一文读懂理想电源和实际电源

一文读懂理想电源和实际电源

电源是电路系统中不可或缺的组成部分，它为各种电子设备提供所需的电能。在电路分析中，为了便于理解和计算，通常将电源分为理想电源和实际电源两大类。本文将详细介绍这两类电源的特点、分类及其在实际应用中的表现。

一、理想电源

在电路分析中，为了分析方便，我们往往会做若干假设，电源也不例外，电源首先是一个二端器件。

电路分析中，把电源分为独立电源和受控电源两大类，它们都属于有源元件。

1.独立电源

根据额定输出参数（电压或电流）的不同，我们把电源分为电压源和电流源。

电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源称为独立电源，独立源。

1）如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压都能保持常量或按给定的时间函数变化，则此二端元件称为独立电压源，简称为电压源。

电压源模型

实际电压源的伏安特性

电压源的伏安特性
U=E-IR_{0}

输出电压不随时间变化、保持常量的电压源，称为恒定电压源或直流电压源。电压随时间变化的电压源，称为时变电压源。电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为交流电压源。

2）如果一个二端元件的电压无论为何值，其电流都能保持常量或按给定的时间函数变化，则此二端元件称为独立电流源，简称为电流源。

实际电流源模型

电流源的伏安特性

2.理想电源

理想电压源：内阻为零的电压源。

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特点：
1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即U_{ab}=E；
2）电源中的电流由外电路决定。

理想电流源：内阻为无穷大的电流源。

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特点：
（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流I_{s}；
（2）输出电压由外电路决定。

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恒压源与恒流源特性比较

如果一个实际电源内阻和负载电阻相比可以忽略，那么它就可以认为是一个理想电源。在分析等效电路做无源处理时，可以将理想电压源视为短路，理想电流源视为开路。

对外电路来说，理想电压源和理想电流源并联，可等效成该理想电压源；理想电压源和理想电流源串联，可等效成该理想电流源。

直流电路——电压源与电流源的等效变换
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3.受控源

电压源的电压或电流源的电流受外电路控制的电源称为受控电源，受控源。

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根据控制量的不同，受控源分为以下四种具体的类型：

1. 电压控制电压源 VCVS（Voltage Control Voltage Source）
2. 电流控制电压源 CCVS （Current Control Voltage Source）
3. 电压控制电流源 VCCS (Voltage Control Current Source)
4. 电流控制电流源 CCCS (Current Control Current Source)

当控制源的电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流为零。

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含这种受控源和电流源的电路如何求等效电阻啊，开路电压难道不会是0吗?9 赞同 · 0 评论回答
含受控源的无独立源二端网络，把它等效为电阻的条件是什么？1 赞同 · 1 评论回答
独立源和受控源统称电源。都是向外电路提供电能的装置。独立电源在电路中起激励作用，引起电路中其他元件（负载）的电流或电压（响应），因此独立电源是任何一个完整电路中不可缺少的组成部分。受控电源在电路中不起激励作用，它们的电流和电压要受到电路中另外某个支路电流或电压的控制，受控电源在电路中尤其是在电子电路中同样起着十分重要的作用。

独立源和非独立源的异同:
相同点：两者性质都属有源器件，均可向电路提供电压或电流。
不同点：独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；受控源的电动势或输出电流，受电 路中某个电压或电流的控制。它不 能独立存在，其大小、方向由控制量决定。

二、实际电源

实际电压源的内阻很小，理想电压源的内阻为零。而实际电流源的内阻很大，理想电流源的内阻为无穷大。

在做电路分析的时候，如果一个电源的内阻与其负载电阻相比不可以忽略，则必须考虑内阻对电路的影响。

实际电压源可以等效为：一个理想电压源与一个电阻相串联的形式，理想电压源的电压为实际电压源的开路电压，电阻为实际电压源的无源内阻。

实际电流源可以等效为：一个理想电流源与一个电阻相并联的形式，理想电流源的电流为实际电流源的短路电流，电阻为实际电流源的无源内阻。

三、电压源的功率特性（伏安特性）

电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其吸收功率为
p=ui
当p>0，即电压源工作在i-u平面的一、三象限时，电压源实际吸收功率。
当p<0，即电压源工作在i-u平面的二、四象限时，电压源实际发出功率。
也就是说，随着电压源工作状态的不同，它既可发出功率，也可吸收功率。
独立电压源的特点是其端电压由其自身特性确定，与电压源在电路中的位置无关；独立电压源的电流则与其连接的外电路有关，由由其电压和外电路共同确定。

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电源伏安特性是电源固有特性，是关于负载变动的情况下，电源输出电压、电流关系函数特性。绘制电源的伏安特性曲线：
1，电路组成：导线、电源、开关、滑动变阻器、电流表和电压表。
2，使用专用的坐标纸，在纸上建立坐标系：横轴标注为电压，纵轴为电流。
3，合上开关接通电路，调节滑动变阻器，读取电压表和电流表示数，对电压及对应的电流作详细记录。
4，根据记录的电压、电流数据，在坐标系中绘制相应的点，最后把这些点连成线，就是电源的伏安特性曲线。
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需要注意，在测量时，调节滑动变阻器时，一定要避免阻值过小，而烧毁电源。最好加上保护电阻（灯泡）。

三、电压源的负载能力：

因为有内阻，实际电压源端电压随电流的变化而变化。
由于内阻等多方面的原因，理想电压源在我们现实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是有价值的。如果一个电压源（内阻很小）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。
电压源随着你的负载功率增大，电流也会增大，理想状态下电压不变；但是实际会在内阻上、传送路径上有损耗，你的负载电流增大，损耗也会增多。
在电压源回路中，串联电阻才有意义，，与内阻是分压关系。并联在电压源两端的电阻因为它不能改变负载的电流，也不能改变负载上的电压，这个电阻在原理图上对于负载来说是多余的，理论分析时，可以不考虑。

四、移动或便携式设备的电源适配器

电源适配器：也就是我们通常所说的小型直流电源设备，各种小型便携式电子设备及移动电器的供电电源。

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电源适配器一般由外壳、电源变压器和整流滤波稳压电路组成。
台式机由于没有电池，电源适配器对其尤为重要，电源内置在主机内。多数的笔记本电脑的电源适配器可是外置的，这样可以缩小主机的体积和重量。
电源适配器上都有一个铭牌，上面标示着功率，输入输出电压和电流量等标称指标。

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