1-3电压源和电流源 受控源 基尔霍夫定律

第一章电路模型和基尔霍夫定律3

讲授板书

1、掌握电压源、电流源的概念、用法及特性；

2、熟悉受控源的用法；

3、掌握基尔霍夫定律的应用。

1、电压源、电流源用法及特性

2、基尔霍夫定律的应用

受控源的概念及用法

1. 组织教学 5分钟

3. 讲授新课70分钟1）电压源及电流源25 2）受控源15 3）基尔霍夫定律302. 复习旧课5分钟

电路元件特性

4.巩固新课5分钟

5.布置作业5分钟

一、学时：2

二、班级：06电气工程（本）/06数控技术（本）

三、教学内容：

[讲授新课]：

第一章电路模型和电路定律

（电压源和电流源的概念及特点受控源的概念及分类基尔霍夫定律）

§1－8电源元件(independent source)

1. 理想电压源

1）定义：其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，且电压值与流过它的电流i 无关的元件叫理想电压源。

2）电路符号

3）理想电压源的电压、电流关系

(1)电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。

(2)通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。

伏安关系曲线如下图示：

实际电流源可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。

4）电压源的功率

在电压、电流的非关联参考方向下；P = us i

物理意义：

电流（正电荷）由低电位向高电位移动，外力克

服电场力作功电源发出功率。

例1－3图示电路，当电阻R 在0～∞之间变化时，求电流的变化范围和电压源发出的功率的变

化。

解：（1）当电阻为R 时，流经电压源的电流为： 电源发出的功率为：

表明当电阻由小变大，电流则由大变小，电源发出的功率也由大变小。

（2）当，则

（3）当

，则

由此例可以看出：理想电压源的电流随外部电路变化。在的极端情况，电流 ，

从而电压源产生的功率

，说明电压源在使用过程中不允许短路。

例

1－4计算图示电路各元件的功率。

解：

（发出）

（发出）

（吸收）

满足：P （发）＝P （吸）

由此例可以看出：5V 电压源供出的电流为负值，充当了负载的作用，说明理想电压源的电

流由外部电路决定。 5）实际电压源 （1）实际电压源模型

考虑实际电压源有损耗，其电路模型用理想电压源和电阻的串联组合表示，这个电阻称为电压源的内阻。

（2）实际电压源的电压、电流关系

实际电压源的端电压在一定范围内随着输出电流的增大而逐渐下降。因此,一个好的电压源的

内阻

注：实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。

2. 理想电流源

1）定义

不管外部电路如何，其输出电流总能保持定值或一定的时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件定义为理想电流源。

2）电路符号

3）理想电流源的电压、电流关系

（1）电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压无关

（2）电流源两端的电压由其本身输出电流及外部电路共同决定。

伏安关系曲线如右图示

实际电流源可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。（用图片展示）

4）电流源的功率

物理意义：

(1)电压、电流的参考方向非关联；

表示电流（正电荷）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率，起电源作用。

(2)电压、电流的参考方向关联；

表示电流（正电荷）由高电位向低电位移动，电场力作功，电源吸收功率，充当负载。理想电流源两端的电压可以有不同的极性，它可以向外电路提供电能，亦可以从外电路接受电能。

例1－5图示电路，当电阻R 在0～∞之间变化时，求电流源端电压U 的变化范围和电流源发出功率的变化。

解：（1）当电阻为R 时，电流源的电压为： 电流源发出的功率为：

表明当电阻由小变大，电压也由小变大，电源发出的功率也由小变大。 （2）当，则

（3）当

，则

由此例可以看出：理想电流源的电压随外部电路变化。在的极端情况，

电压

，从而电流源产生的功率

，说明电流源在使用过程中不允许开路。

例1－6计算图示电路各元件的功率。

解：

（发出） （发出）

满足：P （发）＝P

（吸）

5）实际电流源

（1）实际电流源模型

考虑实际电流源有损耗，其电路模型用理想电流源和电阻的并联组合表示，这个电阻称为电流源的内阻。

（2）实际电流源的电压、电流关系

即：实际电流源的输出电流在一定范围内随着端电压的增大而逐渐下降。因此,一个好的电流源的内阻

注：实际电流源也不允许开路路。因其内阻很大，若开路，端电压很大，可能烧毁电源。§1－9受控电源(非独立源)(controlled source or dependent source)

受控源是用来表征在电子器件中所发生的物理现象的一种模型，它反映了电路中某处的电压或电流控制另一处的电压或电流的关系。

1．定义

电压或电流的大小和方向受电路中其他地方的电压(或电流)控制的电源，称受控源。

2．符号

3．分类

受控源有两个控制端钮(又称输入端)，两个受控端钮(又称输出端)，所以受控源也称为四端元件。根据控制量和被控制量是电压u 或电流i ，受控源可分四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。

(1)电流控制的电流源(CCCS)

受控电流源的电流为：

式中β为无量纲的电流控制系数，它控制着受控电流源电流的大小和方向，若β＝0，则

，若β增大，则βi1亦增大，若β改变极性，βi1亦改变极性。

(2)电压控制的电流源(VCCS)

受控电流源的电流为：

式中g为电压控制系数，单位为S（西门子），亦称转移电导。

(3)电压控制的电压源(VCVS)