当前课程知识点：电工电子技术 > 1 电路的基本定律与分析方法 > 1.1 电路的基本概念 > 5-理想电压源与理想电流源
大家好
今天我们来学习电源及其等效变换
说到电源大家应该都比较熟悉
这些都是大家常见的一些电源的实例
那么这些电源有它共同的特点
也就是它们都是以V为单位的
我们把它称为叫电压源
电压源在日常生活中是非常常见的
除了电压源以外还有电流源
比如一些激光电源电焊机等等
那么在日常生活中电流源却是很少见的
为什么
常见的是电压源
而电流源比较少见
那么学的这一部分大家就可以解决这个问题
首先我们来看电压源
什么是电压源
所谓电压源就是输出电压的电源
理想电压源是指电压总是保持某个给定的时间
函数与通过它的电流无关
这是电压源的电路模型
那么如果电压源的电压UT是恒等于常数
E我们把它称为叫恒压源
这是恒压源的伏安特性
大家来看它是平行于横轴的一根直线
那么它的外特性关系式我们可以写成U等于E
而通过电源的电流I则可以表示成E比上RL
好
对于电路模型中比如我给定一点电动势是十V
L负载取2Ω的话
我可以计算出来流过电源的电流I等于5A
好
改变一下负载
如果RL等于1Ω
这个时候电流I等于10A
大家可以看到我们的电流I是由外电路决定的
那么实际的电压源是在理想电压源的基础上
串联一个内阻R0这个时候它的伏安特性就
不再是平行于横轴的一根直线
而是这样的形式
在这里我们来看这根曲线跟纵轴的交点
我们把它称为叫开路点
也就是电源两端开路时端电压值可以看到开路时
内阻上没有电流
自然没有电压
将端电压等于电源电动势
跟横轴的交点我们称为叫短路点
所谓短路点就是指电源输出端短路流过电源的电流
这个电流等于电源电动势去除以内阻R0
那么我们写出它的外特性关系式
大家来看表示成U等于E减去I乘R0
可以看到随着电流的增加
我们的电源端电压是不断下降的
好了
了解了电压源
我们再来看电流源
电流源就是可以输出电流的电源
对于理想电流源来说
电流总是保持某个给定的时间
函数与它两端的电压无关
这是电流源的电路模型
当电流源的电流IT恒等于常数Is的话
我们把它称为叫恒流源
这是恒流源的伏安特性
可以看到它是垂直于横轴的一根直线
那么它的A输出是恒等于IS的
而电源的端电压等于Is乘以RL
它是由外电路决定的
好
比如说这里我们已知IS是一安附载取2Ω
这个时候我可以计算得到电源的端电压是2V
把负载换成10Ω又变成10V
可以看到的确它的电源端电压是由外电路决定的
那么实际电流源是在理想电流源的基础上并联一个内阻
R0它的伏安特性曲线跟电压源是类似的
在纵轴上的交点我们称为叫开路点
而在横轴上的交点称为叫短路点
它的外特性曲线写成关系式是这样的表达式
I等于S减去U比上R0
可以看到
当负载上的电流增加的时候
内阻上的电流会减小
从而在电源端电压上的电压可能减小
好了
那么我们再回到最初的这个问题
为什么电压源常见
而电流源不常见
我们从它的模型中可以看到
对于电压源来说
内阻是串联在电路中
而对于电流源来说
内阻是并联在电路中
而且电压源是输出一定的电压
电流源是输出一定的电流
在不使用这个电源的时候
电压源是可以开路的
比如说我们墙上的差错
那么这个时候相当于空气作为负载
我们知道空气是很好的绝缘体
它的负载是无穷大的
而对于电流源来说
我们来看
电流源在不使用的时候
一定需要把它的输出端短路
也就是需要找一个超导元件来进行短路
那么在实际中我们说开路非常容易做的
而短路却很难达到
也就是说开路一得而短路难求
这就是我们说为什么电压源常见
而电流源少见的原因了
但是我们在实际中电压源和电流源是可以进行
等效变换的
好
我们来看如何进行它两者之间的等效变换
如果对于这两个电源来说
我带同样的负载
如果在负载上得到相同的电压电流
我们说这两者是等效的
那么为了便于分析
我们把电压源的内阻用R0a表示
这里写出它的外特性关系式
我们把这个式子进行一个变换
写成A等于E比上R0a减去U比上R0a
既然我们说在负载上要得到相同的电压电流
也就是这两个式子要保持一致
大家比较一下这两个式子
可以看到
首先我们的R0a跟R0要相等
其次就是E比上R0a要等于Is我们可以
写成E等于Is乘以R0a这就是我们说的
电压源和电流源的等效变换的原则
好
那么我们通过外特性曲线也可以得到相同的结论
比如说这两个外特性曲线
我们的斜率如果保证相同的话
也就有第一个式子
那么另外它的开路点跟短路点对应相同
有这两个式子
这两个式子跟他是一样的含义
因此我们说对于电压源和电流源等效变换的时候
必须满足R0a=R0，E=Is*R0a
好了
这节课我们内容就讲到这儿
谢谢大家
-1.1 电路的基本概念
-1.2 基尔霍夫定律
-1.3 电路的分析方法
--9-支路电流法
--10-节点电压法
--12-叠加原理
--14-电位的计算
-1 电路的基本定律与分析方法
-2.1 换路定则及初始值的确定
-2.2 RC电路的暂态过程
-2.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法
-2.4 RL电路的暂态过程
-2.5 一阶电路的脉冲响应
-2 电路的暂态分析
-3.1 正弦交流电的基本概念
-3.2 单一参数的正弦交流电路
-3.3 简单正弦交流电路的分析
-3.4 电路的谐振
-3 交流电路
-4.1 三相电源
--36-三相电源
-4.2 三相电路中负载的连接
-4.3 三相电路的功率
-4.4 安全用电技术
-4 三相电路
-5.1 半导体基础知识
-5.2 半导体二极管
-5.3 稳压二极管
--44-稳压二极管
-5.4 半导体三极管
-5.5 场效应管
--46-场效应管
-5.6 光电器件
--47-光电器件
-5 常用半导体器件
-6.1 基本放大电路的组成及工作原理
-6.2 基本放大电路的分析
--54-图解法
-6.3 常用基本放大电路的类型及特点
--6 基本放大电路--6.3 常用基本放大电路的类型及特点
-6.4 实用放大电路
-6 基本放大电路
-7.1 集成运算放大器
-7.2 放大电路中的负反馈
--61-反馈的概念
-7.3 集成运算放大器的线性应用
--7 集成运算放大器及其应用--7.3 集成运放的线性应用
-7.4 集成运算放大器的非线性应用
-7.5 集成运算放大器的应用举例
--7 集成运算放大器及其应用--7.5 集成运放的应用举例
-7 集成运算放大器及其应用
-8.1 整流电路
-8.2 滤波电路
-8.3 稳压电路
-8 半导体直流稳压电源
-9.1 数字电路概述
-9.2 逻辑代数与逻辑函数
--79-逻辑代数
-9.3 逻辑门电路
-9.4 组合逻辑电路的分析与设计
-9.5 常用的组合逻辑模块
--87-加法器
--88-编码器
--89-译码器
--90-显示译码器
-9.6 设计应用举例
-9 门电路与组合逻辑电路
-10.1 双稳态触发器
--93-RS触发器
-10.2 寄存器
-10.3 计数器
--97-异步计数器
--98-同步计数器
-10.4 中规模集成计数器组件及其应用
--10 触发器与时序逻辑电路--10.4 中规模集成计数器组件及其应用
-10 触发器与时序逻辑电路
