理想独立电压源和实际独立电压源,理想源的作用是什么?
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- เผยแพร่เมื่อ 30 ม.ค. 2025
- 定义理想电压源和实际电压源。
1) 理想电压源没有内阻,称为源自身电阻。它的符号是一个带有 (+) 和 (-) 符号的圆圈,后面有一个导体。
当负载 Rch 与理想电压源 Vin 相连接时,即使负载 Rch 的电阻值发生变化,它也能在其终端接收到理想电压源的全电压 Vin,除非发生短路,因为短路意味着电压为零。如果我们将负载两端的电压称为 Vout,则 Vout=Vin 。
在一阶分析中,为便于计算,可将电压源视为理想电压源,忽略电压源的内阻。
这与分析晶体管时的情况完全相同:计算按照一阶进行,忽略晶体管固有的电容和电感,并假定其基极和发射极之间的电压为 Vbe=0.7[V],同时充分认识到 Vbe 会因多种因素而不断变化!(到时候我们再研究晶体管)。我们不能不这样做,因为电子学并不精确,而晶体管是一种半导体,远非导体。如果我们考虑到一个真正晶体管的所有参数,它就不复存在,消失了,取而代之的是由几个电阻、几个电感、几个电容,当然还有几个从属和独立的电流源组成的等效电路。
综上所述,“理想或完美电压源的意义何在”?理想电压源的概念简化了推理。
注意:我们总是试图设计一个尽可能接近理想电压源的电压源,理想电压源在工作过程中不会发热,因为它没有内阻,也就没有焦耳效应造成的损耗,因为 Pj=R.i²=0.i²=0, 这意味着要使电压源成为理想电压源,其内阻必须最小化,应该为零,理想情况下 Rint=0[欧姆]。
2) 实际(或不完全或非理想)电压源有自己的内阻 Rint。 因此,一个真实电压源可以用一个完美电压源及其内阻 Rint 来表示。当负载连接到实际电压源时,后者输出电流,电流通过内阻 Rint 离开电压源,并在内阻上产生压降(参见之前关于 “压降 ”的视频)。
以汽车电池为例,空载时其端电压为 Vcc=13.5[V]。电池是具体的、沉重的、由硬塑料制成的,等等。它远非理论上的电池,因此是一个真实的电压源,自然有一个我们无法看到或测量的内阻 Rint。事实上,只要我们在电池上连接一个负载并测量其端电压,就会发现电压约为 12 [Vdc],而不是预期的 13.5 [V]。 这意味着当电路(电池+负载)闭合时,即当电流 I 流过电池和负载时,会有电压损失。这 1.5 [V] 的电压损失只不过是电池内部电阻 Rint 上的电压降,我们看不到;它是由于电流 I 流过电池内部电阻 Rint 而造成的。这个电压降可以用内部电阻 Rint 与 13.5 [V] 的理想/完全电压源串联来说明。
为什么电阻 Rint 与 13.5 [V] 电压源串联,而不是并联?这是对物理现象的一种简单解释,就像在土木工程中,我们通过机械振荡来解释地震一样,从这些与静力矩和二次力矩(或惯性)相关的振荡中,我们将可观察到的现象转化为可量化的数学公式。以我们的 13.5 伏电池为例,要产生 1.5 伏的可观测电压损失,必须将 Rint 串联起来,以产生 1.5 伏的电压降。
如果内阻 Rint 与 13.5 [V] 源并联(在本例中并非如此),则不会产生压降。这就是为什么有关电池必须用 13.5 [V] 源与其内阻 Rint 串联来表示。