4、电压源与电流源的等效变换

4、电压源与电流源的等效变换

电压源与电流源的等效变换 ‎ （1） 实验目的 ‎① 掌握建立电源模型的方法；‎ ‎② 掌握电源外特性的测试方法；‎ ‎③ 验证电压源与电流源等效变换的条件。‎ ‎ （2） 实验方法 ‎① 理想的电压源具有端电压保持恒定不变，而输出电流的大小由负载决定的特性。其伏安特性U＝f(I)是一条平行于Ｉ轴的直线；理想的电流源具有输出电流保持恒定不变，而端电压的大小由负载决定的特性。其伏安特性U＝f(I)是一条平行于U轴的直线。 ‎② 实际的电源，就其外特性而言，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，则可用一个电压源US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G0相并联的组合来表示，若它们向同样大小的负载提供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。其等效变换的条件为 ‎， （2-19）‎ 或 ‎ ‎ ， （2-20）‎ 等效电路如图2-14所示。‎ ‎ （3） 实验仪器 ‎① 直流电压表、直流毫安表；‎ ‎② 恒压源；‎ ‎③ 恒流源；‎ ‎ ④ 可变电阻箱；‎ ‎ 图 2-14 电压源-电流源等效电路 ‎ （4） 实验内容 ‎① 测量电压源的外特性 a 电路如图2-15所示，US为+6V直流稳压电源，调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。实验结果填入表2-18。‎ 表2-18 电压源电压、电流实验数据 ‎ U(V)‎ ‎ I(mA)‎ b 电路如图2-16所示，调节电位器R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数，实验结果填入表2-19。‎ 表2-19 实际电压源电压、电流实验数据 ‎ U(V)‎ ‎ I(mA)‎ ‎② 测量电流源的外特性 电路如图2-17所示，IS为直流恒流源，调节其输出为5mA，令Ro分别为1kΩ和∞，调节电位器RL（从0至470Ω），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。‎ ‎ 图2-15 测量(近似)理想电压源外特性电路 图2-16 测量实际电压源外特性电路 ‎③ 测量电源等效变换的条件 ‎ 图2-17 测量电流源外特性电路 电路如图2-18所示，首先读取2-18(a)线路两表的读数，然后调节2-18(b)线路中恒流源IS，令两表的读数与2-18(a)时的数值相等，记录IS之值，验证等效变换条件的正确性。‎ ‎ 图2-18 测定电流源等效变换电路 ‎ （5） 实验要点 ‎① 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值；测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不可超过20伏，负载更不可开路。‎ ‎② 换接线路时，必须关闭电源开关。 ‎③ 直流仪表的接入应注意极性与量限。 ‎ （6） 预习与解答 ‎① 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，恒压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ ‎ ‎② 直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？直流恒流源的输出端为什么不允许开路？ ‎③ 实际电源的外特性为什么呈下降变化趋势，下降的快慢受哪个参数影响？‎ ‎ （7） 实验要求 ‎① 根据实验数据绘出电源的四条外特性，并总结、归纳二类电源的特性。‎ ‎② 从实验结果，验证电源等效变换的条件。