第五节-两种电源模型的等效变换

第五节两种电源模型的等效变换一、电压源二、电流源三、两种实际电源模型之间的等效变换一、电压源1、定义：为电路提供一定电压的电源；2、特例：如果电源内阻为零，电源将提供一个恒定不变的电压，叫做理想电压源，简称恒压源；3、恒压源的特点：1）电压恒定不变；2）通过它的电流可以是任意的，与外接负载有关。一、电压源4、符号：USUSR0理想电压源实际电压源二、电流源1、定义：为电路提供一定电流的电源；2、特例：如果电源内阻为无穷大，电源将提供一个恒定不变的电流，叫做理想电流源，简称恒流源；3、恒流源的特点：1）电流恒定不变；2）端电压是任意的，由外部连接电路决定。二、电流源理想电流源实际电流源三、两种实际电源模型之间的等效变换实际电源可用一个理想电压源US和一个电阻R0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U=USR0I实际电源也可用一个理想电流源IS和一个电阻RS并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U=RSISRSI对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是R0=RS，US=RSIS或IS=US/R0三、两种实际电源模型之间的等效变换注意：1、只有电压源和电流源之间可以相互等效，恒压源与恒流源之间不可能等效；2、与方向必须一致（的流出端与的正极性相对应）；3、等效变换仅对外电路而言，电源内部是不等效的。SISUSISU四、等效变换的类型1、与恒压源并联的元件不作用，可等效成该恒压源；等效为电压源aUSbUSbUSbaR例题：（a）a（b）ISUSba-+USba-+ba-US1+US22、两个恒压源串联，可以用一个等效的恒压源替代，替代的条件是US=US1+US23、两个实际电压源串联，可以用一个等效的电压源替代，替代的条件是US=US1+US2R0=R01+R02四、等效变换的类型1、与恒流源串联的元件不作用，可等效成该恒流源；等效为电流源ISbRaISbabaIS(a)(b)例题：a-b+USIS2、两个恒流源并联，可以用一个等效的恒流源替代，替代的条件是IS=IS1+IS2IS1IS2baISba3、两个电流源并联，可以用一个等效的电流源替代，替代的条件是IS=IS1+IS2RS=RS1//RS2【例1】如图3-18所示的电路，已知电源电动势US=6V，内阻R0=0.2，当接上R=5.8负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。图3-18例题3-6解：(1)用电压源模型计算：A10SRRUI电流源的电流IS=US/R0=30A，内阻RS=R0=0.2，负载中的电流A1SSSIRRRIA29SS0IRRRIR两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。负载消耗的功率PL=I2R=5.8W，内阻中的电流(2)用电流源模型计算：负载消耗的功率PL=I2R=5.8W，内阻的功率=I2R0=0.2W0RP内阻的功率=R0=168.2W0RP0RI【例2】如图3-19所示的电路，已知：US1=12V，US2=6V，R1=3，R2=6，R3=10，试应用电源等效变换法求电阻R3中的电流。图3-19例题3-7US1US2解:(1)先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图3-20所示：两个电流源的电流分别为：IS1US1/R14A，IS2US1/R21A图3-20例题3-7的两个电压源等效成两个电流源(3)求出R3中的电流(2)将两个电流源合并为一个电流源，得到最简等效电路，如图3-21所示：等效电流源的电流ISIS1－IS23A，其等效内阻为RR1∥R22A5.0S33IRRRI图3-21例题3-7的最简等效电路2012年高考题本章小结一、基夫尔霍定律二、支路电流法三、叠加定理四、戴维宁定理五、两种实际电源模型的等效变换1．电流定律电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即I流入=I流出。电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即I=0。一、基夫尔霍定律在使用电流定律时，必须注意：(1)对于含有n个节点的电路，只能列出(n1)个独立的电流方程。(2)列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。2．电压定律在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即U=0。对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即RI=E。以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路(或各元件)的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。对于具有b条支路、n个节点的电路，可列出(n1)个独立的电流方程和b(n1)个独立的电压方程。二、支路电流法四、戴维宁定理三、叠加定理任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源US与一个电阻R0相串联的模型来替代。电压源的电动势US等于该二端网络的开路电压，电阻R0等于该二端网络中所有电源不作用时(即令电压源短路、电流源开路)的等效电阻。当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流(或电压)等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流(或电压)的代数和(叠加)。实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻R0串联的电路模型表示，也可用一个理想电流源IS和一个电阻RS并联的电路模型表示，对外电路来说，二者是相互等效的，等效变换条件是五、两种实际电源模型的等效变换R0=RS，US=RSIS或IS=US/R0