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內阻電源
在學習電流源和電壓源時,關於電源內阻的問題經常會困惑很多人,只記得電壓源與外界負載連線時認為內阻是和外界負載串聯;電流源與外界負載連線時認為內阻是和外界負載併聯,使用時要求電壓源內阻越小越好,電流源內阻越大越好!並不理解為什麼?內阻這個東西到底對電源的影響是什麼?為什麼要內阻和外界負載相匹配電源輸出才能達到最大功率?
一、基本概念
1、電路由電源和負載構成;
2、電路分成內電路和外電路兩部分,電源電路就是內電路;
3、電流通過電源內電路時也有電阻,這個電阻叫內電阻;
4、電流在內電阻上同樣要消耗電能發熱;
5、作為電源,內阻上的消耗不僅是一種的浪費,而且會使電源本身溫公升,嚴重時會損壞電源!
6、電源的內阻是實實在在導體電阻!
二、內阻和外界負載相匹配電源輸出才能達到最大功率,為什麼?
1、電源的功能有兩種情況:一是作為負載的能源,既我們說的電力電源;二是作為負載的資訊源,既我們說的「訊號源」;作為電力電源,我們希望電源內阻越小越好,即內阻消耗小而輸出高,也就是效率要高;例如供電系統,作為電源的發電機、變壓器等要內阻小。作為訊號源,我們要求輸出的訊號功率越大越好,例如我們要喇叭的聲音「洪亮」;
2、什麼時候訊號源的輸出功率最大,既喇叭最響?(1)在訊號源內阻一定的情況下,當負載的電阻大於內阻時,且越來越大時,雖然內阻消耗的能量小於負載,但總訊號功率下降,負載得到的訊號功率要下降,用數學的觀點說就是「減函式」;(2)在訊號源內阻一定的情況下,當負載的電阻小於內阻時,且越來越小時,雖然總訊號功率上公升,但內阻消耗的能量大於負載,負載得到的訊號功率要下降,用數學的觀點說就是「增函式」;(3)在訊號源內阻一定的情況下,只有當負載的電阻等於內阻時,內阻消耗的能量等於負載的能量,負載得到的訊號功率最大,是總訊號功率的50%,用數學的觀點說就是「最大值」;
三、電壓源要求內阻越小越好,電流源要求內阻越大越好!
1、在對複雜電路分析求解時,我們要把實際電源電路等效化間成理想電源;實際電源的主要引數就是內阻和電動勢;而理想化的電源有兩種:(1)一種是電壓源,在電路中有不變的端電壓,又叫恆壓源;(2)一種是電流源,在電路中有不變的電流,又叫恆流源;把電路中的實際電源直接換成理想電源,是不等效的;可以把實際電源等效變化成乙個電壓源串聯乙個內阻,或者等效成乙個電流源併聯乙個電阻;經過等效變化,使電路的各元件之間的關係變成間單的串並聯關係,從而把複雜電路化成簡單電路;
2、如何理解「理想的恆壓源、恆流源」呢?我們大家都知道實際電源:(1)有內阻;(2)有不變的電動勢;(3)在電路中端電壓、端電流隨負載而變化;
3、在什麼情況下可以把實際電源等效化成「理想的恆壓源、恆流源」?(1)當電路的負載電阻與內阻相比大的多,或者說內阻小的多可以忽略不計時,可以看成端電壓恆定的電壓源;(2)當電路的負載電阻與內阻相比小的多,或者說內阻大的多到無窮大時,可以看成端電流恆定的電流源;舉例說,在三極體放大電路中,集電極電流與負載大小無關,可以看成電流源;
5、「電壓源要求內阻越小越好,電流源要求內阻越大越好」的說法不妥,應該說成:(1)內阻越小的實際電源越接近恆壓源;(2)內阻越大的實際電源越接近恆流源;(3)或者說恆壓源可以理解成內阻越小越好的實際電源;(4)或者說恆流源可以理解成內阻越大越好的實際電源;
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