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直流電源簡介

2016年03月15日

  直流電源有正、負兩個電極,正極的電位高,負極的電位低,當兩個電極與電路連通后,能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差,從而在外電路中形成由正極到負極的電流。
 
  單靠水位高低之差不能維持穩恒的水流,而借助于水泵持續地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩恒的水流。與此類似,單靠電荷所產生的靜電場不能維持穩恒的電流,而借助于直流電源,就可以利用非靜電作用(簡稱為“非靜電力”)使正電荷由電位較低的負極處經電源內部返回到電位較高的正極處,以維持兩個電極之間的電位差,從而形成穩恒的電流。因此,直流電源是一種能量轉換裝置,它把其他形式的能量轉換為電能供給電路,以維持電流的穩恒流動。
 
  直流電源中的非靜電力是由負極指向正極的。當直流電源與外電路接通后,在電源外部(外電路),由于電場力的推動,形成由正極到負極的電流。而在電源內部(內電路),非靜電力的作用則使電流由負極流到正極,從而使電荷的流動形成閉合的循環。
 
  表現電源本身的一個重要特征量是電源的電動勢,它等于單位正電荷從負極通過電源內部移到正極時非靜電力所作的功。當電源給電路提供能量時,所供給的功率P等于電源的電動勢E與電流I兩者的乘積,P=E I。電源的另一個特征量是它的內電阻(簡稱內阻)R0,當通過電源的電流為I時,電源內部損耗的熱功率(即單位時間內產生的焦耳熱)等于R0I。
 
  當電源的正、負兩極沒有連通時,電源處于斷路(開路)狀態,這時電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動勢。在斷路狀態下,不發生非電能與電能的相互轉換。當把負載電阻接到電源的兩極上以構成閉合回路時,通過電源內部的電流從負極流到正極,這時,電源所提供的功率E I等于輸送到外電路的功率U I(U是電源正極與負極之間的電位差)與內電阻中損耗的熱功率R0I之和,E I=U IR0I。于是,當電源向負載電阻提供功率時,電源兩極間的電位差U=E-R0I。
 
  當用另一個電動勢較大的電源接到電動勢較小的電源上,正極接正極,負極接負極(例如用直流發電機對蓄電池組充電)時,在電動勢較小的電源內部,電流是從它的正極流到負極的,這時,外界向電源輸入電功率U I,它等于電源中單位時間內儲存的能量E I與內電阻中損耗的熱功率R0I之和,U I=E IR0I。于是,當外界向電源輸入功率時,外界加到電源兩極之間的電壓應為U=ER0I。
 
  當電源的內電阻可以忽略不計時,可以認為電源的電動勢在