西門子 直流電源 6EP1 436-3BA00

單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用(簡稱為"非靜電力")使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個(gè)電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。

直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部(外電路)，由于電場力的推動(dòng)，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部(內(nèi)電路)，非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動(dòng)形成閉合的循環(huán)。

表現(xiàn)電源本身的一個(gè)重要特征量是電源的電動(dòng)勢，它等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移到正極時(shí)非靜電力所作的功。當(dāng)電源給電路提供能量時(shí)，所供給的功率P等于電源的電動(dòng)勢E與電流I兩者的乘積,P=E I。電源的另一個(gè)特征量是它的內(nèi)電阻(簡稱內(nèi)阻)R0，當(dāng)通過電源的電流為I時(shí),電源內(nèi)部損耗的熱功率(即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱)等于R0I。

當(dāng)電源的正、負(fù)兩極沒有連通時(shí),電源處于斷路(開路)狀態(tài)，這時(shí)電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動(dòng)勢。在斷路狀態(tài)下，不發(fā)生非電能與電能的相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)把負(fù)載電阻接到電源的兩極上以構(gòu)成閉合回路時(shí)，通過電源內(nèi)部的電流從負(fù)極流到正極，這時(shí)，電源所提供的功率E I等于輸送到外電路的功率U I(U是電源正極與負(fù)極之間的電位差)與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，E I=U IR0I。于是，當(dāng)電源向負(fù)載電阻提供功率時(shí)，電源兩極間的電位差U=E-R0I。

當(dāng)用另一個(gè)電動(dòng)勢較大的電源接到電動(dòng)勢較小的電源上，正極接正極，負(fù)極接負(fù)極(例如用直流發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池組充電)時(shí)，在電動(dòng)勢較小的電源內(nèi)部，電流是從它的正極流到負(fù)極的，這時(shí)，外界向電源輸入電功率U I，它等于電源中單位時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存的能量E I與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，U I=E IR0I。于是，當(dāng)外界向電源輸入功率時(shí)，外界加到電源兩極之間的電壓應(yīng)為U=ER0I。

當(dāng)電源的內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)時(shí)，可以認(rèn)為電源的電動(dòng)勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。

為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢為各電源的電動(dòng)勢之和，總內(nèi)阻也為各電源內(nèi)電阻之和。由于內(nèi)阻增大，一般只能用于所需電流強(qiáng)度較小的電路。為了取得較大的電流強(qiáng)度，可以將等電動(dòng)勢的直流電源并聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢即為單個(gè)電源的電動(dòng)勢，總內(nèi)阻為各電源內(nèi)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中，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(例如干電池、蓄電池等)中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用,化學(xué)電池放電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱在溫差電源(例如金屬溫差電偶、半導(dǎo)體溫差電偶)中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯(lián)系的擴(kuò)散作用，溫差電源向外電路提供功率時(shí)，熱能部分地轉(zhuǎn)化為電能。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)化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應(yīng)的作用，光電池供電時(shí)，光能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱。