电路基础原理电路中的电流源与电压源
电路基础原理理解与应用戴维南定理
电路基础原理理解与应用戴维南定理电路基础原理理解与应用: 戴维南定理电路理论是电子工程的基础。
在各种电子设备中，电路的搭建和分析是不可或缺的。
为了更好地理解电路的工作原理和效果，掌握戴维南定理是非常重要的。
戴维南定理是电路理论中的一项基本定理，用于解决直流电路中的复杂电流和电压之间的关系。
它是由法国工程师戴维南于1827年发现的。
戴维南定理的核心思想是将电路中的电流源和电压源分离处理。
通过架设一个虚拟短路（零电压源）来替代电流源，以及一个虚拟开路（无穷大电阻）来替代电压源。
这样，原来复杂的电路可以简化为一个更易于分析的情况。
在应用戴维南定理时，需要将电路分为两部分：一个是被测电阻，另一个是电路的其余部分。
然后，在被测电阻处加上一个电压源，其电压等于被测电阻两端的电压差。
同时，在被测电阻的两个端点之间测量电流。
根据戴维南定理，可以得出如下结果：在一个电路中，被测电阻两端的电压和电流与整个电路的电压和电流之间有着简单的线性关系。
也就是说，无论电路的复杂程度如何，只要知道了被测电阻两端的电压和电流，就可以推导出整个电路的电压和电流。
戴维南定理可以广泛应用于电路的设计和故障排除中。
通过测量和分析电路中的电压和电流，可以确定电路中的各个元件是否工作正常，以及是否存在故障。
这对于维护和改进电子设备至关重要。
同时，戴维南定理还可以帮助我们理解和解释一些电路中的现象。
例如，在并联电阻电路中，由于电流共享的原理，电流将根据电阻的大小分流，使得整个电路的电压和电流分布变得复杂。
但是，通过戴维南定理，我们可以将这个复杂的电路转化为几个简单的等效电路，从而更好地理解电路的工作原理。
另外，戴维南定理还可以应用于电路的设计和优化。
通过对电路中各个元件的电压和电流进行测量和分析，可以确定哪些元件的耗能过多，从而进行改进。
这可以提高电路的效率，减少能量的损耗。
总之，戴维南定理是电路理论中的重要工具，可以帮助我们更好地理解和分析电路的工作原理和效果。
电路实验4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．通过实验加深对电流源及其外特性的认识；2．掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。
二、原理电压源是给外电路提供电压的电源，电压源分理想电压源和实际电压源。
理想电压源的输出电压为恒定值，不随外接负载变化。
理想电压源的电路模型及其伏安特性如图4-1所示。
图4-1实际电压源的输出电压随外接负载变化。
负载的阻值越大，电压源的输出电压越高，当负载的阻值达到无穷大时，实际电压源的输出电压达到最大值。
实际电压源可以用一个理想电压源与一个内阻的串联的电路模型表示。
其伏安特性曲线如果4-2所示。
图4-2电流源是除电压源以外的另一种形式的电源，它可以产生电流提供给外电路。
电流源可以分为理想电流源和实际电流源。
理想电流源可以向外电路提供一个恒值电流，不论外电路电阻的大小如何，其伏安特性曲线如图4-3所示。
图4-3实际电流源当其端电压增加时，通过外电路的电流并非恒定值而是减小。
端电压越高，电流下降得越多；相反，端电压越低通过外电路的电流越大，当端电压为零时，流过外电路的电流最大。
实际电流源的电路模型及伏安特性曲线如图4-4所示。
图4-4某些器件的伏安特性具有近似理想电流源的性质，如硅光电池，晶体三极管输出特性等。
本实验中的电流源是用晶体管来实现的。
图4-5给出了晶体三极管在共基极连接时，集电极电流和集电极与集极间的电压关系曲线。
图4-5一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，也可以看成是一个电流源。
其具体说明如下图所示。
图4-6三、实验仪器和器材1．直流可调电压0~30V板2．+15直流稳压电源和200mA恒流源3．电阻4．电位器5．三极管6．交直流电压电流表/电流表7．标准型导线8．标准型短接桥9．九孔实验方板四、实验内容及步骤1．测绘理想电压源的伏安特性曲线按图4-7所示连接电路。
将图中的电压源调至US=15V，负载电阻R为电阻箱。
调整电阻箱阻值，测量负载电阻R两端的电压U、流过负载电阻R的电流I。
电路理论5-1
第二章 电阻电路的等效变换
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 引言 电路的等效变换 电阻串联和并联 电阻的 Y形连接和△形连接等效变换
§2.5 恒压源和恒流源的串联和并联 §2.6 电压源和电流源的等效变换 §2.7 输入电阻
电路基础
2.5 电压源、电流源的串联和并联
Series and Parallel Sources
U IS U R2 IS RI R2 IS 1 6V 2 2V 10V
章目录 上一页 下一页 返回 退出
(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 IR1 都是电源，发出的功率分别是：
a
PU 1 = U1 IU 1 = 10×6 = 60W PIS = U IS I S = 10×2 = 20W
(4)受控源与电阻的组合也可进行等效变换, 但要
注意控制量。
试用电压源与电流源等效变换的方法 例2: 计算2电阻中的电流。
1
2A 3 + 6V – 6 + 12V – (a) 由图(d)可得 – 2 I ?A 4 (c)
章目录 上一页 下一页 返回 退出
解: I
3 ?
–
1 ? 1 ? 2?V 6 ?
I1 ?
U1 10 I1 A 10A R1 1
I ?
I
I 1 I S 10 2 A 6A 2 2
章目录 上一页 下一页 返回
退出
(2)求理想电压源U1和电阻R3中 的电流和理想电流源IS两端的电 压以及电源的功率时，相应的电 阻R3和R2应保留。如图(a)可得：
U R0
U RO 220V RO
等效变换的注意事项
电路基础
电路分析基础第二章 电路元件及电路基本类型(完整)
2. 线性 & 非线性元件
元件的特性方程为线性函数（满足可加性 和齐次性）时为线性元件，否则为非线性元件。 可加性： f ( x1 + x2 ) = f ( x1 ) + f ( x2 ) 齐次性： f (α x ) = α f ( x ) eg1：定常电阻元件的特性方程为u(t)=f[i(t)]=5i(t)，问
⑵
u
N
有源二端元件
---有可能不满足无源特性积分式的二端元件。 i
+
-
w (t ) =
∫− ∞
t
u (τ )i (τ ) d τ 有可能 ＜0
w(t )有可能<0 ，说明(-∞,t]内，吸收<供出， 该元件能将多于电源供给的能量送回，是能量 的提供者，这类元件称为有源元件。如：独立 电压源(流源)、受控电压源（流源）。 独立电压源，独立电流源亦称为供能元件。
t t
在 uc与i 为关联参考方向下，
上式说明： 输入能量总非负--释放的能量不超过以前所储存的能量 时刻t观看电容时，储能只与该时刻t的电压uc(t)有关。 即 WC(t)只随uc(t)变化。 C是无损元件。
例 求电流i、功率P (t)和储能W (t) 解
uS (t)的函数表示式为:
＋ －
u/V 2
小结小结电流源端电压则随与之联接的外电路而改变电流源端电压则随与之联接的外电路而改变常数则称为直流常数则称为直流常用大写字母常用大写字母表示直流表示直流电流源电流源理想电压源和电流源统称理想电压源和电流源统称独立源独立源电压源的电压和电压源的电压和电流源的电流都不受外电路影响它们电流源的电流都不受外电路影响它们作为电源或作为电源或输入信号输入信号时在电路中起时在电路中起激励激励excitationexcitation作用作用将在电路中产生将在电路中产生电流和电压电流和电压即输出信号称为即输出信号称为响应响应responseresponse当线性定常电容元件上电压的参考方向规定电容元件上电压的参考方向规定由正极板指向负极板则任何时刻正极板上的由正极板指向负极板则任何时刻正极板上的与其端电压与其端电压之间的关系有
电压源、电流源的串联和并联
电压源、电流源的串联和并联电压源、电流源的串联和并联问题的分析是以电压源和电流源的定义及外特性为基础，结合电路等效的概念进行的。
1. 理想电压源的串联和并联（1）串联图示为n个电压源的串联，根据KVL得总电压为：注意：式中Usk的参考方向与us的参考方向一致时，usk在式中取“＋”号，不一致时取“－”号。
根据电路等效的概念，可以用图（b）所示电压为Us的单个电压源等效替代图（a）中的n个串联的电压源。
通过电压源的串联可以得到一个高的输出电压。
（2）并联（a）（b）图示为2个电压源的并联，根据KVL得：上式说明只有电压相等且极性一致的电压源才能并联, 此时并联电压源的对外特性与单个电压源一样，根据电路等效概念，可以用（b）图的单个电压源替代（a）图的电压源并联电路。
注意：（1）不同值或不同极性的电压源是不允许串联的，否则违反KVL。
（2）电压源并联时，每个电压源中的电流是不确定的。
2．电压源与支路的串、并联等效（1）串联图(a)为2个电压源和电阻支路的串联，根据KVL得端口电压、电流关系为：根据电路等效的概念，图(a)电路可以用图(b)所示电压为us的单个电压源和电阻为R的单个电阻的串联组合等效替代图(a)，其中（2）并联图(a)为电压源和任意元件的并联，设外电路接电阻R，根据KVL 和欧姆定律得端口电压、电流为：即：端口电压、电流只由电压源和外电路决定，与并联的元件无关，对外特性与图(b)所示电压为us的单个电压源一样。
因此，电压源和任意元件并联就等效为电压源。
3．理想电流源的串联和并联（1）并联图示为n个电流源的并联，根据KCL得总电流为：注意：式中isk的参考方向与is的参考方向一致时，isk在式中取“＋”号，不一致时取“－”号。
根据电路等效的概念，可以用图(b)所示电流为is的单个电流源等效替代图(a)中的n个并联的电流源。
通过电流源的并联可以得到一个大的输出电流。
（2）串联图示为2个电流源的串联，根据KCL得：上式说明只有电流相等且输出电流方向一致的电流源才能串联,此时串联电流源的对外特性与单个电流源一样，根据电路等效概念，可以用(b)图的单个电流源替代(a)图的电流源串联电路。
第一章内容,电路与电子技术基础
+
E3
_
R3
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
一、基尔霍夫电流定律(KCL) 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于
由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 例
即： I =0
I2
I1 I 3 I 2 I 4
I3
或：
I1
I4
I1 I 3 I 2 I 4 0
电能： 电路元件在一段时间内消耗的能量为电能。
A Pt UIt
当电压选用伏特、电流选用安培、时间选用秒时，能量的单位为焦耳。
学习中注意：额定值和实际值的区别！
第二节 电压源、电流源及其等效转换
一、电压源 1.理想电压源 （恒压源）: RO= 0 时的电压源. I a Uab 伏安特性
+
US
+
I=?
- E3
R4
Is
应 用 举 例
R5
E1 I1 R1 E3 I3 R3
R1 I1
R2
I
I3
R3 R4
Is
Ed I1 I 3 R1 // R2R // R 5 3 R d R1 // R2 // R3 E4 I S R4
R1 R2
I
(接上页) R5 Rd Is + Ed R5 I R4 I R4 E4 + -
三、电路的几种工作状态 1. 有载工作状态 I a RO + -E Uab RL
E I R R
0
L
RL越小，I越大，RL小称为 负载重、RL大称为负载轻
b
E
L O
Uab
1.电路基本概念
+
或
i Gu
2. 电压与电流取非关联参考方向
i
R
u
电导 (S) 或 i – Gu
+
u – Ri
★ 公式必须和参考方向配套使用！
电阻元件（3）
不管电压、电流是否为关联参考方向，都有 功率： p=i2R=u2/R i (p始终为正）
R
u
p –ui –(–R i ) i i 2 R
结论:电感为储能元件，具有存储磁场能量的作用
常用元件---电容、电感的串、并联
电容串联
C1 Ck Cn
Ceq
等效
电容并联
C1 Ck
1/Ceq= 1/C1+1/C2+…+1/Cn
Ceq
Cn 等效
Ceq=C1+C2+…+Ck+…+Cn
电感串、并联 电感串并联时等效电感的求解方法与电容相反
{end}
电容 C 的SI单位：F (法) (Farad，法拉)
常用单位：F（10-6F)，nF(10-9F)，pF(10-12F)
常用元件---电容元件（2）
符号： 伏安关系
C
i C + u –
电容对直流 相当于开路
设为关联参考方向
则
dq du C 微分关系: i dt dt t 1 u(t) idt 积分关系: C
P W 0 U1 U1I 10
P W 0 U2 U2 I 5
P 0
-----功率平衡
电路的基本物理量—电功率（4）
在右图2个电路中，若IAB均为1A，则有关功率描述正确的 是 ( )。
A．两元件发出的功率都为2W B．两元件吸收的功率相等 C．两元件的功率不等 D．无法比较两元件的功率
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。
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。
电路原理第1章
直流情况下 U ab
W ab = Q
注意：变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。 注意： 从工程应用的角度来讲，电路中电压是产生电流的根本原 因。数值上，电压等于电路中两点电位的差值。即：
U ab = Va − Vb
电压的国际单位制是伏特[V]，常用的单位还有毫伏[mV] 和千伏【KV】等，换算关系为： 1V=103mV=10－3KV 通常规定电压的正方向由高电位指向低电位，因此电 由 压又称作电压降。 。
9
1.2 电压和电流的参考方向
电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电 流强度表征，定义为： 电流强度— 电流强度— 单位时间内通过导体横截面的电量。
dq …… （1-1） i= ） dt Q …… （1-2） 直流情况下： I = ） t 电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安 【mA】和微安【µA】等，它们之间的换算关系为： 1A=103mA=106µA=109nA
3
1.1 电 路 和 电 路 模 型
一、 电路的组成及功能
电路——由实际元器件构成的电流的通路。 由实际元器件构成的电流的通路 电流的通路。
电源： 可将其他形式的能量转换成电能，向 电源： 可将其他形式的能量转换成电能， 电路提供电能的装置。 电路提供电能的装置。 负载： 可将电能转换成其他形式的能量， 负载： 可将电能转换成其他形式的能量，在 电路中接收电能的设备。 电路中接收电能的设备。 中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、 中间环节： 电源和负载之间不可缺少的连接、 控制和保护部件统称为中间环节， 控制和保护部件统称为中间环节， 如导线、开关及各种继电器等。 如导线、开关及各种继电器等。
7
二、
电路模型
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模 为了便于用数学方法分析电路 一般要将实际电路模 型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件 理想电路元件或其组合来 型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来 模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电 模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电 路模型。 路模型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电路基础原理电路中的电流源与电压源
电路基础原理：电路中的电流源与电压源
在日常生活中，我们经常会听到电路中的电流源和电压源这两个名词。
它们在电路中扮演着非常重要的角色，起着供电和控制电流的作用。
本文将深入探讨电路中的电流源和电压源，揭示它们的工作原理和应用场景。
一、电流源
电流源是一种能够稳定提供恒定电流的装置。
它可以看作是一个“电流出口”，将电子流注入电路中。
通常情况下，电流源的内阻非常大，可以忽略不计。
这意味着不论电路中存在多大的电阻，电流源都能够保持恒定的输出电流。
电流源在各个领域有着广泛的应用。
例如，在电子设备中，电流源常被用于驱动电子器件，如二极管、晶体管等。
此外，在实验室中，电流源也经常被用于供电实验电路或为其他仪器提供恒定的电流。
二、电压源
电压源是一种能够提供恒定电压差的装置。
与电流源类似，电压源可被视为一个“电压输出口”，将电压施加到电路中。
不同的是，电压源的内阻相对较小，它能够自动地调节输出电流以保持恒定的电压。
电压源广泛应用于各个电子系统中。
例如，手机、计算机等电子设备中的电池就是一种电压源。
电池能够提供恒定的电压供电，并通过内部电化学反应维持电压稳定。
三、电流源与电压源的比较
电流源和电压源在电路中发挥着不同的作用。
电流源提供稳定的电流，适用于需要恒定电流的电路。
而电压源则提供稳定的电压，适用于需要恒定电压的电路。
此外，电流源和电压源在使用上也存在一些不同之处。
电流源通常需要与负载电阻串联连接，以便电流能够流过负载。
而电压源则需与负载电阻并联连接，以便电流能够流入负载。
四、电流源与电压源的应用示例
为了更好地理解电流源和电压源的应用，下面将从实际案例中进行说明。
在电动车中，电池可以看作一个电压源。
它能够提供恒定的电压，使电机能够正常运转。
此外，控制器中的电流源则负责控制电机的转速和输出功率。
另一个例子是放大器。
在音频放大器电路中，电流源常常用于驱动放大器的输入级，保证输入信号的恒定电流。
而电压源则用于提供放大器的工作电压，保持输出信号的恒定电压。
综上所述，电流源和电压源是电路中的重要元器件。
它们分别提供恒定的电流和电压，为电路的正常运行提供保障。
无论是工程实践还
是科研实验，我们都离不开这两个基本的电路元素。
通过深入了解电流源和电压源的工作原理和应用场景，我们能够更好地理解和应用电路基础原理。