电源两种类型电压源与恒压源

时间：2018-05-24

电源实际上有下列两种类型。

① 电压源, 它的特性是当电源的负载电阻大小在改变时,电源输出的电流随之在作相应的改变,但电源两端的电压大小基本不变( 不是绝对不变) , 电子电路中常用的电源和信号源就是具有这种特性的电压源。

② 电流源, 它的特性是当电源的负载电阻大小在改变时,电源两端的电压随之作相应改变,但电源所输出的电流大小基本不变( 不是绝对不变) , 电子电路中这种特性的电源和信号源用得比较少。

图 1 - 34 所示是电压源结构示意图和特性曲线。图 1 - 34( a )所示虚线框内是电压源的电路符号,也表示了它的结构, 从中可以看出,电压源是由恒压源 E 和电源内阻 R0 串联而成的,内阻 R0 并不是一个有形电阻器,而是存在于电源内部的一个等效损耗电阻。电压源两端的电压(电压源引脚之间的电压) U 称为这一电压源的端电压, 即这一电压源能够实际向外电路提供的电压大小。图 1 - 34 电压源结构示意图和特性曲线恒压源 E 是一个理想的电压源, 它的输出电压大小不随负载电阻的大小变化而变化。

图 1 - 34( b) 所示中的直线 E。任何一个电压源都希望是这样一个恒压源, 但是实际的电压源中,不可能达到这样良好的电压输出特性。

图 1 - 35 求解电压源端电压示意图电源的内阻 R0 是任何一个电源都有的等效电阻,只是有的电源内阻大, 有的电源内阻小, 它的作用同普通电阻器一样, 对流过电源内部的电流起着阻碍作用,显然我们希望这一电源内阻为零, 但实际上不可能, 所以只能希望电源内阻愈小愈好。由于内阻 R0 与恒压源E 是串联的, 所以流过恒压源 E 的电流要全部流过内阻R0 , 这样会在电源内阻 R0 上产生电压降。所谓端电压 U 是电压源两端的实际电压,它不等于恒压源的输出电压 E, 比 E 要小, 具体小多少与许多因素有关,下面用如图 1 - 35 所示电路来说明。

电路中, R1 是电压源的负载电阻, R0 是电压源的内阻,E 是恒压源, I 是这一电路中的电流, U 是这一电压源的端电压, U0 是内阻 R0 上的电压降。根据全电路欧姆定律 ( 所谓全电路就是含电源的电

路)公式, 可以求解电路中的电流 I 和端电压 U, 如下所示

I =

R1 + R0

这表明全电路中的电流与 E 成正比,与 R0 和 R1 之和成反比。

E = U0 + U,或 U = E - U0 ,这说明电源端电压 U 是恒压源的输出电压 E 与内阻 R0 上的压降 U0 之差, 当电源内阻很小而可以忽略不计时,电源的端电压 U 就等于恒压源的输出电压E,这是理想电源的电压输出情况。

当电源不接负载时, 电源的端电压 U 等于电源的电动势, 因为电源不接负载时没有电流流过电源的内阻,所以在内阻上没有电压降, 即 U0 = 0,此时 E = U,也就是如图 1 - 34 ( b)所示曲线中 0 点所对应的电压。当电源内阻 R0 一定时,如果电流增大,在内阻 R0 上的压降增大, 使电源端电压 U 下降,电流 I 愈大,电源端电压 U 愈小, 如图 1 - 34( b)中 U 曲线所示。

由上述分析可知,闭合电路中电源端电压 U 小于电源电动势 E。电源内阻 R0 对电源端电压 U 有影响,且影响相当大。当电源不接负载时,电源端电压 U等于恒压源 E, 这时不能表明内阻 R0 对电源的影响。电源内阻 R0 大小不同时, 内阻 R0 愈大,电源输出电流愈小,所以电源内阻 R0 影响电压源的电流输出能力。例如, 一节用旧的电池,如果测量它的端电压,可能为 1 .4V 左右,可是将它放在手电筒里之后, 并不能使小电珠发光,这是因为旧电池内阻太大了,无法输出足够大的电流来使小电珠发光。

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