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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定的水流,但用泵將水從低到高持續輸送,可以維持一定的水位差,形成穩定的水流。 同樣,僅由電荷形成的靜電場不能維持穩定的電流,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,可以形成穩定的電流。 因此,直流電源是能量轉換裝置,將其他形式的能量轉換為供電電路,維持電流的穩定流動。
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,在電源內部(內部電路),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。
表現電源自身的重要特征之一是電源的電動勢,當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阻(簡稱內阻) R0,通過電源的電流為I時,電源內部損失的熱功率)即單位時間產生的焦耳熱)等于R0I。
電源的正極、負極未連接時,電源處于切斷(開路)狀態,此時,電源兩電極間的電位差的大小與電源的電動勢相等。 在切斷狀態下,非電能和電能不發生相互轉換。 如果將負載連接到電源的兩極構成閉合回路,則通過電源內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)與因內部電阻而損失的熱電力R0I之和,E I=U IR0I。 于是,當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,這等于單位時間內儲存在電源中的能量E I和內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(例如用直流發電機對蓄電池組充電),則在電動勢小的電源內部,電流從該正極流向負極。 因此,可以認為,在電源的內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,總內阻也是各電源內阻之和。 由于內部電阻增加,一般只能用于所需電流強度小的電路。 多串聯直流電源使用,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,總內部電阻為各電源內部電阻的并聯值。
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的化學作用。 化學電池放電后,非靜電力的性質不同,能量轉換的過程也不同。 在化學電池(如干電池、蓄電池等)中,化學能轉換為電能和焦耳熱,當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電機中,非靜電力是電磁感應作用,直流發電機供電時,機械能轉換為電能和焦耳熱。在溫差電源(例如金屬溫差電動機、半導體溫差電動機)中,非靜電力是與溫差和電子的濃度差相關的擴散作用, 在光電池中,非靜電力是光伏效應的作用,光電池供電時,光能轉換為電能和焦耳熱。
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