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直流電源的工作原理解析 |
時間:2021-10-26 11:55:27 點擊: 次 |
直流電源有正、負兩個電極,正極電位高,負極電位低,在外部電路中形成正極到負極的電流,兩個電極與電路連接后,電路兩端之間可以維持一定的電位差,,那么,下面一起了解下直流電源的工作原理解析吧! 光靠水位的高低差不能維持穩(wěn)定的水流,但用泵將水從低到高持續(xù)輸送,可以維持一定的水位差,形成穩(wěn)定的水流。 同樣,僅由電荷形成的靜電場不能維持穩(wěn)定的電流,但是如果利用直流電源,則簡稱為非靜電作用“非靜電力”。 將正電荷從電位低的負極通過電源內(nèi)部返回電位高的正極,維持兩電極之間的電位差,可以形成穩(wěn)定的電流。 因此,直流電源是能量轉(zhuǎn)換裝置,將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為供電電路,維持電流的穩(wěn)定流動。 直流電源中的非靜電力從負極指向正極。 接通直流電源和外部電路后,在電源的外部(外部電路),通過電場的力形成從正到負的電流。 另一方面,在電源內(nèi)部(內(nèi)部電路),非靜電力使電流從負極流向正極,電荷的流動成為閉合的循環(huán)。 表現(xiàn)電源自身的重要特征之一是電源的電動勢,當(dāng)電源向電路提供能量時,所提供的電力p等于電源的電動勢e和電流I的積,這等于單位正電荷從負極通過電源內(nèi)部向正極移動時的非靜電力作用。 即P=E I。 電源的另一個特征量是其內(nèi)阻(簡稱內(nèi)阻) R0,通過電源的電流為I時,電源內(nèi)部損失的熱功率)即單位時間產(chǎn)生的焦耳熱)等于R0I。 電源的正極、負極未連接時,電源處于切斷(開路)狀態(tài),此時,電源兩電極間的電位差的大小與電源的電動勢相等。 在切斷狀態(tài)下,非電能和電能不發(fā)生相互轉(zhuǎn)換。 如果將負載連接到電源的兩極構(gòu)成閉合回路,則通過電源內(nèi)部的電流從負極流向正極。 這時,從電源供給的電力E I是向外部電路供給的電力uI(u是電源的正極和負極的電位差)與因內(nèi)部電阻而損失的熱電力R0I之和,E I=U IR0I。 于是,當(dāng)電源向負載電阻供電時,電源兩極之間的電位差U=E-R0I。 如果將另一個電動勢大的電源與電動勢小的電源連接,這時,從外部向電源輸入電力U I,這等于單位時間內(nèi)儲存在電源中的能量E I和內(nèi)部電阻損失的熱電力R0I之和,U I=E IR0I。正極與正極連接,負極與負極連接(例如用直流發(fā)電機對蓄電池組充電),則在電動勢小的電源內(nèi)部,電流從該正極流向負極。 因此,可以認(rèn)為,在電源的內(nèi)阻可以忽略不計時的情況下,從外部向電源輸入電力時,從外部施加在電源兩極之間的電壓為U=ER0I。電源的電動勢與電源兩極之間的電位差或電壓在大小上近似相等。 為了得到高直流電壓,總內(nèi)阻也是各電源內(nèi)阻之和。 由于內(nèi)部電阻增加,一般只能用于所需電流強度小的電路。 多串聯(lián)直流電源使用,這種情況下的總電動勢是各電源的電動勢之和,為了獲得較大的電流強度,可以并聯(lián)使用等電動勢的直流電源。 此時,總電動勢為單一電源的電動勢,總內(nèi)部電阻為各電源內(nèi)部電阻的并聯(lián)值。 直流電源的類型很多,不同類型的直流電源,非靜電力是與離子溶解和堆積過程相關(guān)的化學(xué)作用。 化學(xué)電池放電后,非靜電力的性質(zhì)不同,能量轉(zhuǎn)換的過程也不同。 在化學(xué)電池(如干電池、蓄電池等)中,化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能和焦耳熱,當(dāng)溫差電源向外部電路提供電力時,熱能部分地流向電能在直流發(fā)電機中,非靜電力是電磁感應(yīng)作用,直流發(fā)電機供電時,機械能轉(zhuǎn)換為電能和焦耳熱。在溫差電源(例如金屬溫差電動機、半導(dǎo)體溫差電動機)中,非靜電力是與溫差和電子的濃度差相關(guān)的擴散作用, 在光電池中,非靜電力是光伏效應(yīng)的作用,光電池供電時,光能轉(zhuǎn)換為電能和焦耳熱。 以上介紹的就是直流電源的工作原理解析,如需了解更多,可隨時聯(lián)系我們! |
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