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在學習電流源和電壓源時，關(guān)于電源內(nèi)阻的問題經(jīng)常會困惑很多人，只記得電壓源與外界負載連接時認為內(nèi)阻是和外界負載串聯(lián);電流源與外界負載連接時認為內(nèi)阻是和外界負載并聯(lián)，使用時要求電壓源內(nèi)阻越小越好，電流源內(nèi)阻越大越好!并不理解為什么?內(nèi)阻這個東西到底對電源的影響是什么?為什么要內(nèi)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(gòu)成;2、電路分成內(nèi)電路和外電路兩部分，電源電路就是內(nèi)電路;3、電流通過電源內(nèi)電路時也有電阻，這個電阻叫內(nèi)電阻;4、電流在內(nèi)電阻上同樣要消耗電能發(fā)熱;5、作為電源，內(nèi)阻上的消耗不僅是一種的浪費，而且會使電源本身溫升，嚴重時會損壞電源!6、電源的內(nèi)阻是實實在在導體電阻! 二、內(nèi)阻和外界負載相匹配電源輸出才能達到最大功率，為什么? 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;二是作為負載的信息源，既我們說的“信號源”;作為電力電源，我們希望電源內(nèi)阻越小越好，即內(nèi)阻消耗小而輸出高，也就是效率要高;例如供電系統(tǒng)，作為電源的發(fā)電機、變壓器等要內(nèi)阻小。作為信號源，我們要求輸出的信號功率越大越好，例如我們要喇叭的聲音“洪亮”; 2、什么時候信號源的輸出功率最大，既喇叭最響? (1)在信號源內(nèi)阻一定的情況下，當負載的電阻大于內(nèi)阻時，且越來越大時，雖然內(nèi)阻消耗的能量小于負載，但總信號功率下降，負載得到的信號功率要下降，用數(shù)學的觀點說就是“減函數(shù)”; (2)在信號源內(nèi)阻一定的情況下，當負載的電阻小于內(nèi)阻時，且越來越小時，雖然總信號功率上升，但內(nèi)阻消耗的能量大于負載，負載得到的信號功率要下降，用數(shù)學的觀點說就是“增函數(shù)”; (3)在信號源內(nèi)阻一定的情況下，只有當負載的電阻等于內(nèi)阻時，內(nèi)阻消耗的能量等于負載的能量，負載得到的信號功率最大，是總信號功率的50%，用數(shù)學的觀點說就是“最大值”; 三、電壓源要求內(nèi)阻越小越好，電流源要求內(nèi)阻越大越好! 1、在對復雜電路分析求解時，我們要把實際電源電路等效化間成理想電源;實際電源的主要參數(shù)就是內(nèi)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，又叫恒壓源; (2)一種是電流源，在電路中有不變的電流，又叫恒流源;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一個電壓源串聯(lián)一個內(nèi)阻，或者等效成一個電流源并聯(lián)一個電阻;經(jīng)過等效變化，使電路的各元件之間的關(guān)系變成間單的串并聯(lián)關(guān)系，從而把復雜電路化成簡單電路; 2、如何理解“理想的恒壓源、恒流源”呢?我們大家都知道實際電源： (1)有內(nèi)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、在什么情況下可以把實際電源等效化成“理想的恒壓源、恒流源”? (1)當電路的負載電阻與內(nèi)阻相比大的多，或者說內(nèi)阻小的多可以忽略不計時，可以看成端電壓恒定的電壓源; (2)當電路的負載電阻與內(nèi)阻相比小的多，或者說內(nèi)阻大的多到無窮大時，可以看成端電流恒定的電流源;舉例說，在三極管放大電路中，集電極電流與負載大小無關(guān)，可以看成電流源; 4、“電壓源要求內(nèi)阻越小越好，電流源要求內(nèi)阻越大越好”的說法不妥，應(yīng)該說成： (1)內(nèi)阻越小的實際電源越接近恒壓源; (2)內(nèi)阻越大的實際電源越接近恒流源; (3)或者說恒壓源可以理解成內(nèi)阻越小越好的實際電源; (4)或者說恒流源可以理解成內(nèi)阻越大越好的實際電源; |
