电压源与电流源(理想电流源与理想电压源)的串
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1.电流的参考方向可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则i>0,反之i<0。
电压的参考方向也可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则u>0反之u<0。
2.功率平衡一个实际的电路中,电源发出的功率总是等于负载消耗的功率。
3.全电路欧姆定律:U=E-RI4.负载大小的意义:电路的电流越大,负载越大。
电路的电阻越大,负载越小。
5.电路的断路与短路电路的断路处:I=0,U≠0电路的短路处:U=0,I≠0二.基尔霍夫定律1.几个概念:支路:是电路的一个分支。
结点:三条(或三条以上)支路的联接点称为结点。
回路:由支路构成的闭合路径称为回路。
网孔:电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。
2.基尔霍夫电流定律:(1)定义:任一时刻,流入一个结点的电流的代数和为零。
或者说:流入的电流等于流出的电流。
(2)表达式:i进总和=0或:i进=i出(3)可以推广到一个闭合面。
3.基尔霍夫电压定律(1)定义:经过任何一个闭合的路径,电压的升等于电压的降。
或者说:在一个闭合的回路中,电压的代数和为零。
或者说:在一个闭合的回路中,电阻上的电压降之和等于电源的电动势之和。
(2)表达式:1或:2或:3(3)基尔霍夫电压定律可以推广到一个非闭合回路三.电位的概念(1)定义:某点的电位等于该点到电路参考点的电压。
(2)规定参考点的电位为零。
称为接地。
(3)电压用符号U表示,电位用符号V表示(4)两点间的电压等于两点的电位的差。
(5)注意电源的简化画法。
四.理想电压源与理想电流源1.理想电压源(1)不论负载电阻的大小,不论输出电流的大小,理想电压源的输出电压不变。
理想电压源的输出功率可达无穷大。
(2)理想电压源不允许短路。
2.理想电流源(1)不论负载电阻的大小,不论输出电压的大小,理想电流源的输出电流不变。
理想电流源的输出功率可达无穷大。
(2)理想电流源不允许开路。
3.理想电压源与理想电流源的串并联(1)理想电压源与理想电流源串联时,电路中的电流等于电流源的电流,电流源起作用。
1.电流的参考方向可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则i>0,反之i<0。
电压的参考方向也可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则u>0反之u<0。
2.功率平衡一个实际的电路中,电源发出的功率总是等于负载消耗的功率。
3.全电路欧姆定律:U=E-RI4.负载大小的意义:电路的电流越大,负载越大。
电路的电阻越大,负载越小。
5.电路的断路与短路电路的断路处:I=0,U≠0电路的短路处:U=0,I≠0二.基尔霍夫定律1.几个概念:支路:是电路的一个分支。
结点:三条(或三条以上)支路的联接点称为结点。
回路:由支路构成的闭合路径称为回路。
网孔:电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。
2.基尔霍夫电流定律:(1)定义:任一时刻,流入一个结点的电流的代数和为零。
或者说:流入的电流等于流出的电流。
(2)表达式:i进总和=0或:i进=i出(3)可以推广到一个闭合面。
3.基尔霍夫电压定律(1)定义:经过任何一个闭合的路径,电压的升等于电压的降。
或者说:在一个闭合的回路中,电压的代数和为零。
或者说:在一个闭合的回路中,电阻上的电压降之和等于电源的电动势之和。
(2)表达式:1或: 2或: 3(3)基尔霍夫电压定律可以推广到一个非闭合回路三.电位的概念(1)定义:某点的电位等于该点到电路参考点的电压。
(2)规定参考点的电位为零。
称为接地。
(3)电压用符号U表示,电位用符号V表示(4)两点间的电压等于两点的电位的差。
(5)注意电源的简化画法。
四.理想电压源与理想电流源1.理想电压源(1)不论负载电阻的大小,不论输出电流的大小,理想电压源的输出电压不变。
理想电压源的输出功率可达无穷大。
(2)理想电压源不允许短路。
2.理想电流源(1)不论负载电阻的大小,不论输出电压的大小,理想电流源的输出电流不变。
理想电流源的输出功率可达无穷大。
(2)理想电流源不允许开路。
3.理想电压源与理想电流源的串并联(1)理想电压源与理想电流源串联时,电路中的电流等于电流源的电流,电流源起作用。
《电路分析基础》试题库——填空题1.电压源和电流源通称为元件,R、L、C称为元件。
2.电能的单位为_____,电能的转换速率是电功率,单位是_______。
3.电压的关联参考方向为:电流从电压源负端流入为负,从正端流入时电压取。
4.当取关联参考方向时,理想电容元件的电压与电流的一般关系式为。
5.当取非关联参考方向时,理想电感元件的电压与电流的相量关系式为。
6.若按某电压参考方向计算出U = -12 V,则表明其真实方向与参考方向相_____。
7.恒定的理想电压源其端电压恒定,而电流决定于_____。
8.一般情况下,电感的不能跃变,电容的不能跃变。
9.两种实际电源模型等效变换是指对外部等效,对内部并无等效可言。
当端子开路时,两电路对外部均不发出功率,但此时电压源发出的功率为,电流源发出的功率为;当端子短路时,电压源发出的功率为,电流源发出的功率为。
10.对于具有n个结点b个支路的电路,可列出个独立的KCL方程,可列出个独立的KVL方程。
11.KCL定律是对电路中各支路之间施加的线性约束关系。
12.理想电流源在某一时刻可以给电路提供恒定不变的电流,电流的大小与端电压无关,端电压由来决定。
13.两个电路的等效是指对外部而言,即保证端口的关系相同。
14.RLC串联谐振电路的谐振频率 = 。
15.理想电压源和理想电流源串联,其等效电路为。
理想电流源和电阻串联,其等效电路为。
16.在一阶RC电路中,若C不变,R越大,则换路后过渡过程越。
17.电容具有()特性。
A通低频阻高频B隔直阻交C通直阻交D隔直通交18. R -L -C 串联电路,总电压相位超前于电流相位,则电路称为_____性电路。
19. 在纯电感的正弦电路中,( )超前于( )90°。
20. RLC 串联谐振电路的谐振条件是 =0。
21. 在使用叠加定理适应注意:叠加定理仅适用于 电路;在各分电路中,要把不作用的电源置零。
不作用的电压源用 代替,不作用的电流源用 代替。
实验三:电压源与电流源的等效变换预习报告:1 实验目的(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。
2 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。
其外特性曲线,即伏安特性曲线U=f(I)是一条平行于I轴的直线。
一个实用中的恒流源在一定的电压范围内,可视为一个理想的电流源。
(2)一个实际的电压源(或电流源),其端电压(或输出电流)不可能不随负载而变,因它具有一定的内阻值。
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)来摸拟一个实际的电压源(或电流源)。
(3)一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成一个电压源,又可以看成一个电流源。
若视为电压源,则可用一个理想的电压源U 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Is与一电导g o相并联的组合来表示。
如果这两种电源能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的条件为I s=U s/R0,g0=1/R0或U s=I s R0,R0=1/ g0。
如图1所示。
图1 电压源与电流源等效变换3 实验设备(1)可调直流稳压电源(0~30V)1块。
(2)可调直流恒流源(0~200mA)1块。
(3)直流数字电压表(0~200V)1块。
(4)直流数字毫安表(0~200mA)1块。
(5)万用表1块。
(6)电阻器(DGJ -50,51Ω,200Ω,1K Ω) (7)可调电阻箱(DGJ -05,0~99999.9Ω)1块。
4 实验内容1.测定直流稳压电源与实际电压源的外特性(1)按如图2所示接线。
Us 为+6V 直流稳压电源。
调节R 2,令其阻值由大至小变化,记录两表的读数于表1中。
(2)按如图3所示接线,虚线框可模拟为一个实际的电压源。
四、 电压源与电流源(理想电流源与理想电压源)的串、并、和混联1. 电压源的串联,如图2-1-7所示:计算公式为:u s =u s1+u s2+u s32. 电压源的并联,如图2-1-8所示:只有电压源的电压相等时才成立。
12==s s s u u u3. 电流源的串联,如图2-1-9所示: 只有电流源的电流相等时才成立。
12s s s i i i ==4. 电流源的并联,如图2-1-10所示:公式为:12s s s I I I =+5. 电流源和电压源的串联,如图2-1-11所示:u s1u s2us3u sI图2-1-7 电压源串联图2-1-8 电压源并联uII图2-1-10 电流源并联图2-1-9 电流源串联6. 电流源和电压源的并联,如图2-1-12所示:五、实际电源模型及相互转换我们曾经讨论过的电压源、电流源是理想的、实际上是不存在的。
那实际电源是什么样的呢?下面我门作具体讨论。
1. 实际电压源模型实际电压源与理想电压源的区别在于有无内阻R s 。
我们可以用一个理想电压源串一个内阻Rs 的形式来表示实际电压源模型。
如图2-1-13所示uu I s3Is3II图2-1-11 电流源和电压源串联uIII 图2-1-12 电流源和电压源的并联a bR s U U SabIU(a)实际电源 (b)实际电压源模型图2-1-13 实际电压源模型依照图中U 和I 的参考方向 得S S U U R I =- (2-1-5)由式(2-1-5)得到图2-1-13(c )实际电压源模型的伏安关系。
该模型用U S 和R s 两个参数来表征。
其中U S 为电源的开路U oc 。
从式(2-1-5)可知,电源的内阻R s 越小,实际电压源就越接近理想电压源,即U 越接近U S 。
2. 实际电流源模型实际电流源与理想电流源的差别也在于有无内阻R s ,我们也可以用一个理想电流源并一个内阻R s 的形式来表示实际的电流源,即实际电流源模型。
四、 电压源与电流源(理想电流源与理想电压源)的串、并、和混联
1. 电压源的串联,如图2-1-7所示:
计算公式为:
u s =u s1+u s2+u s3
2. 电压源的并联,如图2-1-8所示:只有电压源的电压相等时才成立。
12==s s s u u u
3. 电流源的串联,如图2-1-9所示: 只有电流源的电流相等时才成立。
12s s s i i i ==
4. 电流源的并联,如图2-1-10所示:公式为:12s s s I I I =+
5. 电流源和电压源的串联,如图2-1-11所示:
u s1
u s2
u
s3
u s
I
图2-1-7 电压源串联
图2-1-8 电压源并联
u
I
I
图2-1-10 电流源并联
图2-1-9 电流源串联
6. 电流源和电压源的并联,如图2-1-12所示:
五、实际电源模型及相互转换
我们曾经讨论过的电压源、电流源是理想的、实际上是不存在的。
那实际电源是什么样的呢?下面我门作具体讨论。
1. 实际电压源模型
实际电压源与理想电压源的区别在于有无内阻R s 。
我们可以用一个理想电压源串一个内阻Rs 的形式来表示实际电压源模型。
如图2-1-13所示
u
u I s3
Is3
I
I
图2-1-11 电流源和电压源串联
u
I
I
I 图2-1-12 电流源和电压源的并联
a b
R s U U S
a
b
I
U
(a)实际电源 (b)实际电压源模型
图2-1-13 实际电压源模型
依照图中U 和I 的参考方向 得
S S U U R I =- (2-1-5)
由式(2-1-5)得到图2-1-13(c )实际电压源模型的伏安关系。
该模型用U S 和R s 两个参数来表征。
其中U S 为电源的开路U oc 。
从式(2-1-5)可知,电源的内阻R s 越小,实际电压源就越接近理想电压源,即U 越接近U S 。
2. 实际电流源模型
实际电流源与理想电流源的差别也在于有无内阻R s ,我们也可以用一个理想电流源并一个内阻R s 的形式来表示实际的电流源,即实际电流源模型。
如图2-1-14所示:
若实际的电流源与外电阻相接后如图2-1-14(b )可得外电流 U
I Is Rs
=-
(2-1-6) Is :电源产生的定值电流
U
Rs
:内阻Rs 上分走的电流 由式(2-1-6)可得:实际电流源模型的伏安特性曲线,又知端电压U 越高,则内阻分流越大,输出的电流越小。
显然实际电流源的短路电流等于定值电流Is 。
因此,实际电源可由它们短路电流sc s I I =以及内阻Rs 这两个参数来表征。
由上式可知,实际电源的内阻越大,内部分流作用越小,实际电流源就越接近于理想电流源,即I 接近I s 。
3. 实际电压源与实际电流源的互换
依据等效电路的概念,以上两种模型可以等效互换。
对外电路来说,任何一个有内阻的电源都可以用电压源或电流源表示。
因此只要实际电源对外电路的影响相同,我们就认为两种实际电源等效。
对外电路的影响表现在外电压和外电流上。
换句话说,两种模型要等效,它们的伏安特性就要完全相同。
下面以实际电压源转换成实际电流源为例说明其等效原理。
U
I
I s I
U
(a)电流源模型 (b)与外电阻相接 (c)电流源模型的伏安特性
图2-1-14实际电流源模型
由KVL 和OL 可得图2-1-15外电路伏安特性:
U Us IRs =- (2-1-7) 将上式两端同除以内阻R s 可得:
S
U U I Rs Rs
=- (2-1-8) 在进行依次变换得:
219 2110S U U I Rs Rs
U
Is Rs =
---=---()()
由此伏安特性关系可得并联结构的电路图2-1-15(b )
故图2-1-15(a )和(b )是反映同一实际电源的两种电源模型。
伏安特性相同,所以实际电压源与实际电流源可相互等效转换。
其转换关系为:
S
U Is Rs
=
S U RsIs = S R 不变
在等效变换的过程中需注意以下几点: (1) 理想电源不能变换。
(2) 注意参考方向。
(3) 串联时变为电压源,并联时变为电流源。
(4) 只对外等效,对内不等效。
U I
(a ) (b )
图2-1-15 电源的等效变换。