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关于电源内阻的理解

2017-08-01
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 在学习电流源和电压源时,关于电源内阻的问题经常会困惑很多人,只记得电压源与外界负载连接时认为内阻是和外界负载串联;电流源与外界负载连接时认为内阻是和外界负载并联,使用时要求电压源内阻越小越好,电流源内阻越大越好!并不理解为什么?内阻这个东西到底对电源的影响是什么?为什么要内阻和外界负载相匹配电源输出才能达到最大功率?


一、基本概念


1、电路由电源和负载构成;

2、电路分成内电路和外电路两部分,电源电路就是内电路;

3、电流通过电源内电路时也有电阻,这个电阻叫内电阻;

4、电流在内电阻上同样要消耗电能发热;

5、作为电源,内阻上的消耗不仅是一种的浪费,而且会使电源本身温升,严重时会损坏电源!

6、电源的内阻是实实在在导体电阻!


 二、内阻和外界负载相匹配电源输出才能达到最大功率,为什么?


1、电源的功能有两种情况:一是作为负载的能源,既我们说的电力电源;二是作为负载的信息源,既我们说的“信号源”;作为电力电源,我们希望电源内阻越小越好,即内阻消耗小而输出高,也就是效率要高;例如供电系统,作为电源的发电机、变压器等要内阻小。作为信号源,我们要求输出的信号功率越大越好,例如我们要喇叭的声音“洪亮”;


2、什么时候信号源的输出功率最大,既喇叭最响?

(1)在信号源内阻一定的情况下,当负载的电阻大于内阻时,且越来越大时,虽然内阻消耗的能量小于负载,但总信号功率下降,负载得到的信号功率要下降,用数学的观点说就是“减函数”;

(2)在信号源内阻一定的情况下,当负载的电阻小于内阻时,且越来越小时,虽然总信号功率上升,但内阻消耗的能量大于负载,负载得到的信号功率要下降,用数学的观点说就是“增函数”;

(3)在信号源内阻一定的情况下,只有当负载的电阻等于内阻时,内阻消耗的能量等于负载的能量,负载得到的信号功率最大,是总信号功率的50%,用数学的观点说就是“最大值”;


 三、电压源要求内阻越小越好,电流源要求内阻越大越好!


1、在对复杂电路分析求解时,我们要把实际电源电路等效化间成理想电源;实际电源的主要参数就是内阻和电动势;而理想化的电源有两种:

(1)一种是电压源,在电路中有不变的端电压,又叫恒压源;

(2)一种是电流源,在电路中有不变的电流,又叫恒流源;把电路中的实际电源直接换成理想电源,是不等效的;可以把实际电源等效变化成一个电压源串联一个内阻,或者等效成一个电流源并联一个电阻;经过等效变化,使电路的各元件之间的关系变成间单的串并联关系,从而把复杂电路化成简单电路;


2、如何理解“理想的恒压源、恒流源”呢?我们大家都知道实际电源:

(1)有内阻;

(2)有不变的电动势;

(3)在电路中端电压、端电流随负载而变化;


3、在什么情况下可以把实际电源等效化成“理想的恒压源、恒流源”?

(1)当电路的负载电阻与内阻相比大的多,或者说内阻小的多可以忽略不计时,可以看成端电压恒定的电压源;

(2)当电路的负载电阻与内阻相比小的多,或者说内阻大的多到无穷大时,可以看成端电流恒定的电流源;举例说,在三极管放大电路中,集电极电流与负载大小无关,可以看成电流源;


4、“电压源要求内阻越小越好,电流源要求内阻越大越好”的说法不妥,应该说成:

(1)内阻越小的实际电源越接近恒压源;

(2)内阻越大的实际电源越接近恒流源;

(3)或者说恒压源可以理解成内阻越小越好的实际电源;

(4)或者说恒流源可以理解成内阻越大越好的实际电源;


文章来源:网络


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