电源知识点：掌握这些你就足够了

1.电源

电源是能够产生电能的装置，能将其他形式能量转换成电能的装置称为电源。例如，常用的电池就是一种电源，如图4-93所示是万用表R×1k挡所用的层叠电池。

电池是直流电源中的一种，电池是一种通过化学作用产生电源的装置。发电厂是通过火力或者水力、核能等方式产生电能的。

重要提示

电源可以将电能转换成其他形式的能量，电路就是通过消耗电能来实现某些特定的功能的。电源电路是电子线路中必不可少的电路。

能够产生直流电压的电源称为直流电源，如电池；能够产生交流电压的电源称为交流电源。

2.电源电动势

电源电动势是衡量电源转换电能能力的物理量，它的大小等于外力将单位正电荷从电源负极经电源内部移动到正极所做的功。

电源电动势用E表示，其单位是伏特（V），如图4-94所示。

3.电源端电压

电动势的形成使正电荷移动到电源的正极，负电荷移动到电源的负极，这样形成了电场，使电源的正、负极呈现不同的电位。

电源端电压等于电源正、负极之间的电位差，如图4-95所示。

图4-93 层叠电池

图4-94 示意图

图4-95 示意图

4.电源内电流和外电流

电流流动的电路是由电源的外电路和电源的内电路两部分组成的。外电流中的电流为流过电阻R₁的电流I_R，内电路中的电流为流过电源E₁的电流I_E。流过电源的电流I_E等于外电路电流I_R，如图4-96所示。

从电路图中可以看出，电流通过电源的内外电路构成回路。

5.恒压源

所谓恒压源就是当电源的输出电流大小改变时，电源的输出电压恒定不变。

1）恒压源特性曲线。如图4-97所示是恒压源电路符号和特性曲线。

重要提示

从理想的恒压源特性曲线中可以看出，当输出电流在大小变化时，输出电压大小保持恒定不变。

当电源的内阻为零时，电源就是一个恒压源。

2）恒压源内阻特性。如图4-98所示是电压源等效电路，R₀是电源的内阻，R₀与E串联。从电路中可以看出，当内阻R₀越小时，在内阻R₀上的压降越小，对电源的输出电压影响越小。

图4-96 示意图

图4-97 恒压源电路符号和特性曲线

图4-98 电压源等效电路

重要提示

当电源的内阻R₀小到为零时，就是恒压源。电源的内阻不可能为零，所以恒压源是一个理想情况的电源，当电源的内阻越小时，电源的恒压输出特性越好。

6.恒流源

所谓恒流源就是当电源的输出电压大小在改变时，电源的输出电流不随电压变化而变化。

1）恒流源特性曲线。如图4-99所示是恒流源的电路符号和电压—电流特性曲线。特性曲线是一条水平直线，这是一个理想的恒流源特性曲线。它表明电压大小改变时，电流源输出电流I_o大小不变化。

2）恒流源内阻特性。如图4-100所示是电流源等效电路，R₀是电源的内阻，R₀与电流源并联。从电路中可以看出，当内阻R₀越大时，内阻R₀对电流源的分流影响越小，对电源的输出电流影响越小。当内阻R₀大到无穷大时，就是恒流源。

图4-99 恒流源电路符号和电压—电流特性曲线

重要提示

电源内阻不可能为无穷，所以恒流源也是一个理想情况的电源，当电源的内阻越大时，电源的恒流输出特性越好。

7.电动势和电压比较

1）电动势和电压的单位相同，都是伏特。

2）电动势和电压的物理意义是不同的，电动势表示了外力（非电场力）做功的能力，而电压表示电场做功的能力。

3）电动势和电压方向如图4-101所示。

电动势有方向，并且与电压方向相反；电动势方向是电位升高的方向。

电压方向是电位降低的方向。

4）电动势只存在于电源的内部，而电压存在于电源的两端，并且存在于电源外部电路中。(www.xing528.com)

例如，如图4-102所示，电阻R₁两端存在电压，外电路中的每一个元器件两端都存在电压。

图4-100 电流源等效电路

图4-101 示意图

图4-102 示意图

5）如图4-103所示，电流在电源的外部电路中（称为外电路），是从高电位流向低电位的，这是电场力在做功。在电源的内部（称为内电路），电流从低电位流向高电位，这是外力在做功。

6）电源如同一个“电荷泵”，将电源负极端的电荷提升到正极，使电源正极端的电位高于负极端的电位，使外电路中有电流的流动。流有电流的电路是由外电路和内电路组成的。

7）当电源两端不接负载时，电源端电压在数值上等于电源电动势，如图4-104所示。

图4-103 示意图

图4-104 示意图

重要提示电源空载时，电源中没有电流，在电源内阻R₀上没有电压，所以电源端电压等于电源电动势。电源内部存在一个内阻，通常情况下希望电源内阻越小越好。

8）当电源两端接上负载后，如图4-105所示，电路中的各电压之间关系是

E=UR₀+UR₁

即电源电动势等于电源内阻两端电压加上负载电阻R₁两端电压。

重要提示

电源内阻越小，电源两端的电压就越大。新电池的内阻小，所以手筒里的灯泡更亮。

8.直流电源串联

直流电源可以进行串联和并联使用。在采用电池供电的电子电器中通常是采用直流电源的串联方式，以提高直流工作电压，因为一节电池的电压通常只有1.5V。如图4-106所示是直流电源串联电路。

电源串联为了提高电源供电电压。

1）电路中的E₁和E₂是电池，它们串联起来。直流电源串联后的总电压等于各直流电源电压之和，即总电压E=E₁+E₂。

2）图4-16右侧所示电路是多个电池串联时的电路符号示意图，图中标出1.5V×6，说明是6节1.5V电池串联，所以这一电源串联电路总电压为9V。

3）在采用电池供电的电子电器中，由于电池电压比较低，不能符合电子电器整机直流工作电压的需要，所以要采用这种电源串联的方式，得到所需用的直流工作电压。

4）直流电源串联时，直流电源是有极性的，正确连接方式是一个直流电源的正极与另一个直流电源的负极相连接，若接错，不仅没有正常的直流电压输出，还会短路电源，造成电源的短路故障，损坏电源。

5）为了获得更高的直流工作电压可以采用直流电源串联电路。如果两个直流电源的直流工作电压大小不同，也可以进行串联。

重要提示

流过各个串联电源的电流相等，串联电源所能提供的最大额定电流等于串联电源中额定电流最小的那个电流值。

9.直流电源并联

电源并联是为了提高电源为外电路供给电流的能力。

如图4-107所示是直流电源并联电路。电路中的E₁和E₂是电池，这两个电池的直流电压大小相等。直流电源并联后的总电压等于某一个直流电源的电压。

图4-105 示意图

图4-106 直流电源串联电路

图4-107 直流电源并联电路

直流电源的并联电路应用比较少，当电池的容量不足时，即电池所能输出的直流电流不能满足电路需要时，采用电池并联供电电路。

1）直流电源并联时，直流电源也是有极性的，正确连接方式是一个直流电源的正极接另一个直流电源的正极，它们的负极相连接起来。

2）直流电源并联电路能够增加电源的输出电流，不能增大电源的直流工作电压。

3）流过各并联电池的电流之和等于电源外电路电流之和，如图4-108所示。

4）不同直流电压大小的电池之间不能进行并联，否则直流电压高的电池会对直流电压低的电池进行充电，消耗了直流电压高的电池的电能。

10.电源内阻

在电源的内部存在一个电阻，这一电阻称为电源的内阻。电源的内阻对电源的工作是不利的，所以希望电源的内阻越小越好。

如图4-109所示，电路中的虚线框内是整个电源装置，E是电源的电动势，R₀是电源的内阻，内阻存在于电源的内部。R₁是电源外电路中的电阻器，I是流过这一电路的电流。

重要提示

由于电源存在内阻R₀，使电源的端电压不等于电源的电动势，因为有一部分电压降在了电源内阻R₀上。

从电路中可以看出，电流I流过了电阻R₁和内阻R₀，在内阻R₀上的电压降为U₀，在R₀上的电压降极性为下正上负，如图所示，这是在电源内部的电压降。在电阻R₁上的电压是U₁，其电压极性为上正下负，如图所示，该电压也是这一电路中的电源端电压。