例析电压源与电流源等效变换

夏非

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。

方法一：将40V电压源变换成电流源，再将电流源变换成电压源，得到如图2所示电路：

根据基尔霍夫电压定律求得I==-1.5A。

方法二：将右边的两个电压源都变换为电流源，得到如图3所示电路，应用基尔霍夫电压定求解，I=（2+4+3）/2=4.5A。

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）.

[2]向国菊，孙鲁阳等.电路典型题解[M].清华大学出版社，2014（6）.

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