例析电压源与电流源等效变换

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  摘 要: 电压源与电流源之间的等效变换在电路分析中经常会用到,合理地利用二者之间的变换可以简化电路计算,便于分析电路。反之,不正确使用二者之间的等效变换,会导致计算错误,电路分析进入误区,本文针对电路分析中经常出现的错误进行剖析,期望对电路学习爱好者有所帮助。
  关键词: 电压源 电流源 等效变换 基尔霍夫定律
  1.引言
  电源在电路中的作用都是提供能量的,对于负载而言,电源是提供电压或者电流的。电压源和电流源是两种常见的电源,电压源为外电路提供稳定的电压,电流源为外电路提供恒定的电流。理想的电压源对外电路提供恒定不变的电压,其内电阻作为零处理;理想的电流源对外电路提供恒定不变的电流,其内阻认为无穷大。实际电源都是包含内阻的,在电路分析中,二者可以等效变换,使电路分析更为简单方便。等效变换的前提是二者的内阻要相等。但使用等效变换时,要正确合理地使用,否则得到的分析结果是错误的。电路中常说的等效变换只针对外电路,这里所说的外电路是指除去电源以外的电路,不包含电源本身。
  2.案例
  以图1为例说明如何正确使用电源之间的等效变换。在该例中,如果要求出流经6Ω电阻的电流,应用基尔霍夫电压定律可以求出,如果应用电流源和电压源之间的等效变换也可以求得,不妨该题应用电流源与电压源等效变换的方法来求。
  3.结语
  从以上两种解法来看,电压源与电流源直接的等效变换都没有问题,得到的答案为什么不同呢?究竟哪里出错了,再来看看电流源与电压源等效变换的定义,在利用电压源与电流源等效变换进行电路分析的时候,等效只适用于外部等效,电源内部参数是不可以等效的。也就是说,在等效变换前后,电源内部参数发生了变化。在本例中,求的是流经6Ω电阻的电流,而在方法二中,将6Ω的电阻与4Ω电阻合并作为电源的内阻,是电源的内部参数,在等效变换前后,内部参数发生了变化,所以两次求得的值不相等。此例告诉我们,在利用电源等效变换分析电路的过程中,待求参数不能是电源内部参数,否则所求结果是错误的。利用电压源和电流源之间的等效变换虽然可以简化运算,有助于电路分析,但是要正确使用,否则会使计算结果出现错误。
  参考文献:
  [1]邱关源,罗先觉.电路[M].高等教育出版社,2015(1).
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