直流電源的工作原理解析

　　直流電源有正、負(fù)兩個(gè)電極，正極電位高，負(fù)極電位低，在外部電路中形成正極到負(fù)極的電流，兩個(gè)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可維持穩(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(chǎng)不可維持穩(wěn)定的電流，但是如果利用直流電源，則簡(jiǎn)稱為非靜電作用“非靜電力”。 將正電荷從電位低的負(fù)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(dòng)。

　　直流電源中的非靜電力從負(fù)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(chǎng)的力形成從正到負(fù)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(fù)極流向正極，電荷的流動(dòng)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(dòng)勢(shì)，當(dāng)電源向電路提供能量時(shí)，所提供的電力p等于電源的電動(dòng)勢(shì)e和電流I的積，這等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部向正極移動(dòng)時(shí)的非靜電力作用。 即P=E I。 電源的另一個(gè)特征量是其內(nèi)阻(簡(jiǎn)稱內(nèi)阻) R0，通過電源的電流為I時(shí)，電源內(nèi)部損失的熱功率)即單位時(shí)間產(chǎn)生的焦耳熱)等于R0I。

　　電源的正極、負(fù)極未連接時(shí)，電源處于切斷(開路)狀態(tài)，此時(shí)，電源兩電極間的電位差的大小與電源的電動(dòng)勢(shì)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(fù)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(fù)極流向正極。 這時(shí)，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(fù)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(fù)載電阻供電時(shí)，電源兩極之間的電位差U=E-R0I。

　　如果將另一個(gè)電動(dòng)勢(shì)大的電源與電動(dòng)勢(shì)小的電源連接，這時(shí)，從外部向電源輸入電力U I，這等于單位時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)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(fù)極與負(fù)極連接(例如用直流發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池組充電)，則在電動(dòng)勢(shì)小的電源內(nèi)部，電流從該正極流向負(fù)極。 因此，可以認(rèn)為，在電源的內(nèi)阻可以忽略不計(jì)時(shí)的情況下，從外部向電源輸入電力時(shí)，從外部施加在電源兩極之間的電壓必須為U=ER0I。電源的電動(dòng)勢(shì)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)部電阻增大，一般只能用于所需電流強(qiáng)度小的電路。 多串聯(lián)直流電源使用，這種情況下的總電動(dòng)勢(shì)是各電源的電動(dòng)勢(shì)之和，為了獲得較大的電流強(qiáng)度，可以并聯(lián)使用等電動(dòng)勢(shì)的直流電源。 此時(shí)，總電動(dòng)勢(shì)為單一電源的電動(dòng)勢(shì)，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(shí)，熱能部分地流向電能在直流發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁感應(yīng)作用，直流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，機(jī)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(dòng)機(jī)、半導(dǎo)體溫差電動(dòng)機(jī))中，非靜電力是與溫差和電子的濃度差相關(guān)的擴(kuò)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(shí)，光能轉(zhuǎn)換為電能和焦耳熱。

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