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直流電源的作用
閱讀：1308 發(fā)布時(shí)間：2013-12-2
直流電源（DC power）有正、負(fù)兩個(gè)電極，正極的電位高，負(fù)極的電位低，當(dāng)兩個(gè)電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的電流。
單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡(jiǎn)稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個(gè)電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動(dòng)。
直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場(chǎng)力的推動(dòng)，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路），非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動(dòng)形成閉合的循環(huán)。
表征電源本身的一個(gè)重要特征量是電源的電動(dòng)勢(shì)，它等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移到正極時(shí)非靜電力所作的功。當(dāng)電源給電路提供能量時(shí)，所供給的功率P等于電源的電動(dòng)勢(shì)E與電流I兩者的乘積,P＝E I。電源的另一個(gè)特征量是它的內(nèi)電阻（簡(jiǎn)稱內(nèi)阻）R0，當(dāng)通過(guò)電源的電流為I時(shí),電源內(nèi)部損耗的熱功率（即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱）等于R0I。
當(dāng)電源的正、負(fù)兩極沒(méi)有連通時(shí),電源處于斷路（開(kāi)路）狀態(tài)，這時(shí)電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動(dòng)勢(shì)。在斷路狀態(tài)下，不發(fā)生非電能與電能的相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)把負(fù)載電阻接到電源的兩極上以構(gòu)成閉合回路時(shí)，通過(guò)電源內(nèi)部的電流從負(fù)極流到正極，這時(shí)，電源所提供的功率E I等于輸送到外電路的功率U I（U是電源正極與負(fù)極之間的電位差）與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，E I＝U I R0I。于是，當(dāng)電源向負(fù)載電阻提供功率時(shí)，電源兩極間的電位差U＝E-R0I。
當(dāng)用另一個(gè)電動(dòng)勢(shì)較大的電源接到電動(dòng)勢(shì)較小的電源上，正極接正極，負(fù)極接負(fù)極（例如用直流發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池組充電）時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)較小的電源內(nèi)部，電流是從它的正極流到負(fù)極的，這時(shí)，外界向電源輸入電功率U I，它等于電源中單位時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存的能量E I與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，U I＝E I R0I。于是，當(dāng)外界向電源輸入功率時(shí)，外界加到電源兩極之間的電壓應(yīng)為U＝E R0I。
當(dāng)電源的內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)時(shí)，可以認(rèn)為電源的電動(dòng)勢(shì)在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢(shì)為各電源的電動(dòng)勢(shì)之和，總內(nèi)阻也為各電源內(nèi)電阻之和。由于內(nèi)阻增大，一般只能用于所需電流強(qiáng)度較小的電路。為了取得較大的電流強(qiáng)度，可以將等電動(dòng)勢(shì)的直流電源并聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢(shì)即為單個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)，總內(nèi)阻為各電源內(nèi)電阻的并聯(lián)值。