想电流源不能等效变换。
1.电压源和电流源等效变换的含义：
一电压源与一电流源互相变换后对同一负载供电性能不变称为这两个电压源和电流源的等效变换。
2.电压源和电流源等效变换的条件：
例2-9
例2-10
教学内容
备注
复习提问：1.电路有哪几部分组成？
2.电源的作用是什么？负载的作用是什么？
导入新课：我们知道,电源是电路的组成部分，电源的作用是给电路提供电压、电流、电能。电源对于负载来说，可以看成是电压的提供者，也可以看成是电流的提供者。本次课学习两种电源模型（电压源、电流源），以及两种电源模型之间的相互等效变换的方法。
2.实际电压源与实际电流源可以等效变换，等效变换的条件是：
①电流源的恒定电流等于电压源的短路电流；
②电压源和电流源的内阻相等；
③电压源的电动势E的方向与电流源恒定电流IS的方向必须保持一致。
3.等效指的是外部等效，内部并不等效。理想电压源与理想电流源不能等效变换。
4.分析电路时可不考虑与理想电压源并联的电路元件，可短接与理想电流源串联的电路元件。
理想电压源实际上并不存在。当电压源内阻小到可以忽略不计时，即可视为理想电压源。
二、电流源：具有较高内阻的电源输出的电流较为恒定，常用电流源来表征。
1.电流源它用一个恒定电流 与内阻 并联表示的电源叫电流源。如图2.32所示。
电流源向负载R输出电流时，如图2.33所示，它输出的电流I与电流源的恒定电流 、输出电压U、输出之间的关系是：