两种电源模型的等效变换
班级：10数控1 讲授教师：李婷婷（电子电工）
【课时】共两课时，本节第一课时
【教材分析】本节课选自《电工基础》第三章第五小节的内容：两种电源模型的等效变换。让学生建立电压源、电流源的概念，了解它们的特性及等效变换方法。等效变换是电工技术中常用的电路分析方法。
【教学目标】1、知识目标：建立电压源和电流源的概念，了解它们的特性及等效变换。
2、技能目标：学会电压源和电流源等效变换。
3、情感目标：培养学生电路中“等效”这个词的概念。
【教学重难点】教学重点：电压源和电流源的概念和特点。
教学难点：电压源和电流源的等效变换。
【教学方法】讲授法、练习法
【教学平台与资源】黑板
【教学过程】
师生互动解此题练习题。
【教学反思】学生对两种电源等效转换的概念建立还不是很熟悉，需要今后通过更多的练习来加强他们对等效转换的记忆，利用已得的转换条件结合例题进行逐一分析讲解，这样有助于更好的锻炼学生的分析判断能力，并掌握本节课的内容。
电源的等效变换 一. 填空题 1.电源可分 和 . 2.实际电压源的电路模型由 与 二者联而成,我们把内阻R 0=0的电压源叫做 或 . 3.实际电流源的电路模型由 与 二者联而成。我们把内阻R 0=0的电压源叫做, 或 . 4.恒压源与恒流源 等效变换.只有 电压源与 电流源之间才能等效变换,条件是 ,公式是 和 .这里的所谓“等效”，是对 电路 而言的，对于 电路并不等效。 5．恒压源是输出 不随负载改变；恒流源的输出 不随负载改变。 6．理想电压源不允许 ，理想电流源不允许 ，否则可能引发事故。 二．选择题 1．理想电压源是内阻为（ ） A ．零 B.无穷大 C.任意值 2.实际电流源是恒流源与内阻( ) 的方式 A.串联 B.并联 C.混联 3.若一电压源U S =5V,r S =1Ω,则I S ,r S 为( ) A. 5A,1Ω B.1/5A,1 Ω C.1Ω, 5A. 4.电压源与电流源等效变换时应保证( ) A.电压源的正极端与电流源的电流流出端一致 B.电压源的正极端与电流源的电流流入端一致 C.电压源与电流源等效变换时不用考虑极性 5.多个电压源的串联可简化为( ) A.一个电压源 B.一个电流源 C.任何电源即可 三.判断题 1.电压源是恒压源与内阻串联的电路( ) 2.恒流源是没有内阻的理想电路模型( ) 3.电压源与电流源等效变换时不需要重要重要条件( ) 4.理想电压源与理想电流源可等效 变换( ) ５．电压源与电流源等效变换是对外电路等效（ ） 四.计算题 1.如图电源U S =6V ,r 0=0.4Ω,当接上R=5.6Ω的负载电阻时,用电压源与电流源两种方法,计算负载电阻上流过电流的大小. 2.如图,E 1=17V,R 1=1Ω,E 2=34V .R 2=2Ω,R 3=5Ω.试用电压源与电流源等效变换的方法求流过R 的电流 R1 R2 E2E1
电压源与电流源及其等效变换
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课题3-5电压源与电流源及其等效变换课型新授 授课日期授课 时数 总课 时数 教具 使用 教学 目标 掌握电源的两种模型（电压源和电流源）教学重点 和难点 电源的两种模型的特点及等效变换方法。 学情分析学生对电动势和内阻串联的模型比较熟悉，对电流源模型不是很清楚，尚需详细讲解 板书设计 两种电源模型的等效变换 二、电流源 通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变(I s)或是一定的时间函数i s(t)，但电流源的两端电压却与外电路有关。 实际电流源是含有一定内阻r S的电流源 图3-19 电流源模型
教学后记
教学过程： 一、 导入新课 1 、什么叫电压源？什么叫电流源？ 2、穷举生活中电压源和电流源的实例。 二、讲授新课 两种实际电源模型之间的等效变换 实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U = E-r0I 实际电源也可用一个理想电流源I S和一个电阻r S并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U = r S I S -r S I 对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是 r0 = r S ， E = r S I S 或I S = E/r0 【例】如图3-18所示的电路，已知电源电动势E= 6 V，内阻r0 = 0.2 Ω，当接上R= 5.8 Ω负载时，分别 用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内 阻消耗的功率。
第二章电阻电路的等效变换2 讲授板书 1、掌握电压源、电流源的串联和并联； 2、掌握实际电源的两种模型及其等效变换； 3、掌握输入电阻的概念及计算。 1、电压源、电流源的串联和并联 2、输入电阻的概念及计算 实际电源的两种模型及其等效变换 1.组织教学5分钟 3.讲授新课70分钟1）电源的串并联20 2）实际电源的等效变换25 3）输入电阻的计算352.复习旧课5分钟电阻的等效 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]： 第二章电阻电路的等效变换 （电压源、电流源等效变换） §2－5电压源、电流源的串联和并联 电压源、电流源的串联和并联问题的分析是以电压源和电流源的定义及外特性为基础，结合电路等效的概念进行的。 1.理想电压源的串联和并联 （1）串联 图示为n个电压源的串联，根据KVL得总电压为： 注意：式中u sk的参考方向与u s的参考方向一致时， u sk在式中取“＋”号，不一致时取“－”号。 根据电路等效的概念，可以用图（b）所示电压为Us的单个电压源等效替代图（a）中的n个串联的电压源。通过电压源的串联可以得到一个高的输出电压。 （2）并联 （a）（b） 图示为2个电压源的并联，根据KVL得： 上式说明只有电压相等且极性一致的电压源才能并联,此时并联电压源的对外 特性与单个电压源一样，根据电路等效概念，可以用（b）图的单个电压源替代（a）图的电压源并联电路。 注意： （1）不同值或不同极性的电压源是不允许串联的，否则违反KVL。 （2）电压源并联时，每个电压源中的电流是不确定的。 2．电压源与支路的串、并联等效 （1）串联 图(a)为2个电压源和电阻支路的串联，根据KVL得端口电压、电流关系为：
电子信息测量基础实验报告 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：20xx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gO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 电子信息测量基础实验报告 Is? 或 Es1 gO= RoRo Es? 如下图6-1所示：
Is1 RO= 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）
授课班级计算机专业计算机授课教师 授课时间编号课时课时使用教具多媒体 授课目标能力目标 知识目标 1、熟知两种电源 1、掌握两种电源的等效变换 2、能灵活运用两种电源的等效变换求解复杂电路情感目标 教学重点知识目标1、2、3 教学难点运用两种电源的等效变换求解复杂电路学情分析 课外作业 教学后记
授课过程 教学内容 教师活动学生活动 时间 分配 复习提问 1、戴维宁定理的内容 2、利用戴维宁定理解题的步骤 新授课 两种电源模型的等效变换 一、电压源 通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势(或两端电压)保持固定不变E或是一定的时间函数e(t)，但电压源输出的电流却与外电路有关。 实际电压源是含有一定内阻r0的电压源。 二、电流源 通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变(I s)或是一定的时间函数i s(t)，但电流源的两端电压却与外电路有关。 实际电流源是含有一定内阻r S的电流源。 三、两种实 际电源模型 之间的等效 变换 实际电 源可用一个 理想电压源 E和一个电 阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U= E r0I 实际电源也可用一个理想电流源I S和一个电阻r S并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为提问回答 图3-18电压源模型 图3-19电流源模型
U = r S I S - r S I 对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是 r 0 = r S ， E = r S I S 或 I S = E /r 0 例题 【例3-7】如图3-18所示的电路，已知电源电动势E = 6 V ，内阻r 0 = 0.2 Ω，当接上R = 5.8 Ω 负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。 解：(1) 用电压源模型计算： A 10=+=R r E I ，负载消耗的功率P L = I 2R = 5.8 W ，内 阻的功率P r = I 2r 0 = 0.2 W (2) 用电流源模型计算： 电流源的电流I S = E /r 0 = 30 A ，内阻r S = r 0 = 0.2 Ω 负载中的电流 A 1S S S =+= I R r r I ，负载消耗的功率 P L = I 2R = 5.8 W ， 内阻中的电流 A 29S S =+= I R r R I r ，内阻 的功 率 P r = I r 2r 0 = 168.2 W 两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。 【例3-8】如图3-19所示的电路，已知：E 1 = 12 V ，E 2 = 6 V ，R 1 = 3 Ω，R 2 = 6 Ω，R 3 = 10 Ω，试应用电源等效变换法求电阻R 3中的电流。
实验三项目名称：电源的等效变换 一、实验目的 1、验证电压源与电流源等效变换的条件。 2、掌握电源外特性的测试方法。 二、实验原理 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E S与一个电阻R0相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源I S与一电导G0相并联来表示。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，即具有同样的外特性。 四、实验内容 （A）（B） 图3-1 实验线路图 1、按照图3-1（A）接线，其中E S=6V，R0 = 1KΩ，改变电阻器R L的阻值将I和U记录于 2、按照图3-1（B）接线，其中I S = E S / R0=6V/1KΩ= 6mA，R0 = 1KΩ，改变电阻器R L的 阻值将I和U记录于表（2）中。 ）
3、按照图3-1（A）接线，其中E S=6V，R0 = 200Ω，改变电阻器R L的阻值将I和U记录于 4、按照图3-1（B）接线，其中I S = E S / R0=6V/200Ω= 30mA，R0 = 200Ω，改变电阻器R L 的阻值将I和U记录于表（4）中。 五、实验注意事项 1.在测试电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值：在改变负载时，不容许负载 短路。测试电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值：在改变负载时，不容许负载开路。 2. 换接线路时，必须关闭电源开关。。 3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。 六、实验总结及数据分析（留一面） 1.根据表（1）、表（2）、表（3）、表（4）的实验数据，绘出其电源的外特性。 2. 并且通过绘制其电源的外特性曲线相互重合，从而验证电源等效变换条件I S = E S / R0的正确性。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
第十五周（第 1、2 讲） 【教学过程】： 导入新课： 电路中的电能都是由电源来提供的，对负载来说，电源是电压的提供者，也可以看成是电流的提供者。 讲授新课： 一、电压源 为电路提供一定电压的电源可以用电压源来表征 1、理想电压源(恒压源)：电源内阻为零，并能提供一个恒定不变的电压。所 以也称恒压源。如图1-a所示。 2、恒压源的两个特点：（1）提供给负载的电压恒定不变；（2）提供给负载的 电流可任意。 3、实际电压源：可以用一个电阻（相当于内阻）与一个理想的电压源串联来 等效。它提供的端电压受负载影响。如图1-b虚线框内所示。 图 1 二、电流源 为电路提供一定电流的电源可用电流源来表征。 1、理想电流源（恒流源）：电源的内阻为无穷大，并能提供一个恒定不变的电 源。所以也称为恒流源。如图2-a所示。 2、恒流源的两个特点：（1）提供给负载的电流是恒定不变的；（2）提供给负
载的电压是任意的。 3、实际电流源：实际上电源的内阻不可能为无穷大，可以把理想电流源与一 个内阻并联的组合等效为一个电流源。如图2-b 所示。 图 2 三、两种电源模型的等效变换 讨论问题：两种电源模型的等效变换的条件是什么？ 对外电路，只要负载上的电压与流过的电流是相等的，则两个不同的电源等效。 ;;00S S S S S r I E r E r E I r r ?=??=== 或者： （1）电压源等效为电流源： 0r E I S = 0r r s = （2）电流源等效为电压源： s S r I E = s r r =0 即：内阻相等，电流源的恒定电流等于电压源的短路电流：或电压源的恒定电压等于电流源的开路电压。 要注意一个理想电压源是不能等效变换为一个理想电流源的，反之也一样。只有电流源和电压源之间才能等效变换。但是这种等效变换是对外电路而言的，电源内部并不等效。 例题讲解：76页例1
电源的等效变换 一. 填空题 1.电源可分 和 . 2.实际电压源的电路模型由 与 二者联而成,我们把内阻R 0=0的电压源叫做 或 . 3.实际电流源的电路模型由 与 二者联而成。我们把内阻R 0=0的电压源叫做, 或 . 4.恒压源与恒流源 等效变换.只有 电压源与 电流源之间才能等效变换,条件是 ,公式是 和 .这里的所谓“等效”，是对 电路 而言的，对于 电路并不等效。 5．恒压源是输出 不随负载改变；恒流源的输出 不随负载改变。 6．理想电压源不允许 ，理想电流源不允许 ，否则可能引发事故。 二．选择题 1．理想电压源是内阻为（ ） A ．零 B.无穷大 C.任意值 2.实际电流源是恒流源与内阻( ) 的方式 A.串联 B.并联 C.混联 3.若一电压源U S =5V,r S =1Ω,则I S ,r S 为( ) A. 5A,1Ω B.1/5A,1 Ω C.1Ω, 5A. 4.电压源与电流源等效变换时应保证( ) A.电压源的正极端与电流源的电流流出端一致 B.电压源的正极端与电流源的电流流入端一致 C.电压源与电流源等效变换时不用考虑极性 5.多个电压源的串联可简化为( ) A.一个电压源 B.一个电流源 C.任何电源即可 三.判断题 1.电压源是恒压源与内阻串联的电路( ) 2.恒流源是没有内阻的理想电路模型( ) 3.电压源与电流源等效变换时不需要重要重要条件( ) 4.理想电压源与理想电流源可等效 变换( ) ５．电压源与电流源等效变换是对外电路等效（ ） 四.计算题 1.如图电源U S =6V ,r 0=0.4Ω,当接上R=5.6Ω的负载电阻时,用电压源与电流源两种方法,计算负载电阻上流过电流的大小. 2.如图,E 1=17V,R 1=1Ω,E 2=34V .R 2=2Ω,R 3=5Ω.试用电压源与电流源等效变换的方法求流过R 的电流 R1R2 R3 E2 E1
精心整理 精心整理 第二章 电阻电路的等效变换2 讲授板书 1、掌握电压源、电流源的串联和并联； 2、掌握实际电源的两种模型及其等效变换； 3、掌握输入电阻的概念及计算。 1、电压源、电流源的串联和并联 2、输入电阻的概念及计算 实际电源的两种模型及其等效变换
1.组织教学5分钟 3.讲授新课70分钟 1）电源的串并联20 2）实际电源的等效变换25 3）输入电阻的计算35 2.复习旧课5分钟 电阻的等效 4.巩固新课5分钟 5.布置作业5分钟 精心整理
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]： 第二章电阻电路的等效变换 精心整理
图(a)为2个电压源和电阻支路的串联，根据KVL得端口电压、电流关系为： 根据电路等效的概念，图(a)电路可以用图(b)所示电压为u s的单个电压源和电阻为R的单个电阻的串联组合等效替代图(a)，其中 （2）并联 串联电路。 注意：（1）不同值或不同流向的电流源是不允许串联的，否则违反KCL。 （2）电流源串联时，每个电流源上的电压是不确定的。 4．电流源与支路的串、并联等效 1）并联 图(a)为2个电流源和电阻支路的并联，根据KCL得端口电压、电流关系为： 精心整理
精心整理 上式说明图(a)电路的对外特性与图(b)所示电流为i s 的单个电流源和电阻为R 的单个电阻的并联组合一样，因此，图(a)可以用图(b)等效替代，其中 （2）串联 图(a)为电流源和任意元件的串联，设外电路接电阻R ， 和欧姆定律得端口电压、电流为： 电流源变换为电压源： 其中 需要注意的是：
西南石油大学实验报告 课程电路原理实验项目电源的等效变换成绩 专业年级计科11级学号1105010241 指导老师唐老师 姓名张念康同组人姓名实验日期2012.3.21 一、实验目的 1.通过实验了解什么是电流源及外特性。 2.掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。 二、实验原理及说明 电流源是除电压源以外的另一种形式的电源。它可以产生一个电流提供给外电路。理想电流源可以向外电路提供一个恒值电流，而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，它的电流是恒值的，或是一定的时间函数i(t)，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 的本身决定，而是由与之相联接的外电路确定的。其伏安特性曲线如图2-1所示： 图2-1 图2-2 实际电流源当其端电压增加时，通过外电路的电流并非恒定值而是要减小。 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I s。实际电流源可以用一个理想电流源I 和一个内阻R s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 s 2-2所示。 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I c和集电极与基极间的电压U CB的关系如图2-3所示。由图可见I = f(U CB) 关系曲线的平坦部分具有恒流特性，当U CB在一定范围变化时。集电 c 极电流I c近乎恒定值，可以近似地将其视为理想电流源。 图2-3 图2-4
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2-4所示。对于电压源来说，电阻R 两端的电压U 和流过R 的电流I 间的关系可表示为： s s IR U U -= 以及s s R U U I -= (2--1、2) 对于电流源电路来说，电阻R 两端的电压U 和流过它的电流I 间的关系可表 示为： 以及 (2--3、4) 如果两种电源的参数满足以下关系： 以及 (2--5、6) 则电压源电路的两个表达式可以写成： 以及 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(2—5)式和(2—6)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。 (2—5)式和(2—6)式为电源等效互换的条件。利用它可以很方便地把一个参数为Us 和Rs 的电压源变换为一个参数为I s = U s / Rs 和Rs 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。如图2-5所示。 图2--5 三、实验内容及步骤 1.测试理想电流源的伏安特性 参考电路如图2-6（a ）、2-6（b ）所示。图中电源由双路直流稳压电源提供，调节电位器使I c =10mA,其中R s = 200Ω。按表(一)中的数值从小到大依次调节 I RL R0 + – E U + – 电压源 RL R0 U R0 U IS I + – 电流源