电压源与电流源及其等效变换
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图3-19 电流源模型 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(Is)或是一定的时间函数is(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rS的电流源 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IS和一个电阻rS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 = rSIS rSI
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 = rS ， E = rSIS 或 IS = 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 ，当接上R = 5.8 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。
例题
解：(1) 用电压源模型计算：
实验:电压源、电流源及其电源等效变换的研究
一、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。
二、原理说明
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，即其伏安特性曲线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Us与一个电阻Ro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g0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：
IS＝US／R0，g0＝1/R0 或US＝ISR0，R0＝1/g0 。如图4-1所示。
图 4-1
三、实验设备
序号 名称 型号与规格 数量 备注
1 可调直流稳压电源 0～30V 1 CG11挂件
2 可调直流恒流源 0～200mA 1 CG12挂件
3 直流数字电压表 0～500V 1 CX21挂件
4 直流数字毫安表 0～2000mA 1 CX21挂件 ＋－UsR0URLIs=US/R0g0=1/R0g0=1/R0IsUSR0.=＋－g0IRLU＋＋－II
S5 万用表 1 自备
6
电阻 51Ω/0.25W 1 透明元件盒
7 510Ω/0.25W 1 透明元件盒
8 200Ω/0.25W 1 透明元件盒
9 120Ω/0.25W 1 透明元件盒
第 十五 周（第 1、2 讲）
课 题 电流源与电压源的等效变换 课 型 新授课
教学目标 掌握电压源电流源之间的等效变换方法，理解两种电源模型的特性。
教学重点 电压源和电流源之间的等效变换方法。
教学难点 电压源和电流源之间的等效变换方法。
教学手段 使用多媒体演示平台
【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
等效变换的作用是：为了化简电路，引入了电压源、电流源的概念，有时候把电路中的电压源等效变换成电流源，电路就被简化成简单电路；
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。
;;00SSSSSrIErErEIrr
或者：
（1）电压源等效为电流源：
0rEIS 0rrs
（2）电流源等效为电压源：
首页实验报告内容:
实验三 电压源与电流源的等效变换
一、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。
二、实验原理
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，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。一个实用的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。
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）。
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Us与一个电阻Ro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Go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：
Is＝Us／Ro，Go＝1/Ro 或 Us＝IsRo，Ro＝ 1/Go 。
如图3-1所示。
图3-1
三、实验设备
序号 名称 数量 备注
1 稳压、稳流源 1 DG04
2 实验电路、可变电阻箱 1 DG05，DG09
3 直流电压、电流表 1 DG31—2
四、实验内容
1、测定理想电压源与实际电压源的外特性
(1)按图3-2接线。将Us调节为＋12V。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。
图 3-2 图 3-3
表3-1 理想电压源外特性
RL（KΩ） ∞ 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4
U（V） 12.00 11.99 11.98 11.96 11.93 11.90 11.86
