电压源与电流源

课题：电压源与电流源

教学目标：

1．了解实际和理想电压源和电流源

2．掌握电压源与电流源的变换

教学重点：

电压源与电流源的变换

教学难点：

电压源与电流源的变换

教学过程：

2.5 电压源与电流源

电源是将其它形式的能量(如化学能、机械能、太阳能、风能等)转换成电能后提供给电路的设备。本节主要介绍电路分析中基本电源：电压源和电流源。

2.5.1电压源和电流源

我们所讲的电压源和电流源都是理想化的电压源和电流源。

1.电压源

电压源是指理想电压源，即内阻为零，且电源两端的端电压值恒定不变（直流电压），

如图2.17所示。

它的特点是电压的大小取决于电压源本身的特性，与流过的电流无关。流过电压源的电流大小与电压源外部电路有关，由外部负载电阻决定。因此，它称之为独立电压源。

电压为Us的直流电压源的伏安特性曲线，是一条平行于横坐标的直线，如图2.18所示，特性方程

U = Us （2-26）如果电压源的电压Us=0，则此时电压源的伏安特性曲线，就是横坐标，也就是电压源相当于短路。

图2.17 电压源图2.18 直流电压源的伏安特性曲线

2.电流源

电流源是指理想电流源，即内阻为无限大、输出恒定电流I S的电源。如图2.19所示。

它的特点是电流的大小取决于电流源本身的特性，与电源的端电压无关。端电压的大小与电流源外部电路有关，由外部负载电阻决定。因此，也称之为独立电流源。

图2.19 电流源 图2.20 直流电流源的伏安特性曲线

电流为I S 的直流电流源的伏安特性曲线，是一条垂直于横坐标的直线，如图2.20所示，特性方程

I = I S （2-27）

如果电流源短路，流过短路线路的电流就是I S ，而电流源的端电压为零。

2.5.2实际电源的模型

1. 实际电压源

实际电压源可以用一个理想电压源Us 与一个理想电阻r 串联组合成一个电路来表示，如图2.21(a)所示。

特征方程 U = U S –Ir （2-28）

实际电压源的伏安特性曲线如图2.21(b)所示,可见电源输出的电压随负载电流的增加而下降。 I U s

U i u

o

r s U r

I

(a) 实际电压源 (b) 实际电压源的伏安特性曲线

图2.21 实际电压源模型 2.实际电流源

实际电压源可以用一个理想电流源I S 与一个理想电导G 并联组合成一个电路来表示，如图

2.22(a)所示， s I I s I i

u

o r

G u

(a) 实际电流源 (b) 实际电流源的伏安特性曲线

图2.22 实际电流源模型 特征方程 I = I S – UG （2-29）

实际电流源的伏安特性曲线如图1-22b 所示,可见电源输出的电流随负载电压的增加而

减少。

例2.6 在图2.21中，设Us=20V ，r=1Ω,外接电阻 R=4Ω，求电阻R 上的电流I 。 解：根据公式(2-28) U = Us – Ir=IR

则有

A 4Ω1420=+=+=

V r R U I S 例2.7 在图2.22中，设I S =5A ，r=1Ω,外接电阻 R=9Ω，求电阻R 上的电压U 。

解：根据公式(2-29)

R U r U I I S =-

= 则有 4.5V A 5Ω9Ω1Ω9Ω1=⨯+⨯=+=S I r R Rr U 课后作业：

1、 设Us=20V ，r=1Ω,外接电阻 R=4Ω，求电阻R 上的电流I 。

2、 设I S =5A ，r=1Ω,外接电阻 R=9Ω，求电阻R 上的电压U 。

课后反思：

学生学习积极认真，但学生理解能力较差，反应教慢，应加强练习。