电压源的模型与特性曲线探析

1.1.1　理想电压源

直流发电机和铅蓄电池都是电源，它们具有不变的电动势和较小内阻，我们称其为电压源。如果电源内阻R0≈0，则端电压U不随电流变化而变化，这是一种理想情况，我们把具有不变电动势且内阻为0的电源称为理想电压源或恒压源，如图2－2（a）所示。理想电压源的电流是任意的，与电压源的负载（外电路）状态有关，图2－2（b）所示为理想电压源的伏安特性曲线。

图2－2　电压源

（a）理想电压源；（b）理想电压源的伏安特性曲线

1.1.2　实际电源的电压源模型

实际电源总是有内部消耗的，只是内部消耗通常都很小，因此可以用一个理想的电压源元件与一个阻值较小的电阻（内阻）串联组合来等效，如图2－3（a）虚线部分所示。(www.xing528.com)

电压源两端接上负载RL后，负载上就有电流I和电压U，分别称为输出电流和输出电压。在图2－3（a）中，电压源的外特性方程为

由此可画出电压源的外部特性曲线，如图2－3（b）的实线部分所示，它是一条具有一定斜率的直线段，因内阻很小，所以外特性曲线较平坦。

图2－3　实际电压源模型及其外部特性曲线

（a）实际电压源；（b）外部特性曲线

电压源不接外电路时，电流总等于零值，这种情况称为“电压源处于开路”。当US＝0时，电压源的伏安特性曲线为U－I平面上的电流轴，输出电压等于零，这种情况称为“电压源处于短路”，实际中是不允许发生的。