电路分析基础课件 1-5独立电压源和电流源.pptVIP

§1－5 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，会不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或装置——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发生器等。为了得到各种实际电源的电路模型，定义两种理想的电路元件——独立电压源和独立电流源。 常用的干电池和可充电电池 实验室使用的直流稳压电源 一、独立电压源 如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压保持常量US或按给定的时间函数uS(t)变化，则此二端元件称为独立电压源，简称为电压源。电压源的符号如图(a)所示，图中?＋???-?号表示电压源电压的参考极性。 电压保持常量的电压源，称为恒定电压源或直流电压源。电压随时间变化的电压源，称为时变电压源。电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为交流电压源。 也就是说，随着电压源工作状态的不同，它既可发出功率，也可吸收功率。 电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其吸收功率为 p=ui 当p0，即电压源工作在i－u平面的一、三象限时，电压源实际吸收功率。 当p0，即电压源工作在i－u平面的二、四象限时，电压源实际发出功率。 P0 P0 独立电压源的特点是其端电压由其特性确定，与电压源在电路中的位置无关。 独立电压源的电流则与其连接的外电路有关。由其电压和外电路共同确定。 例如图示电路中电阻值变化时，电压源的电流 i 和发出功率 p 会发生变化。 0.5 20 0.1 100 P /W 0 1 5 10 i / A ? 10 2 1 R / ? 0 1 5 10 50 100 P /W 例 l－3 电路如图所示。已知uab=6V, uS1(t)=4V, uS2(t)=10V, R1=2?和R2=8?。求电流i和各电压源发出的功率. 两个电压源的吸收功率分别为 例l－4 电路如图所示。已知US1=24V, US2=4V, US3=6V, R1=1?, R2=2?和R3=4?。求电流I和电压Uab. 沿右边路径求电压uab得到 也可由左边路径求电压uab得到 例 l－5电路如图所示。试求开关 S 断开后，电流i和 b点的电位。 解:图(a)是电子电路的习惯画法，不画出电压源的符号，只标出极性和对参考点的电压值，即电位值。我们可以用相应电压源来代替电位，画出图(b)电路，由此可求得开关 S断开时的电流 I 再根据KVL求得 b点的电位 二、独立电流源 独立电流源是从实际电源抽象出来的另一种电路元件。如果一个二端元件的电压无论为何值，其电流保持常量IS或按给定时间函数iS(t)变化，则此二端元件称为独立电流源，简称电流源。 电流源的符号如图l－22(a)所示，图中箭头表示电流源电流的参考方向。 电流保持常量的电流源，称为恒定电流源或直流电流源。 电流随时间变化的电流源，称为时变电流源。 电流随时间周期变化且平均值为零的时变电流源，称为交流电流源。 电流源的电压与电流采用关联参考方向时，其吸收功率为 p=ui 当p0，即电流源工作在u－i平面的一、三象限时，电流源实际吸收功率； 当p0，即电流源工作在u－i平面的二、四象限时，电源源实际发出功率。 也就是说随着电流源工作状态的不同，它既可发出功率，也可吸收功率。 独立电流源的特点是其电流由其特性确定，与电流源在电路中的位置无关。 独立电流源的电压则与其连接的外电路有关。由其电流和外电路共同确定。 例如图示电路中电阻值变化时，电流源的电压 u 和发出功率 p 会发生变化。 40 20 200 100 0 20 4 2 u / V 0 10 2 1 R / ? 0 400 80 40 8 4 P /W 例l－6 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。 电压源的吸收功率为 电流源iS1和iS2吸收的功率分别为： 根据KCL求得 根据 KVL和VCR求得： 三、实际电源的电路模型 实际电源的电压(或电流)往往会随着电源电流(或电压)的增加而下降。图(a)和(c)表示用电压表、电流表和可变电阻器测量直流电源VCR特性曲线的实验电路。所测得的两种典型VCR曲线如图（b）和(d)所示 根据 得到的电路模型如图(a)所示，它由电压源Uoc和电阻Ro的串联组成。电阻Ro的电压