1、大學電路/電路原理/電路分析04-電源實用化簡方法電源是指在電路中提供能量的器件，包括電壓源和電流源。在現實中電壓源 是很常見的，如手電筒里面的干電池，鈕扣電池，蓄電池，還是發電廠里的發電 機。電壓源是開路保存的，不會有能量損耗。而電流源則很少見，因為電流源在 保存時需要短路，即使是很小電阻的導線，也會造成能量耗損，所以一般在有需 求的實驗室才會用到電流源。電源在電路中是充當激勵的作用，并產生響應，即電壓、電流。在電路分析 中，為了方便求解電路參數，需對電源進行等效變換。本文將介紹幾個實用的電 源化簡方法。獨立源和受控源的區別獨立源能單獨發出功率，而受控源是受控于電路中某個電壓或電流，有電壓

2、控制型和電流控制型。獨立源與受控源在符號上的區別是：獨立源用圓形，受控 源用菱形表示，如下圖所示：獨立源 受控源很多學生經常分不清受控源上面標的數值是電壓還是電流，其實電壓源在外 觀上看都是引線穿過去，而電流源是不穿的。只要把電源的類別分清了，在列寫 方程就不容易出錯。另外一個易錯點就是很多學生認為電流源只提供電流，兩端 是沒有電壓的，這是錯誤的，電流源兩端電壓是取決外電路的結構和參數的，如 下圖所示電路：在列寫回路1，2的KVL方程時，學生經常會把2A電流源兩端的電壓U漏 掉，因為電流源只標電流，不標電壓，就覺得沒有電壓。當然這個題目的實際求 解應該避開電流源支路，列寫大回路的KVL方程，計

3、算會更簡單一些。理想電源的等效變換理想電源是可以進行串，并聯的，一般分成3種情況。（1）理想電壓源串聯：一般理想電壓源是串聯使用，很少進行并聯，因為并聯的意義不大。理想電 壓源的串聯可等效為一個電壓源，等效過程一定要注意電壓源的參考方向，如下圖所示電路:只要原電路中電壓源的參考方向與等效后電壓源的參考方向相同，則取“ + ”，相反則取-”。那么很快就可求出Us=5+6-8=3V。（2）理想電流源并聯：理想電流源則是并聯使用，其等效過程也是要注意參考方向，如下圖所示電路：參考方向也是相同取“ + ”，相反取“-”，則Is=5+8-3=10A。（3）理想電源與其它元件的串、并聯：理想電壓源與其它元

4、件的并聯可等效為本身的電壓源；而理想電流源與其它 元件的串聯也可把其它元件去掉，只剩電流源。這2個規則在一些電路的化簡中 是非常有用的，如下圖所示：其實可以總結為一句口訣：串聯看電流源，并聯看電壓源。實際電源的等效變換實際電源是指內阻不為0的電源，亦分為實際電壓源和實際電流源。當滿足 一定的條件時，它們之間是可以相互轉換的，而上面介紹的理想電壓源和理想電 流源之間是不能等效變換的。如下圖所示是兩種實際電源的等效變換：當兩個端口的電壓電流關系（VCR： Voltage Current Relation）相同時，實際 電壓源和電流源可以進行等效變換。變換過程中需要注意的問題：（1）電路結構 要發生

5、改變，串聯變并聯，或并聯變串聯，但內阻R0的值是不改變的；（2）電 源的方向：電流源的流出一定是指向電壓源的“+”極性。在使用電源等效變換計算時，一定要認真觀察電路的結構，因為有些時候并 不能一眼就能看出電源的連接關系，如下圖所示：左圖電路中，如果不細心觀察，很有可能覺得4A的電流源是無伴電流源， 其實3條支路是并聯的，可以將左邊2條支路位置對調，即將2歐電阻移到中 間，那它和4A的電流源就構成一個實際電流源模型，馬上就可以將其等效為實 際電壓源，變成右圖的串聯電路，求解就easy 了。疊加定理/求輸入電阻中電源的處理在使用疊加定理分析電路時，需畫出各獨立源單獨作用的分電路，也就是要 把剩余的

6、獨立源置零處理。什么情況下電壓為0?導線兩端的電壓就為0,什么 情況下電流又為0？導線斷開了就沒電流了，所以電壓源置零就是將其短路，電 流源置零就是開路處理。好了，問題又來了，在實驗室做疊加定理的實驗時，有 些學生說測出的數據好像對不上。過去一看，好家伙！居然用一條導線把電壓源 給短接了。急忙關閉實驗箱電源，問為什么把電壓源短路？學生回答，書上寫的， 電壓源置零就是短路處理。書上寫的只是告訴我們在紙上分析電路時，拿支筆在 電壓源旁畫條導線就算是處理好了，可到了實驗室，就得考慮實際情況，書上不 也寫著電壓源不充許短路嗎？最后還是回到那句至理名言：理論一定要與實踐相 結合！求解某個一端口的輸入電阻

7、時，也需要把一端口內部的所有獨立電源置零， 方法同疊加定理的電源處理，將其變為無源一端口，如下圖所示：含有受控源的電路分析很多學生對含有受控源的電路特別怕，考試時一般都留到最后才做。其實也 沒那難，一般把受控源當作負載來處理就可以了。在使用疊加定理和求解輸入電 阻電阻時，受控源都是保留在電路中的。雖然它有一個控制變量，但往往有受控 源電路都不會太復雜，一般使用基爾霍夫定律（KCL和KVL）列寫幾條方程就 可以找到一些對應關系，把參數求解出來，如下圖所示電路：求左邊無源一端口的輸入電阻虬，因為含有受控源，不能直接使用電阻的串、 并聯公式求解。可使用“外加電源法”，即外加電壓源，求流入端口電流；或外 加電流源，求電流源兩端電壓，右圖使用了外加電壓源方法。其實電路結