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电路中的有源元件(电压源、电流源)

2015.12.22 14:54 评论:1

电路模型中常用的元件分为两大类。提供电能和变换电能的元件称为有源元件,如电源、晶体管等,常用的电源有电压源和电流源。还有一类元件是无源元件,它们是耗能或储能元件,如电阻元件、电容元件和电感元件等。本文我们先看看有源元件。

电压源

电压源由电动势和内电阻串联组成向负载提供电压的电源,称为电压源。发电机、电池都是电压源,如图下图所示。如果电动势大小及方向(极性)不随时间变化,这样的电压源称为直流电压源,如直流发电机、电池,其电路模型如图a所示,电池还可用图b符号表示。如果电动势大小及方向(极性)随时间变化,这样的电压源称为交流电压源,如交流发电机,其电路模型如图c所示。

电压源模型电路

下左图是直流电压源组成的电路,图中RL是负载电阻,I是负载电流,U是电压源端电压。

理想电压源

由图可知:

U=E-IRo

或:
电压源关系公式

如果Ro«RL或Ro很小趋于零,则 U=E

即电源端电压U不随负载RL改变而变化,并恒等于电动势E,这种向外电路输出恒定电压的电压源称为恒压源,又称为理想电压源,其电路模型如上右图所示。

电流源

电流源由电激流和内电阻并联组成向负载提供电流的电源,称为电流源。如太阳能电池在光照(激发)后产生电流,并提供给负载,太阳能电池就是电流源,电流源的电路模型如下图所示。如果电激流大小和方向(极性)不随时间变化,即称为直流电流源,其电路模型如下左图所示;如果电激流大小和方向(极性)随时间变化,这种电流源则称为交流电流源,其电路模型如下右图所示。

电流源模型

下图所示是由直流电流源组成的电路,图中RL是负载电阻,U是负载两端的电压,I是电流源输出的电流。

理想电流源电路

由图可知:

电流源关系公式电流源关系公式

如果Ro>>RL或Ro趋于无穷大,则:I≈IS

即电流源输出的电流不随负载变化而变化,并恒等于IS,这种向外电路输出恒定电流的电流源,称为恒流源,又称为理想电流源,其电路模型如下图所示。

电流源是电子器件和光电器件在一定条件下的理想模型,在分析研究电子电路时,电流源具有重要的意义,它给电路的计算带来方便。