电学——电流源和电压源 学习笔记

电学——电流源和电压源 学习笔记

前置知识：常见的电池及其符号

符号

符号

理想电压源

理想电流源

受控电压源

受控电流源

单电池

电池组

电流源

电流源（理想电流源）具有两个基本的性质：

第一，它提供的电流是定值 \(I\)，或是一定的时间函数 \(I(t)\) 与两端的电压无关。

第二，电流源自身电流是确定的，而它两端的电压是任意的。

电流源具有很大的内阻（理想状态是内阻无限大）并且作为恒流电路工作。由于负载波动，电压波动较大。

实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。

像光电池一类的器件，工作时的特性比较接近电流源。

电流源的工作原理如图：

设 \(I_S\) 为电源电流，\(G_S\) 为内部电导，\(G\) 为负载电导，\(V_0\) 为施加电压，\(I\) 为电流：

\[I_S=V_0(G_S+G)=V_0G_S+I

\]

因此：

\[V_0=\dfrac{I_S}{G_S+G}

\]

如果 \(G\ll G_S\)，则 \(I_S\doteq I\)。因此，输出电压会因负载波动而发生较大变化。

电压源

电压源（理想电压源）具有两个基本的性质：

第一，它的端电压为定值 \(U\)，或为一时间函数 \(U(t)\)，与流过的电流无关。

第二，电压源自身电压是确定的，而流过它的电流是任意的。

常见实际电源的工作机理比较接近电压源，例如发电机以及蓄电池。

电压源具有低内阻并且作为恒压电路工作。由于短路时会流过大电流，因此需要安全装置。

实际上，如果一个电压源在电流变化时，电压的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电压源。

电压源的工作原理如图：

设 \(E_S\) 为电源电动势，\(R_S\) 为内阻，\(R\) 为负载，\(V_0\) 为施加电压，\(I\) 为电流：

\[I=\dfrac{E_S}{R_S+R}

\]

因此：

\[V_0=IR=\dfrac{R}{R_S+R}E_S

\]

如果 \(R\ll R_S\)，则 \(V_0\doteq E_S\)。因此，输出电压的波动不明显。