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电压源和电流源到底和高中学的普通电源有什么区别?

 山峰云绕 2018-02-08


这里首先要弄清楚什么是电压源和电流源。



在研究某个元件时,为了使元件研究简单方便,往往忽略某些次要因素,对元件进行理想化,得出结论后,在实际应用中再把次要因素考虑进去。比如,在研究电容时,认为它只有电容,绝缘电阻无穷大,没有任何能量损耗,是一个理想电容器。在研究电感时,认为电感线圈电阻为零,没有任何能量损耗,是理想电感元件。电压源和电流源也是一样,是一个完全理想化了的电路元件。下面分别说一说电压源和电流源。

1,电压源。这是一个理想化的电源,其内阻为0,输出电压与电流没有关系,电流大小由外电路决定。电压源也分为直流电压源和交流电压源。直流电压源的电压为恒定值,与电流无关,与时间也无关,符号如图所示。



▽下图表示,电压源提供恒定电压,与电流无关,不管电流多大,端电压Us都不变。初高中物理中所涉及的电源都是指电压源。但实际的电压源都有内阻,尽管很小但也存在,当电流很大时,端电压也有所下降,这与理想电压源就完全不同。电压源千万不能短路。


在高中物理电学部分中,有全电路欧姆定律。表达式为I=E/(r0+R),其中r0为实际电源的内阻。可见由理想电压源串联个很小的电阻r0就模拟了实际电源(含内阻r0)。

在实际中,我们常说的电源都接近理想电压源,如220V市电,蓄电池端电压DC12V电压,充电器输出DC5V电压等等。现在的开关稳压电源无论功率大小,其直流输出电压都非常稳定,稳压精度也高,非常接近理想电压源。


2,电流源。电流源也是理想化的电源元件,也叫恒流源,分为直流电流源和交流电流源,符号如下图所示。以直流电流源为多见,下面就说说直流电流源(恒流源)。



直流恒流源输出电流恒定不变,输出电压与负载大小有关。U=IR,负载电阻越大,输出电压越高,否则相反。电流源不能开路,开路意味着电压为∞,实际不可能。中学物理教学中一般不引入电流源的概念,基本不用电流源。



直流恒流源现在广泛应用在LED灯上,作为驱动电源,其工作稳定可靠,效率高,稳流精度非常高,电压范围宽。如下图所示,为24~36W LED照明灯驱动恒流源,恒流为280mA±3%,如果每个白色LED为1W/3.2V,则恒流源的工作电压为77~115V,其开路电压要比工作电压高很多。实际这个电流偏高了,LED灯珠寿命会缩短。选用恒流源时,最好是高低压之间是电隔离型的。

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