[科普中国]-独立电源

独立电源是二端元件，具有把非电磁能量（如机械能，化学能，光能等）转变成电磁能量的能力。独立电源在电路中能作为激励来激发电路中的响应，即支路电压和支路电流。独立电源分为独立电压源和独立电流源两种类型，简称电压源和电流源。这是两个完全独立、彼此不能替代的理想电源模型。1

简介所谓独立电源，就是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。

独立电压源如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压保持常量US或按给定的时间函数US(t)变化，则此二端元件称为独立电压源，简称为电压源。电压源的符号如概述图（a）所示，图中“+” ，“-”号表示电压源电压的参考极性。

电压保持常量的电压源，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。

独立电流源独立电流源是从实际电源抽象出来的另一种电路元件。如果一个二端元件的电压无论为何值，其电流保持常量IS或按给定时间函数iS(t)变化，则此二端元件称为独立电流源，简称电流源。独立电流源的符号如概述图 (a)所示，图中箭头表示电流源电流的参考方向。电流保持常量的电流源，称为恒定电流源或直流电流源。电流随时间变化的电流源，称为时变电流源。

独立电源元件理想电压源它是一个二端元件，其端电压us在任意瞬间与通过它的电流无关。us可以保持恒定不变（称为理想直流电压源）或按一定规律随时问变化。

在下图中。图a所示的是理想电压源的符号，图b所示的是理想直流电压源（主要表示电池）的符号，图c表示理想电压源的伏安特性。

电压源接通外电路后，其输出电流的大小和方向都与外电路有关。一般而言，电压源在电路中是作为输出功率的元件出现的，真正起电源作用；有时也可能从外电路吸收功率，作为负载出现在电路中。因此，不要认为凡是电源元件，任何时候都一定向外电路输出功率。

理想电压源可以输出任意大（直至无限大）的电流，这意味着它可以提供无限大的功率，所以是一个无限大的功率源。某些实际电源，例如功率强大的市电电网，或者容量很大的蓄电池，其输出特性接近于理想电压源，当负载在一定范围内变化时，可以保持端电压基本不变，输出很大的功率，但不会是无限大。

电压源开路时，输出电流为零，而端电压仍保持为us。

us=的理想电源，在电路中相当于一条短路线。2

理想电流源理想电流源是另一种理想电源。它也是一个二端元件，在任意瞬问，输出电流is与其端电压无关。is可以保持恒定不变（称为理想直流电流源）或按一定规律随时问变化。

下图中，图a所示为理想电流源的符号，图b所示为理想直流电流源的符号，图c表示理想电流源的伏安特性。

电流源接入电路后，其端电压的大小和极性均取决于外电路。它在电路中可能输出功率也可能吸收功率。

理想电流源保持规定的is。当外接的电阻很大时，它可以有非常高的输出电压。在极限情况下．也可以提供无限大的功率，是一个无限大功率源。

理想电流源实际上是不存在的，但半导体三极管的集电极电流和五极电子管的板极电流都接近于理想电流源的条件，在作电路分析时．可以当作理想电流源。

is=0的理想电流源在电路中相当于开路。2

独立电源串、并联的等效化简独立电压源串联的化简下图a所示为，n个独立电压源串联的单口网络，就端口特性而言，其等效于一个独立电压源，如图b所示，根据KVL其电压等于各电压源电压的代数和。

其中与us参考方向相同的电压源uSk取正号，相反则取负号。3

独立电流源的并联n个独立电流源并联的单口网络如下图a所示，就端口特性而言，其等效于一个独立电流源，如图b所示，根据KCL，其电流等于各电流源电流的代数和，即

在上面的表达式中，与iS参考方向相同的电流源iSk取正号，相反则取负号。

另外要注意到，就电路模型而言，两个电压完全相同的电压源才能并联，两个电流完全相同的电流源才能串联，否则将违反KCL、KVL和独立电源的定义。3

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学