電工基礎(chǔ)項目一：

電路分析基本定律與分析方法

獨立電流源01020403歸納總結(jié)知識深化明確任務(wù)知識準(zhǔn)備05操作訓(xùn)練一、明確任務(wù)

在電路中分析中，除通常用電壓源模型來表示實際電源以外，我們還可以將實際電源表示成為另外一種模型，即電流源模型。

本節(jié)的主要任務(wù)包括：講述實際電源的電流源模型；講述理想電流源模型；測量實際電流源的外特性。掌握負(fù)載獲得最大功率的條件。通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，為以后的電路分析基本定律的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。二、知識準(zhǔn)備（一）實際電流源模型

在電路分析中，除通常用電壓源模型來表示實際電源以外，我們還可以將實際電源表示成為另外一種模型，即電流源模型。我們將電壓源的輸出電壓與輸出電流之間存在的關(guān)系重寫如下：從上式可以得出電壓源的輸出電流令

，則上式可以寫成以下形式

（6-1）

我們可以用一個等效電路來表示式（6-1）這種關(guān)系，如圖6-1所示。對電阻R而言，還可以把電源看成是一個電流為IS的恒流源和一個內(nèi)阻r并聯(lián)的電路，這就是實際電源的電流源模型，Is上的箭頭方向表示電流的方向。（一）實際電流源模型二、知識準(zhǔn)備圖6-1

實際電流源模型當(dāng)內(nèi)阻r=∞時，I=IS，是一恒定值，此時U=ISR，U只與恒流源電流和負(fù)載有關(guān)。我們稱這種電流源為理想電流源，也叫恒流源，當(dāng)r>>R時，電源也可當(dāng)作恒流源處理電路模型如圖6-2（a）。圖2(b)為理想電流源的外特性曲線。（二）理想電流源模型二、知識準(zhǔn)備圖6-2理想電流源電路三、操作訓(xùn)練本次訓(xùn)練任務(wù)在電路圖繪制仿真軟件multisim中完成，圖6-4為電流源電路，I1與R3并聯(lián)構(gòu)成實際電流源，其中I1（12mA）是理想電流源，R3作為電流源內(nèi)阻。圖6-4電流源電路原理圖在multisim軟件中繪制電路如圖6-5，完成如下訓(xùn)練內(nèi)容：（1）對圖6-5改變負(fù)載R4值，記錄電壓表、電流表數(shù)值。（2）繪制本任務(wù)中實際電流源外特性曲線6-6。

三、操作訓(xùn)練圖6-5multisim環(huán)境下電流源電路圖輸出電壓U與輸出電流I之間呈線性關(guān)系，當(dāng)電源電動勢和內(nèi)阻不變的前提下，輸出電壓是隨輸出電流的增加而降低的。

四、知識深化

實際電流源如圖6-1所示，可等效變換為電壓源與負(fù)載的連接電路。設(shè)電源的電動勢為US，內(nèi)阻為RS，負(fù)載為可調(diào)電阻R，則負(fù)載R獲得的功率為

我們可以用數(shù)學(xué)求極大值的方法對上式進(jìn)行求解，可得負(fù)載獲得最大功率時的條件為負(fù)載獲得最大功率時的功率計算公式為可見，當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時，負(fù)載上獲得最大功率。在工程上，把滿足最大功率的條件稱為阻抗匹配。1.對外接負(fù)載而言，可以把電源看成是一個恒流源和一個內(nèi)阻并聯(lián)的電路，這就是實際電源的電流源模型。2.當(dāng)內(nèi)阻r=∞時，I=IS，是一恒定值，此時U=ISR，U只與電流源電流和負(fù)載有關(guān)。我們稱這種電流