内阻对电源到底有什么影响

 

在学习电流源和电压源时，关于电源内阻的问题经常会困惑很多人，只记得电压源与外界负载连接时认为内阻是和外界负载串联；电流源与外界负载连接时认为内阻是和外界负载并联，使用时要求电压源内阻越小越好，电流源内阻越大越好！并不理解为什么？内阻这个东西到底对电源的影响是什么？为什么要内阻和外界负载相匹配电源输出才能达到最大功率？

 

1 基本概念

1、电路由电源和负载构成；

2、电路分成内电路和外电路两部分，电源电路就是内电路；

3、电流通过电源内电路时也有电阻，这个电阻叫内电阻；

4、电流在内电阻上同样要消耗电能发热；

5、作为电源，内阻上的消耗不仅是一种的浪费，而且会使电源本身温升，严重时会损坏电源；

6、电源的内阻是实实在在导体电阻。

 

2 内阻和外界负载相匹配电源输出才能达到最大功率，为什么？

1、电源的功能有两种情况：

一是作为负载的能源，既我们说的电力电源；

二是作为负载的信息源，既我们说的“信号源”；作为电力电源，我们希望电源内阻越小越好，即内阻消耗小而输出高，也就是效率要高；例如供电系统，作为电源的发电机、变压器等要内阻小。作为信号源，我们要求输出的信号功率越大越好，例如我们要喇叭的声音“洪亮”。

 

2、什么时候信号源的输出功率最大，既喇叭最响？

（1）在信号源内阻一定的情况下，当负载的电阻大于内阻时，且越来越大时，虽然内阻消耗的能量小于负载，但总信号功率下降，负载得到的信号功率要下降，用数学的观点说就是“减函数”；

（2）在信号源内阻一定的情况下，当负载的电阻小于内阻时，且越来越小时，虽然总信号功率上升，但内阻消耗的能量大于负载，负载得到的信号功率要下降，用数学的观点说就是“增函数”；

（3）在信号源内阻一定的情况下，只有当负载的电阻等于内阻时，内阻消耗的能量等于负载的能量，负载得到的信号功率最大，是总信号功率的50%，用数学的观点说就是“最大值”。

 

3 请电压源要求内阻越小越好，电流源要求内阻越大越好！

1、在对复杂电路分析求解时，我们要把实际电源电路等效化间成理想电源；实际电源的主要参数就是内阻和电动势；而理想化的电源有两种：

（1）一种是电压源，在电路中有不变的端电压，又叫恒压源；

（2）一种是电流源，在电路中有不变的电流，又叫恒流源；把电路中的实际电源直接换成理想电源，是不等效的；可以把实际电源等效变化成一个电压源串联一个内阻，或者等效成一个电流源并联一个电阻；经过等效变化，使电路的各元件之间的关系变成间单的串并联关系，从而把复杂电路化成简单电路。

2、如何理解“理想的恒压源、恒流源”呢？我们大家都知道实际电源：

（1）有内阻；

（2）有不变的电动势；

（3）在电路中端电压、端电流随负载而变化。

3、在什么情况下可以把实际电源等效化成“理想的恒压源、恒流源”？

（1）当电路的负载电阻与内阻相比大的多，或者说内阻小的多可以忽略不计时，可以看成端电压恒定的电压源；

（2）当电路的负载电阻与内阻相比小的多，或者说内阻大的多到无穷大时，可以看成端电流恒定的电流源；举例说，在三极管放大电路中，集电极电流与负载大小无关，可以看成电流源。

 

4、“电压源要求内阻越小越好，电流源要求内阻越大越好”的说法不妥，应该说成：

（1）内阻越小的实际电源越接近恒压源；

（2）内阻越大的实际电源越接近恒流源；

（3）或者说恒压源可以理解成内阻越小越好的实际电源；

（4）或者说恒流源可以理解成内阻越大越好的实际电源。