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1、15 独立电压源和独立电流源独立电压源和独立电流源 电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或装置装置电源。常用的直流电源有干电池、蓄电电源。常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源等。常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流等。常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等。发生器等。为了得到各种实际电源的电路模型，为了得到
2、各种实际电源的电路模型，定义两种理想的电路元件定义两种理想的电路元件独立电压源和独立独立电压源和独立电流源。电流源。常用的干电池和可充电电池常用的干电池和可充电电池 实验室使用的直流稳压电源实验室使用的直流稳压电源用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形。示波器稳压电源一、独立电压源一、独立电压源 如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压保持常如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压保持常量量US或按给定的时间函数或按给定的时间函数uS(t)变化，则此二端元件称为独变化，则此二端元件称为独立电压源，简称为电压源。立电压源，简称为电压源。电压源的符号如图电压源的符号如图(a)所示，图所示，
3、图中中“+”，“-”号表示电压源电压的参考极性。号表示电压源电压的参考极性。电压保持常量的电压源，称为电压保持常量的电压源，称为恒定电压源恒定电压源或或直流电压直流电压源源。电压随时间变化的电压源，称为。电压随时间变化的电压源，称为时变电压源时变电压源。电压随。电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为交流电交流电压源压源。电电压压源源的的电电压压与与电电流流采采用用关关联联参参考考方方向向时时，其其吸吸收收功功率为率为 p=ui 当当p0，即电压源工作在即电压源工作在i-u平平面的一、三象限时，电压源实际吸面的一、三象限时，电压源实际吸收功
4、率。收功率。当当p0P0，即电流源工作在即电流源工作在u-i平面的一、三象限时，电平面的一、三象限时，电流源实际吸收功率；流源实际吸收功率；当当p0，即电流源工作在即电流源工作在u-i平面的二、四象限时，电平面的二、四象限时，电流源实际发出功率。流源实际发出功率。独立电流源的特点是其独立电流源的特点是其电流由其特性确定电流由其特性确定，与电流源，与电流源在电路中的位置无关。在电路中的位置无关。独立电流源的独立电流源的电压则与其连接的外电路有关电压则与其连接的外电路有关。由其电。由其电流和外电路共同确定。流和外电路共同确定。也就是说也就是说随着电流源工作状态的不同，它既可发出功随着电流源工作状态
5、的不同，它既可发出功率，也可吸收功率率，也可吸收功率。R/1210201000u/V2420402000P/W4840804000 例如图示电路中电阻值变化时，电流源的电压例如图示电路中电阻值变化时，电流源的电压 u 和发和发出功率出功率 p 会发生变化。会发生变化。例例l-6 电路如图所示。已知电路如图所示。已知uS1=10V,iS1=1A,iS2=3A,R1=2,R2=1。求电压源和各电流源发出的功率。求电压源和各电流源发出的功率。电压源的吸收功率为电压源的吸收功率为 电流源电流源iS1和和iS2吸收的功率分别为：吸收的功率分别为：解：解：根据根据KCL求得求得 根据根据 KVL和和VCR
6、求得：求得：三、实际电源的电路模型三、实际电源的电路模型 实际电源的电压实际电源的电压(或电流或电流)往往会随着电源电流往往会随着电源电流(或电压或电压)的增加而下降。图的增加而下降。图(a)和和(c)表示用电压表、电流表和可变表示用电压表、电流表和可变电阻器测量直流电源电阻器测量直流电源VCR特性曲线的实验电路。所测得的特性曲线的实验电路。所测得的两种典型两种典型VCR曲线如图（曲线如图（b）和和(d)所示所示 根据根据 得到的电路模型如图得到的电路模型如图(a)所示，它所示，它由电压源由电压源Uoc和电阻和电阻Ro的串联组成。电阻的串联组成。电阻Ro的电压降模拟实的电压降模拟实际电源电压随
7、电流增加而下降的特性。电阻际电源电压随电流增加而下降的特性。电阻Ro越小的电源，越小的电源，其电压越稳定。其电压越稳定。按照按照 作出的电路模型如图作出的电路模型如图(b)所示，它所示，它由电流源由电流源ISC和电导为和电导为Go的电阻并联组成。电阻中的电流模的电阻并联组成。电阻中的电流模拟实际电源电流随电压增加而减小的特性。并联电阻的电拟实际电源电流随电压增加而减小的特性。并联电阻的电导导Go越小的电源，其电流越稳定。越小的电源，其电流越稳定。例例1-7 型型号号为为HT1712G的的直直流流稳稳压压电电源源，它它有有两两路路输输出出电电压压，其其电电压压可可以以在在0V到到30V间间连连续
8、续调调整整，额额定定电电流流为为2A。某某台台 电源的产品说明书上给出以下实测数据：电源的产品说明书上给出以下实测数据：(l)输出电压输出电压U=3V，负载稳定度为负载稳定度为3 10-4 (2)输出电压输出电压U=30V，负载稳定度为负载稳定度为4 10-5 试根据以上数据，建立该电源的电路模型。试根据以上数据，建立该电源的电路模型。例例1-7 型号为型号为HT1712G的直流稳压电源，输出电压可以的直流稳压电源，输出电压可以 在在0V到到30V间连续调整，额定电流为间连续调整，额定电流为2A。某台电源某台电源 的产品说明书上给出以下实测数据：的产品说明书上给出以下实测数据：(l)输出电压输
9、出电压U=3V，负载稳定度为负载稳定度为3 10-4 (2)输出电压输出电压U=30V，负载稳定度为负载稳定度为4 10-5 试根据以上数据，建立该电源的电路模型。试根据以上数据，建立该电源的电路模型。相应的内阻为相应的内阻为 这说明其电路模型为这说明其电路模型为3V电压源和电压源和0.45m 电阻相串联。电阻相串联。其电路模型为其电路模型为30V电压源和电压源和0.6m 电阻的串联。电阻的串联。解：负载稳定度是指电流由零增加到额定电流时，输出电解：负载稳定度是指电流由零增加到额定电流时，输出电 压的相对变化率。根据已知数据可求出压的相对变化率。根据已知数据可求出U1=3V时输出时输出 电压的变化为电压的变化为 用同样方法算得电源工作在用同样方法算得电源工作在30V时的内阻为时的内阻为 1-5-2 电路如图电路如图152所示。所示。若：若：(1)R=10；(2)R=5；(3)R=2 时时;试判断试判断5V电压源是发出功率或吸收功率。电压源是发出功率或吸收功率。图图152思考与练习思考与练习1-5-l 独立电压源能否短路独立电压源能否短路?独立电流源能否开路独立电流源能否开路?
15独立电压源和独立电流源课件
