电压源与电流源的等效变换

一、实验目的

1、掌握电源外特性的测试方法。

2、掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。

二、原理说明

1、理想电流源的电流与其端电压无关，电流总保持某一恒定值。它具有两个基本性质。

a.理想电流源的电流I_S的函数是固定的，不因其联接的外电路不同而改变。

b.理想电流源的端电压不由它本身决定，而由与之相联接的外电路确定，其伏安特性如图5-1所示。实际的电流源可以用一个理想电流源I_S和一个内阻R_S并联的电路模型来表示。实际的电流源的模型及其伏安特性如图5-2所示。

2、理想电压源的电压与其端电流无关，电压总保持某一恒定值，它具有两个基本性质。

a．理想电压源的电压E_S的函数是固定的，不因其联接的外电路的不同而改变。

b．理想电压源的端电流不由它本身决定，而由与之联接的外电路确定，其伏安特性如图5-3所示，实际的电压源可以用一个理想电压源E_S和一个内阻R_S串联的电路模型来表示，实际的电压源的模型及伏安特性如图5-4所示。

 3、电源的等效变换

一个实际的电源，就其外部特性而言，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，则可用一个理想的电压源E_S与一个电阻R_S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I_S与一个电导G_S相并联的结合来表示，若它们向同样大小的负载供出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。

一个电压源与一个电流源等效变换的条件为

如下图所示

三、实验内容

1、测定电压源的外特性

（1）按图5-6（a）接线，E_S为+6V直流稳压电源，视为理想电压源，R_L为可调电阻箱，调节R_L阻值，记录电压表和电流表读数。

     

（2）按图5-6（b）接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节R_L阻值，记录两表读数。

2、测定电流源的外特性。

按图5-7接线，I_S为直流恒流源，视为理想电流源，调节其输出为5mA，令R_S分别为1KΩ和∞，调节R_L阻值，记录这两种情况下的电压表和电流表的读数。

R_S=1KΩ

R_S=∞

3、电源等效变换的条件

     

按图5-8（a）线路接线，首先读取图5-8（a）线路两表的读数，然后调节图

5-8（b）线路中恒流源I_S（取R_S′=R_S），令两表的读数与图5-8（a）中电压表和电流表的数值相等，记录I_S之值，验证等效条件的正确性。

四、实验注意事项

1、在测试电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，在改变负载时，不容许

负载短路。测试电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，在改变负载时，不容许负载开路。

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程。

五、预习思考题

1、分析理想电压源和电压源（理想电流源和电流源）输出端发生短路（开

路）情况时，对电源的影响。

1、电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，理想电压源和理想电

流源的输出在任何负载下是否保持恒值？

六、实验报告

1、根据实验数据绘出电源的四条外特性，并总结，归纳各类电源的特性。

2、从实验结果，验证电源等效变换的条件。

2、心得体会及其它。

第二篇：实验一 电压源与电流源的等效变换

实验一 电压源与电流源的等效变换

学号：132021520      姓名：XXX      班级：13通信X班

指导老师：X老师            实验组号：5

实验地点：1实203          实验日期：20##年5月18日

一、实验目的和要求：

1．掌握电源外特性的测试方法；

2．验证电压源与电流源等效变换的条件。

二、实验仪器：

       一、 可调直流稳压电源    1台

       二、 直流恒流源          1台

       三、 直流数字电压表      1只

       四、 直流数字毫安表      1只

       五、 电阻器              1个

三、实验原理：

    1、一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变，其外特性，即其伏安特性U=f(I)是一条平行于I轴的直线。

一个恒流源在使用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载的改变而改变。

2．一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电压）不可能不随负载而变，因它具有一定的内组值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个电压源（或电流源）的情况。

3．一个实际的电源，就其外部特性而言，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，则可用一个理想的电压源ES与一个电导g_O相并联的组合来表示，若它们向同样大小的负载供出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。

一个电压源与一个电流源等效变换条件为

     g_O=

或

     R_O=

如下图6-1所示：

四、实验内容：

    1．测定电压源的外特性

（1）按图6-2（a）接线，E_S为+6V直流稳压电源，调节R，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数

图6-2（a）                              图6-2（b）

表1

    （2）按图6-2（b）接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节R阻值，记录两表读数。

表2

    2．测定电流源的外特性

    按图6-3接线，Is为直流恒流源，视为理想电流源，调节其输出为50mA，令R₀分别为1KΩ和∞，调节R阻值，记录这两种情况下的电压表和电流表的读数。

 

图6-3

表3

R₀＝1KΩ

表4

R₀＝∞

3．测定电源等效变换的条件

按图6-4线路接线，首先读取图6-4（a）线路两表的读数，然后调节图6-4（b）中电压源Es，另两表的读数与图6-4（a）中的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性。

 

图6-4（a）                          图6-4（b）

五、实验总结

……………………………

六、思考题

1、分析理想电压源和电压源（理想电流源和电流源）输出端发生短路（开路）情况时，对电源的影响。

答：一、理想电压源和电压源：短路时，电压源由于存在内阻，影响不大；理想电压源电流趋近于无穷大，会烧坏电表。

二、理想电流表和电流表：开路时，由于电阻很大，导致电压非常大，但电流表有并联电阻，所以所受影响没有理想电流表哪么大。

    2、电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出是否在任何负载下保持恒值？

    答：因为电压源与电流源都有串联或并联电阻。稳压源和恒流源的输出不是在任何负载下都保持恒值，比如：………….