电源模型的等效变换例题

电源元件

主要内容：

电压源与电流源 电源等效原理 受控源

复习：参考方向：

而现在，复杂电路电流方向难以确定，交 流电流方向更是随时变化。例如：

而在列方程求解时，需要有电流的方向。

复习：支路 (branch):含元件，流过同一电流的视为一条支路 节点 (node): 支路的连接点称为节点，也称为结点 回路(loop): 由支路组成的任一闭合路径 网孔(mesh): 在回路内部不另含有支路的回路

复习： 基尔霍夫定律

1、KCL (基尔霍夫电流定律) 对时变、广义也成立。 列方程：流入-流出=0

I1 I 2 I 3 0

复习： 基尔霍夫定律1、KCL 例：广义节点：

i1 i2 i3 i4 ?

复习： 支路电流法：

支路电流法以支路电流为末知量，直 接用KCL、KVL列方程，但方程解变量太 多。

复习：支路电流法：

由KCL: i1 i2 i3 0 E1 R1I1 R3 I 3 0 由KVL:

E2 R2 I 2 R3 I 3 0

三个方程，三个末知数，可以求解。

例：已知 R1 R2 2 , R3 4 , E1 4V , E2 16V

则： I1 4

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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

专题：两种电源模型及变换

学习目标：掌握利用电源模型法解答复杂的电路问题

知识要点：1、恒压源、恒流源的电路及特点。

2、电压源和电流源电路的变换方法。

重点难点：电源模型在实际电路中的变换

【复习】：

1、请你画出恒压源、恒流源的电路图，并说说它们的特点。

2、如下图中Us=100V,Rs=47Ω ,将图中的电压源转化为等效电流源，并画出等效电路。

3、如下图中已知Is=10mA,Rs=1KΩ的电流源转化为等效电压源，并画出其等效电路。

【课堂巩固提高】：

解题思路：

例1：用电源模型等效变换的方法求图电路的电流I2。

例2、将下列有源二端网络等效变换为一个电压源：

例3、如图所示已知E1=12V，E2=24V，R1=R2=20Ω，R3=50Ω，试用电压源和电流源之间的等效变换求R3上电流。

课后练习：

1、把图所示电路用电压源等效替代

上图电路用电流源等效替代

2、试用电压源与电流源等效变换的方法计算图中2Ω电阻中的电流I。

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第2章 电阻电路的等效变换

本章重点 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 引言 电路的等效变换 电阻的串联和并联 电阻的Y形连接和△ 电阻的 形连接和△形连接的等效变换 形连接和 电压源、 电压源、电流源的串联和并联 实际电源的两种模型及其等效变换 输入电阻

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重点： 重点： 电路等效的概念； 1. 电路等效的概念； 2. 电阻的串、并联； 电阻的串、并联； 电阻的Y— 变换; 变换; 3. 电阻的 电压源和电流源的等效变换； 4. 电压源和电流源的等效变换；

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2.1

电阻电路 分析方法

引言

仅由电源和线性电阻构成的电路 ①欧姆定律和基尔霍夫定律是 分析电阻电路的依据； 分析电阻电路的依据； ②等效变换的方法,也称化简的 等效变换的方法, 方法。 方法。

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2.2 1.两端电路（网络） 1.两端电路（网络） 两端电路 电路的等效变换

任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮，且 任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 或一端口网络) 则称这一电路为二

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第2章 电阻电路的等效变换

本章重点 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 引言 电路的等效变换 电阻的串联和并联 电阻的Y形连接和△ 电阻的 形连接和△形连接的等效变换 形连接和 电压源、 电压源、电流源的串联和并联 实际电源的两种模型及其等效变换 输入电阻

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重点： 重点： 电路等效的概念； 1. 电路等效的概念； 2. 电阻的串、并联； 电阻的串、并联； 电阻的Y— 变换; 变换; 3. 电阻的 电压源和电流源的等效变换； 4. 电压源和电流源的等效变换；

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2.1

电阻电路 分析方法

引言

仅由电源和线性电阻构成的电路 ①欧姆定律和基尔霍夫定律是 分析电阻电路的依据； 分析电阻电路的依据； ②等效变换的方法,也称化简的 等效变换的方法, 方法。 方法。

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2.2 1.两端电路（网络） 1.两端电路（网络） 两端电路 电路的等效变换

任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮，且 任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流， 或一端口网络) 则称这一电路为二

实验二 叠加原理和等效电源定理

一、实验目的

1、验证线性电路中的叠加原理、戴维南定理、诺顿定理。 2、熟悉等效电源电路的短路断路和通路情况。

3、学会用实验的方法测定有源二端网络的开路电压U0和除源内阻R0。 二、实验原理

1、叠加原理就是指在线性电路中有多个电源共同作用时，电路上任意一个支路上的电压或电流都是各电源单独作用下，在各支路上产生的电压或电流的叠加（代数和）。

2、戴维南定理是等效电源定理之一。它的内容是指任何一个线性含源二端网络，总可以用一个理想电压源与一个电阻（内阻）串联的支路来代替。该理想电压源的电动势等于二端网络的开路电压U0，串联内阻等于有源二端网络内电源为零时所响应的无源网络的等效电阻。

3、诺顿定理的内容是指任何一个线性含源二端网络，总可以用一个恆流源与一个电阻（内阻）并联的支路来代替。恆流源的电流该网络的短路电流，而电阻的含义与戴维南定理中的相同。

4、求电源内阻的方法：

⑴使用万用表用替代法测量电阻。对二端网络进行除源（将网络内电压源去源短接，电流源去源开路）后，用万用表测出网络A、B两端开路时的电阻值R，再用万用表测量标准（高精度）电阻箱的阻值，调节电阻箱的阻值使万用表的读数与R值相同，则电阻箱的读

运用等效法巧解带电粒子在匀强电场中的运动

一、等效法

将一个过程或事物变换成另一个规律相同的过程和或事物进行分析和研究就是等效法。中学物理中常见的等效变换有组合等效法（如几个串、并联电阻器的总电阻）；叠加等效法（如矢量的合成与分解）；整体等效法（如将平抛运动等效为一个匀速直线运动和一个自由落体运动）；过程等效法（如将热传递改变物体的内能等效为做功改变物体的内能）

概念的全面类比

为了方便后续处理方法的迁移，必须首先搞清“等效重力场”中的部分概念与复合之前的相关

概念之间关系。具体对应如下： 等效重力场重力场、电场叠加而成的复合场 等效重力重力、电场力的合力 等效重力加速度等效重力与物体质量的比值 等效“最低点”物体自由时能处于稳定平衡状态的位置 等效“最高点”物体圆周运动时与等效“最低点”关于圆心对称的位置 等效重力势能等效重力大小与物体沿等效重力场方向“高度”的乘积

二、题型归类

（1）单摆类问题（振动的对称性）

例1、如图2-1所示`，一条长为L的细线上端固定在Ｏ点，下端系一个质量为m的小球，将它置于一个很大的匀强电场中，电场强度为Ｅ，方向水平向右，已知小球在Ｂ点时平衡，细线与竖直线的夹角为?

运用等效法巧解带电粒子在匀强电场中的运动

一、等效法

将一个过程或事物变换成另一个规律相同的过程和或事物进行分析和研究就是等效法。中学物理中常见的等效变换有组合等效法（如几个串、并联电阻器的总电阻）；叠加等效法（如矢量的合成与分解）；整体等效法（如将平抛运动等效为一个匀速直线运动和一个自由落体运动）；过程等效法（如将热传递改变物体的内能等效为做功改变物体的内能）

概念的全面类比

为了方便后续处理方法的迁移，必须首先搞清“等效重力场”中的部分概念与复合之前的相关

概念之间关系。具体对应如下： 等效重力场重力场、电场叠加而成的复合场 等效重力重力、电场力的合力 等效重力加速度等效重力与物体质量的比值 等效“最低点”物体自由时能处于稳定平衡状态的位置 等效“最高点”物体圆周运动时与等效“最低点”关于圆心对称的位置 等效重力势能等效重力大小与物体沿等效重力场方向“高度”的乘积

二、题型归类

（1）单摆类问题（振动的对称性）

例1、如图2-1所示`，一条长为L的细线上端固定在Ｏ点，下端系一个质量为m的小球，将它置于一个很大的匀强电场中，电场强度为Ｅ，方向水平向右，已知小球在Ｂ点时平衡，细线与竖直线的夹角为?

无锡市技工院校 教 案 首 页

课题： 第二章 直流电路 §2.7 电压源与电流源的等效变换 教学目的要求： 1.建立电压源和电流源的概念

教学重点、难点：

授课方法： 讲授、启发、练习

教学参考及教具（含多媒体教学设备）：

授课执行情况及分析：

板书设计或授课提纲

教 学 内 容复习提问：1.电路有哪几部分组成？ 2.电源的作用是什么？负载的作用是什么？ 导入新课：我们知道,电源是电路的组成部分，电源的作用是给电路提供电压、电流、电能。 电源对于负载来说，可以看成是电压的提供者，也可以看成是电流的提供者。本次课学习两 种电源模型(电压源、电流源) ,以及两种电源模型之间的相互等效变换的方法。 讲授新课： §2-7 电压源与电流源的等效变换 一、电压源：具有较低内阻的电源输出的电压较为恒定，常用电压源来表征。 1.电压源：用一个恒定的电动势 U S (E)与内阻 r0 串联表示的电源叫电压源，符号如图 2.30 所示。

备 注

讲解

r0

r0图2.30 电压源

r0

它以输出电压的形式向负载供电，输出电压(电源的端电压)U 总是小于它的恒定的电 动势 E。电源的端电压 U、电动势 E 和内阻 ro

运用等效法巧解带电粒子在匀强电场中的运动

一、等效法

将一个过程或事物变换成另一个规律相同的过程和或事物进行分析和研究就是等效法。中学物理中常见的等效变换有组合等效法（如几个串、并联电阻器的总电阻）；叠加等效法（如矢量的合成与分解）；整体等效法（如将平抛运动等效为一个匀速直线运动和一个自由落体运动）；过程等效法（如将热传递改变物体的内能等效为做功改变物体的内能）

概念的全面类比

为了方便后续处理方法的迁移，必须首先搞清“等效重力场”中的部分概念与复合之前的相关

概念之间关系。具体对应如下： 等效重力场重力场、电场叠加而成的复合场 等效重力重力、电场力的合力 等效重力加速度等效重力与物体质量的比值 等效“最低点”物体自由时能处于稳定平衡状态的位置 等效“最高点”物体圆周运动时与等效“最低点”关于圆心对称的位置 等效重力势能等效重力大小与物体沿等效重力场方向“高度”的乘积

二、题型归类

（1）单摆类问题（振动的对称性）

例1、如图2-1所示`，一条长为L的细线上端固定在Ｏ点，下端系一个质量为m的小球，将它置于一个很大的匀强电场中，电场强度为Ｅ，方向水平向右，已知小球在Ｂ点时平衡，细线与竖直线的夹角为?