1.4 电压源与电流源

我们将各种实际电源发出电能的特性抽象为电压源元件和电流源元件。有的实际电源需要用电压源元件表示其特性，而有的实际电源需要用电流源元件表示其特性。

1.4.1 理想电压源

有些实际电源在工作时提供的端电压是基本稳定的，如干电池、蓄电池、直流发电机、交流发电机、电子稳压器等，我们把这类电源抽象为理想电压源元件，简称为电压源元件。

理想电压源是一个二端理想元件，它输出的端电压总保持为给定的时间函数或某给定值，而与流过的电流无关。也就是说，电压源的端电压总是一定的，而电流可以是任何值，其大小不取决于电压源本身，而取决于与它相连接的外电路的情况。提供恒定电压的电压源称为直流电压源（时不变电压源）；提供一定时间函数的电压源称为时变电压源，如正弦电压源、方波电压源等。电压源的符号如图1.17（a）、图1.17（（b）所示，其中图1.17（a）表示一般电压源，图1.17（b）表示直流电压源。按图中选定的电压源电压uS和端电压u的参考方向，电压源的特性可用下式表示。

u=uS（t）i为任意值

或

因此，电压源的伏安特性在u、i平面上是无数条（对时变电压源而言）或一条（对直流电压源而言）与u轴垂直的直线，分别如图1.17（c）、图1.17（（d）所示。

如果一个电压源的电压uS=0，其伏安特性为与i轴重合的直线，它相当于短路。电压为零的电压源相当于短路。

当选定电压源电流的参考方向与其端电压的参考方向相反时，电压源输出的功率为

此输出功率如同电流i一样可在无限范围内变化，因而电压源是一个无限大功率电源。显然实际上是不存在上述电源的，实际电源的性能只是在一定范围内与电压源接近。实际电源总是存在内阻的，当实际电源的电压值变化不大时，一般用一个电压源与一个电阻元件的串联组合作为其电路模型。

1.4.2 理想电流源

有些实际电源在工作时提供的电流基本是稳定的，如光电池、电子稳流器等，我们把这类电源抽象为理想电流源元件，简称电流源元件。

理想电流源也是一个二端理想元件，它输出的电流总保持为给定的时间函数或某给定值，而与元件的端电压无关。也就是说，电流源的电流总是一定的，而端电压可以是任何值，其大小不取决于电流源本身，而取决于与它相连接的外电路的情况。提供恒定电流的电流源称为直流电流源（时不变电流源）；提供一定时间函数的电流源称为时变电流源，如正弦电流源、方波电流源等。电流源的符号如图1.18（a）、图1.18（（b）所示，其中图1.18（a）表示一般电流源，图1.18（b）表示直流电流源。按图1.18中选定的电流源电流iS和端电流i的参考方向，电流源的特性可用下式表示。

i=iS（t）u为任意值

或

因此，电流源的伏安特性在u、i平面上是无数条（对时变电流源而言）或一条（对直流电流源而言）与u轴平行的直线，分别如图1.18（c）、图1.18（d）所示。

如果一个电流源的电流iS=0，其伏安特性为与u轴重合的直线，它相当于开路。电流为零的电流源相当于开路。

按图1.18（a）所示的电压、电流的参考方向，电流源输出的功率为

此输出功率如同端电压u一样可在无限范围内变化，因而电流源也是一个无限大功率电源，显然实际上是不存在的。考虑到实际电源存在内阻，当实际电源输出的电流值变化不大时，常用一个电流源与一个电阻元件的并联组合作为它的电路模型。

上述电压源和电流源常常被称为独立电源，以区别于以后将要介绍的受控源（又称为非独立电源）。

【练习与思考】

1.4.1 电路如图1.19所示，求电压源中的电流I和电流源的端电压U。

1.4.2 求图1.20所示各电源的功率，并指出是吸收功率还是发出功率。