电压源与电流源的等效互换
电压源与电流源的等效互换
实验五 电压源与电流源的等效互换一、实验目的⒈ 通过实验加深对理想电流源和理想电压源的外特性的认识。
⒉ 掌握电流源和电压源进行等效互换的条件。
二、原理与说明⒈ 电压源恒压源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。
故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流变化而变化。
其外特性，即其伏安特性()U f t 是一条平行于I 轴的直线。
实际电压源的端电压是随负载的变化而变化，因它具有一定的内阻值。
故在实验中，用一个电阻与恒压源相串联来模拟一个电压源的情况。
⒉ 电流源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。
电流源可分为理想电流源和实际电流源（实际电流源通常简称电流源），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。
理想电流源具有两个基本性质：第一，它的电流是恒定值，而与其端电压的大小无关；第二，理想电流源的端电压并不能由它本身决定，而是由与之相联接的外电路确定的，理想电流源的伏安特性曲线如图5-1所示。
实际电流源当其端电压增大时，通过外电路的电流并非是恒定值，而是要减小的。
端电压越高，电流下降得越多；反之，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为s I 。
实际电流源可以用一个理想电流源s I 和一个内阻s R 相并联的电路模型表示。
实际电流源的电路模型及伏安特性如图5-2所示。
i图5-2uI 图 5-1uI (b)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。
晶体三极管在共基极联接时，集电极电流c i 和集电极与发射极间的电压ce u 的关系如图5-3所示，由图可见()c ce i f u =关系曲线 的平坦部分具有恒流特性，当ce u 在一定范围变化时，集电极电流c I 近乎恒定值，可以 近似地将其视为理想电流源。
⒊ 电源的等效变换一个实际的电源，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。
电压源于电流源的等效转换
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R0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U S，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U S的参考方向。
注意： U S和E是不同性质的两个物理量，U S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R L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U S，所以，U S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I S，所以，I S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，R0越小，斜率越小，直线越平坦。
当R0=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U S，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R0去掉，剩下的电路就是恒压源电路的模型。
电压源电流源等效变换
电压源电流源等效变换一、引言电压源和电流源是电路中常见的两种基本元件，它们在电路分析和设计中起着重要的作用。
在电路分析中，有时需要将电压源转化为电流源，或者将电流源转化为电压源，以便于更好地理解和分析电路的特性。
这种转化称为电压源电流源等效变换。
二、电压源电流源的基本概念2.1 电压源电压源是一个能够提供稳定电压输出的元件，它的输出电压保持不变，不受电路负载的影响。
电压源的符号为一个短杠和一个长杠，表示正极和负极。
2.2 电流源电流源是一个能够提供稳定电流输出的元件，它的输出电流保持不变，不受电路负载的影响。
电流源的符号为一个圆圈和一个箭头，表示电流的流向。
三、电压源电流源的等效变换3.1 电压源到电流源的转换将电压源转换为电流源的方法是将一个电阻与电压源串联，使得电阻的电流与电压源的电压成正比。
这样，可以通过改变电阻的阻值来改变电流源的输出电流。
3.2 电流源到电压源的转换将电流源转换为电压源的方法是将一个电阻与电流源并联，使得电阻两端的电压与电流源的电流成正比。
这样，可以通过改变电阻的阻值来改变电压源的输出电压。
四、电压源电流源等效变换的应用4.1 电路分析在电路分析中，有时需要将复杂的电路转化为简化的等效电路，以便于更好地理解和分析电路的特性。
电压源电流源等效变换提供了一种将电路中的电压源和电流源进行转化的方法，能够简化电路分析的过程。
4.2 电路设计在电路设计中，有时需要根据特定的要求选择合适的电压源或电流源。
电压源电流源等效变换可以帮助设计师将电路中的电压源和电流源进行转化，从而满足设计要求。
五、总结电压源电流源等效变换是电路分析和设计中常用的方法之一，它可以将电路中的电压源和电流源进行转化，以便于更好地理解和分析电路的特性。
通过电压源电流源等效变换，可以简化电路分析的过程，满足电路设计的要求。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的等效变换方法，并注意电路参数的变化。
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。
3-1-3电压源与电流源的等效变换
电源的模型
• 电流源 • 能为电路提供一定电流的电源叫电流源
实际的电流源可以用一个恒定电流I 和内阻r 并联起来的模型 • 它的输出电流I总是小于 恒定电流IS • 电流源的输出电流大小 为I＝IS－I0
电流源的内 阻越大越好
电源的模型
• 电流源
• 若电源内阻r ＝ • 输出电流I＝IS
• 电源始终输出恒定的电流IS
观察与思考
I
电压源
电流源
电压源 以输出电压的形式 向负载供电的电源
电流源 以输出电Байду номын сангаас的形式 向负载供电的电源
电源的模型
• 电压源
能为电路提供一定电压的 电源叫电压源
电源的模型
• 电压源
它的输出电压（即电源的端电压） 的大小为 U＝E－Ir
电源的模型
• 电压源
• 如果输出电流I 增 加，则内阻r上的 电压降会增大，输 出电压就降低 • 因此，要求电压源 的内阻越小越好
电源的模型
• 理想电压源
• 若电源内阻r＝0 • 输出电压U＝E
I I
• 与输出电流 I 无关
• 电源始终输出恒定的电压E 把内阻r ＝0的电压源叫 做理想电压源或恒压源
E
U
+ E —
U
电源的模型
• 理想电压源
• 如果电源的内阻极小，可近似看 成理想电压源，如稳压电源 • 实际上，理想电压源是不存在的， 因为电源内部总是存在电阻
• 把内阻r ＝的电流源叫做 理想电流源或恒流源 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
理想电流源或恒流源
电源的模型
• 电压源与电流源等效变换
电流源 电压源
8、电压源和电流源的等效互换ppt课件(全)
a
+I +
US -
Uab
-
b
a
I' +
IS
Uab'
-
b
二、 应用举例
例 电压源与电流源的等效变换举例
I
2
+
+ RL U
10V
_
_
5A 2 = 10V
I
+
5A 2
RL U
_
10V / 2 = 5A
例 电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ，
一、电压源和电流源的等效互换
Ia
R0
+
+
Uab
IS
- US
-
b
I'
a
+
Uab'
R0'
-
b
等效互换的条件：对外的电压、电流相等。
即：
I=I' Uab = Uab'
1、 等效互换公式
电压源
IS
US R0
I
a
R0 +
+
Uab
- US -
b
R 0' R 0
US IS R0'
R0 R0'
电流源
I' a
I
3
6
2A
2A
2 I
(a)
(b)
–
由图(d)可得
2 2V
I 82 A1A 222Βιβλιοθήκη 2 +8V –
2
I
+ +
电压源与电流源的等效变换实验报告总结
电压源与电流源的等效变换实验报告总结电压源与电流源的等效变换实验报告总结电压源与电流源的等效变换实验报告总结篇一:实验一电压源与电流源的等效变换实验一电压源与电流源的等效变换学号: 132021520 姓名:XXX 班级:13通信X班指导老师:X老师实验组号:5 实验地点:1实203 实验日期:201X年5月18日一、实验目的和要求: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、实验仪器:一、可调直流稳压电源 1台二、直流恒流源 1台三、直流数字电压表 1只四、直流数字毫安表 1只五、电阻器 1个三、实验原理:1、一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变，其外特性，即其伏安特性U=f(I)是一条平行于I轴的直线。
一个恒流源在使用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载的改变而改变。
2(一个实际的电压源(或电流源)，其端电压(或输出电压)不可能不随负载而变，因它具有一定的内组值。
故在实验中，用一个小阻值的电阻(或大电阻)与稳压源(或恒流源)相串联(或并联)来模拟一个电压源(或电流源)的情况。
3(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，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与一个电导g相并联的组合来表示，若它们向同样大小的负载供出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。
一个电压源与一个电流源等效变换条件为第 1 页共 4 页Is? 或 Es1 g= RR Es? 如下图6-1所示:Is1 R= g0g0四、实验内容:1(测定电压源的外特性(1)按图6-2(a)接线，ES为+6V直流稳压电源，调节R，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数图6-2(a) 图6-2(b)(2)按图6-2(b)接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节R阻值，记录两表读数。
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。
电压源电流源等效变换
电压源电流源等效变换
内容:
电压源和电流源是两种基本的电源形式。
在电路分析中,有时需要将一种电源形式变换为另一种形式,这称为电压源电流源的等效变换。
电压源到电流源的等效变换方法是:
1. 确定电压源的电压U和内阻R
2. 用电流源替代电压源,电流源电流值为I=U/R
3. 并联一个与原电压源内阻R相同的电阻
电流源到电压源的等效变换方法是:
1. 确定电流源的电流I
2. 用电压源替代电流源,电压源电压值为U=I*R
3. 串联一个电阻R
通过电压源电流源的等效变换,可以将含有电压源的电路变换为仅含电流源的电路,或者将含有电流源的电路变换为仅含电压源的电路,从而简化电路分析。
掌握电压源电流源等效变换的方法,是进行电路分析的重要工具。
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。
电压源与电流源及其等效变换
+18V c I2 I =（-5）+（-6）-4= -15A I1 2
？
？
R1=2
8V U1 a
R1 R
I6
Rห้องสมุดไป่ตู้
I4
R I5
I4=(18-6)/3=4A U2 12V
+ I5=(6-0)/3=2A U3 6V I6=（0-18）/3= -6A
I1=（8-18）/2= -5A
I3
+6V b
I3=（-15）+4 -2= -13A
例3:
计算图中A点的电位。
+12V 24Ω
解： -24V电源的正极在接地点 上， 12Ω和36Ω两 电阻串联， 流过电流为： I=24/（12+36）=0.5A 方向向左再向下，故A点电位 VA=-I x12= -0.5x12 = - 6V
A
I 12Ω
36Ω
-24V
例： 求解支路电流用什么方法最方便
例：
us
is
us is
us
is
us1 is1
us2
等 效 是 对 外 等 效 ， 对 内 不 等 效
is2
is
is = is2 - is1
例1: 求下列各电路的等效电源 a + 2 2 3 + U 5A 3 5V – (a) (b) 解: a + 2 U 5A 3 + 5V b – (a) (b)
+ U1 _
R1 IS
a + U1 _
R1 IS I R I1 R1 IS
a
I R
(2)由图(a)可得： (b) b I R1 IS－I 2A－4A －4A
理想电压源和理想电流源可以等效互换吗-
理想电压源和理想电流源可以等效互换吗? 不能。
电压源与电流源等效变换是指电源对负载（外电路）的作用等效，只适用于带内阻的电源。
电源内阻为零时：
负载电压等于电压源输出电压，与负载的电阻值无关：UL = Us ，而电源是电流源时，负载电压与电流源输出电流有关：UL = Is * RL ，二者无法等效。
1、抱负电压源
定义对外供应恒定的或随时间变化的电压,而与流过它的电流无关。
特点任意时刻输出电压恒定或仅是时间的函数。
而与流经它的电流方向、大小无关。
伏安关系平行于i轴的一条直线。
抱负电压源上的功率计算：P发=－UI P吸=UI
抱负电压源的串联与并联：
2、抱负电流源
定义对外供应恒定的或随时间变化的电流，而与加在它两端的电压无关。
特点任意时刻输出电流恒定或仅是时间的函数。
而与加在它两端的电压方向、大小无关。
伏安关系平行于Ｕ轴的一条直线。
抱负电流源上的功率计算：P发=－ISU P吸=ISU
抱负电流源的串联与并联：
串联电流相同的抱负电流源才能串联，且每个恒流源的端电压均由它本身及外电路共同打算。
在电路等效的过程中，与抱负电流源相串联的电压源不起作用；与抱负电压源并联的电流源不起作用。
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引言：电流源和电压源是电路中常见的两种基本电子元件。
实际电流源和实际电压源是指能够在给定的条件下产生稳定电流和电压的源。
在电路设计和分析中，我们经常会遇到需要将电流源转换为电压源，或者将电压源转换为电流源的情况。
本文将介绍实际电流源和实际电压源的等效变换条件。
一、实际电流源的等效变换条件实际电流源是指其输出电流保持不变的电源。
要将实际电流源转换为实际电压源，需要满足以下条件：1. 保持输出电流不变：在等效变换中，输出电流应保持不变。
无论在原电流源还是在等效电压源中，输出电流都应为恒定值。
2. 电压响应独立于负载：等效电压源的输出电压应独立于负载的变化。
无论负载的变化如何，输出电压都应保持不变。
3. 输出电压为零：等效电压源的输出电压应为零，以保证等效电压源与原电流源之间的等效变换。
二、实际电压源的等效变换条件实际电压源是指其输出电压保持不变的电源。
要将实际电压源转换为实际电流源，需要满足以下条件：1. 保持输出电压不变：在等效变换中，输出电压应保持不变。
无论在原电压源还是在等效电流源中，输出电压都应为恒定值。
2. 电流响应独立于负载：等效电流源的输出电流应独立于负载的变化。
无论负载的变化如何，输出电流都应保持不变。
3. 输出电流为零：等效电流源的输出电流应为零，以保证等效电流源与原电压源之间的等效变换。
三、等效变换的应用举例等效变换条件的应用广泛，下面以两个具体的例子来说明：1. 将实际电流源转换为实际电压源：在需要测量电流的电路中，如果我们只有一个电压表而没有电流表，可以通过将实际电流源转换为等效电压源来实现。
通过满足上述等效变换条件，我们可以将实际电流源的输出电流转换为等效电压源的输出电压，从而使用电压表来测量电流。
2. 将实际电压源转换为实际电流源：在需要驱动负载电流的电路中，如果我们只有一个电流源而没有电压源，可以通过将实际电压源转换为等效电流源来实现。
电压源与电流源及其等效变换
理想电压源：U E
若 Rs<< RL ，U E ，可近似认为是理想电压源。
理想电压源（恒压源）
I + E 特点: _ + U _ E U
RL
O 外特性曲线 I
(1) 内阻RS = 0 (2) 输出电压为一定值, 恒等于电动势。对直流电压, 有 U E。 (3) 恒压源中的电流由外电路决定。 例1：设 E = 10 V，接上RL 后，恒压源对外输出电流。 当 RL= 1 时， U = 10 V，I = 10A 当 RL = 10 时， U = 10 V，I = 1A 电压恒定，电流随负 载变化
2 电流源
电流源是由电流 IS 和内阻 R0 并联的电源的电路模型。
I
+ IS RS U RS U － 电流源模型 RL O U0=ISRS
U 电流源 理想电 流源 I
IS 电流源的外特性
U 由上图电路可得: I I S RS 理想电流源 ：I IS
若 RS=
若 RS >>RL ，I IS压源与理想电流源之间无等效关系。 ④ 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路，都可化为 一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。
例1：求下列各电路的等效电源
2 3 + a 2 5A + a 2 + 2V + 5V (c) a + U b a
+ 5V – (a)
U
电压源与电流源及其等效变换
1 电压源 2 电流源 3 电压源与电流源的等效变换
1 电压源
电压源是由电动势 E和内阻 Rs 串联的电源的电路模型。 I + E Rs + U RL O
电压源与电流源的等效变换教学课件
等效变换能够激发创新思维，帮助解决电路设计和分析中的各种问题。
电压源和电流源的等效变换
电压源变为电流源
学习电压源如何被等效为电流源，包括理论基础、 计算方法和实例分析。
电流源变为电压源
了解电流源如何被等效为电压源，包括理论基础、 计算方法和实例分析。
等效变换的应用
1
电路分析
我们将探索等效变换在电路分析中的作用，
电压源与电流源的等效变 换教学课件
在本课件中，我们将探讨电压源与电流源的等效变换，介绍等效变换的概念 以及其在电路分析中的重要性和实际应用。
为什么需要等效变换？
1 简化分析
等效变换可以将复杂的电路结构简化为更易于分析和理解的形式。
2 方便设计
通过等效变换，我们可以更方便地设计电路，选择合适的电源类型。
通过了解等效变换的实际应 用，我们能够将理论知识转 化为实际解决方案，并提高 电路设计的效率。
未来工作展望
展望未来，我们可以进一步 探索等效变换的应用领域， 为电路用示例
2
如简化电路计算和解决复杂电路问题。
通过具体实例，展示等效变换在实际电路
中的应用，加深理解和应用能力。
3
创新设计
探索等效变换在电路设计中的创新应用， 带来更高性能和更简化的电路方案。
总结
重要性
等效变换在电路分析和设计 中扮演着至关重要的角色， 帮助我们更好地理解和处理 复杂问题。
实际应用
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实验五 电压源与电流源的等效互换
一、实验目的
⒈ 通过实验加深对理想电流源和理想电压源的外特性的认识。
⒉ 掌握电流源和电压源进行等效互换的条件。
二、原理与说明
⒈ 电压源
恒压源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。
故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流变化而变化。
其外特性，即其伏安特性()U f t 是一条平行于I 轴的直线。
实际电压源的端电压是随负载的变化而变化，因它具有一定的内阻值。
故在实验中，用一个电阻与恒压源相串联来模拟一个电压源的情况。
⒉ 电流源
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。
电流源可分为理想电流源和实际电流源（实际电流源通常简称电流源），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。
理想电流源具有两个基本性质：第一，它的电流是恒定值，而与其端电压的大小无关；第二，理想电流源的端电压并不能由它本身决定，而是由与之相联接的外电路确定的，理想电流源的伏安特性曲线如图5-1所示。
实际电流源当其端电压增大时，通过外电路的电流并非是恒定值，而是要减小的。
端电压越高，电流下降得越多；反之，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为s I 。
实际电流源可以用一个理想电流源s I 和一个内阻s R 相并联的电路模型表示。
实际电流源的电路模型及伏安特性如图5-2所示。
i
图5-2
u
I 图 5-1
u
I (b)
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。
晶体三极管在共基极联接时，集电极电
流c i 和集电极与发射极间的电压ce u 的关系如图5-3所示，由图可见()c ce i f u =关系曲线 的平坦部分具有恒流特性，当ce u 在一定范围变化时，集电极电流c I 近乎恒定值，可以 近似地将其视为理想电流源。
⒊ 电源的等效变换
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。
原理证明如下：设有一个电压源和一个电流源分别与相同阻值的外电阻R 相接，如图5-4所示。
对于图5-4(a)电压源来说，电阻R 两端的电压U 和流过R 的电流I 之间的关系可表示为：
s s U U IR =- 或
s s s s s
U U U U
I R R R -=
=-
ce 图5-3
R
图 5-4
R
(a)
(b)
对于图5-4（b ）电流源电路来说，电阻R 两端的电压U 和流过它的电流I 的关系可
表示为：
s s
U I I R =-
或 s s s U I R IR =- 如果两种电源满足以下关系： s
s s
U I R =
（5-1）
1
s s
G R =
（5-2） 则电压源电路的两个表达式可以写成：
s s s s s U U IR I R IR =-=-
s s s s s
I R U U
I I R R -=
=- 可见表达式与电流源电路的表达式是完全相同的，也就是说在满足（5-1）和（5-2）
式的条件下，两种电源对外电路电阻R 是完全等效的。
两种电源互相替换对外电路将不发生任何影响。
（5-1）和（5-2）式是电源等效互换的条件。
利用它可以很方便地把一个参数为s
U 和s R 的电压源变换为一个参数为s
s s
U I R =
和s R 的等效电流源；反之，也可以很容易地把一个电流源转化成一个等效的电压源。
三、实验内容和步骤
1． 测试理想电流源的外特性
使用[电流源—电压源转换电路]实验板进行实验，按图5-5（a ）联结电路，选择开关K 为打开状态，此时为理想电流源实验电路，其等效电路如图5-5（b ）所示。
图 5-5
(a)
L
e c
L
(b)
图中e E 和c E 由直流稳压稳流电源提供，调节电位器e R 使c I =8mA 。
按表5-1中的数值从小到大依次调节电阻L R 的值，测试出被测参数L I 和L U 的数值，并记录在表5-1中。
表5-1
2． 测试实际电流源的外特性
将图5-5（a ）中开关K 闭合，此时为实际电流源实验电路，该电路可用图5-6（a ）表示，其等效电路如图5-6（b ）所示，其中s R =1K Ω 。
调节e R 使c I =8mA ，按表5-2中的数值从小到大依次调节电阻L R 的数值，测试出被测参数L I 和L U 的数值，并记录在表5-2中。
3． 测试电流源与电压源等效变换的条件
根据两种电源等效变换的条件，图5-6 所示实际电流源，可以等效变换成一个实际电压源如图5-7所示，其参数为：
s c s U I R ， s R =1K Ω
使用相关的仪器设备，按照图5-7线路和给出的元件参数接线。
改变L R 使其分别为表5-3中数值, 测试出被测参数L I 和L U 的数值，并记录在表5-3中。
比较表5-2和表5－3中的数据，从而验证了实际电流源（图5-6）与实际电压源 （图5-7）的等效性。
L
L
L
(a)
(b)
图5-6 图5-7
四、注意事项
⒈ 直流稳压稳流电源给[电流源—电压源等效变换]实验板中的e E 和c E 提供电压，接线时必须注意电压的极性，做到接线正确。
⒉ 更换线路时，必须关闭直流稳压稳流电源。
五、预习与思考
⒈ 电压源和电流源的外特性为什么呈下降变化趋势？ ⒉ 电压源和电流源等效变换的条件是什么？
⒊ 根据实验电路，自拟表5-2和表5-3，将测量数据记录在相应的表格中。
六、实验报告要求
⒈ 根据表5-1，表5-2，表5-3中的实验数据，在同一个坐标系下绘制出理想电流
源、实际电流源以及实际电压源的伏安特性曲线。
⒉ 回答下列问题：
⑴ 电压源和电流源等效变换的条件是什么？
⑵ 理想电流源和理想电压源是否能够进行等效变换？为什么？
七、实验设备
⒈ DF1731SB 可调直流稳压、稳流电源（三路） 一台； ⒉ HG1943A 型直流数字电流表 一块； ⒊ DT9205型数字万用表 一块； ⒋ ZX36型多值电阻器 二个； ⒌ 电流源—电压源转换电路实验板 一块； ⒍ 导线若干。