電源內(nèi)阻對(duì)負(fù)載變化時(shí)功率的影響研究

馬率峰

（中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100080）

1 電源內(nèi)阻增大對(duì)設(shè)備工作影響分析

在現(xiàn)實(shí)生活中，我們需要對(duì)電源內(nèi)阻增大的影響進(jìn)行分析。電源內(nèi)阻增大有三大原因，第一個(gè)原因就是設(shè)備市電供給不足，或者使用電器設(shè)備跟市電接口存在接觸不良的問(wèn)題。這些因素都會(huì)使電源內(nèi)阻增大。第二個(gè)原因就是直流電池出現(xiàn)問(wèn)題，比如耗費(fèi)能量過(guò)多。第三個(gè)原因是電源供給電路出現(xiàn)問(wèn)題。電源內(nèi)阻增大，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法持續(xù)工作。

1.1 電源的內(nèi)阻增大對(duì)音響效果的影響分析

對(duì)于電子管或者擴(kuò)音機(jī)等來(lái)講，如果電源內(nèi)阻過(guò)大，那么機(jī)器就可能無(wú)法正常工作。通常會(huì)出現(xiàn)音量減小的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)交流聲過(guò)大或者音量減小的情況時(shí)，我們就需要考慮到電源內(nèi)阻的影響，從而安排維修人員進(jìn)行處理。

1.2 電源內(nèi)阻增大對(duì)影像效果的影響分析

電源內(nèi)阻增大后，會(huì)使設(shè)備的影像效果失真，會(huì)出現(xiàn)交流干擾條紋。不僅如此，圖像也不穩(wěn)定，通常會(huì)顯示扭曲的圖像。在很多的壞掉的顯示器中，電源內(nèi)阻過(guò)大的重要原因之一就是電流調(diào)整管或者濾波電容發(fā)生了損壞。

1.3 電源內(nèi)阻增大對(duì)發(fā)射工作的影響分析

當(dāng)電源內(nèi)阻增大到一定程度時(shí)，發(fā)射設(shè)備會(huì)無(wú)法正常工作，主要表現(xiàn)特征是發(fā)生功率不足。發(fā)生頻率失真非常普遍，而且設(shè)備難以保持正常的工作狀態(tài)。比如，在變壓器中，如果變壓器燈絲電壓輸出頭與燈絲連接線焊接點(diǎn)氧化嚴(yán)重，就會(huì)使接觸內(nèi)阻極速增加，從而使機(jī)器不工作。

2 電源內(nèi)阻對(duì)負(fù)載變化時(shí)功率的影響

下面通過(guò)一個(gè)典型的直流電路來(lái)分析負(fù)載增大或減小對(duì)功率的影響。如圖1所示，為一種典型的直流電路圖。

圖1 一種直流電路圖

其中E表示電源的電動(dòng)勢(shì)，r為電源的內(nèi)阻，RL是負(fù)載電阻，假設(shè)基準(zhǔn)負(fù)載為R1，則基準(zhǔn)消耗功率為P1。

如果負(fù)載從R1變化為R2，假設(shè)此時(shí)負(fù)載上功率大小為P2

那么，我們可以得到

通過(guò)對(duì)（a）（b）兩個(gè)公式進(jìn)行分析可知，如果僅僅從功率的表達(dá)式，我們很難對(duì)P1和P2的大小進(jìn)行比較。因此，我們有必要研究r，R1，RL（負(fù)載電阻）這三者的關(guān)系。

下面分析負(fù)載R1，RL和電源內(nèi)阻r的關(guān)系對(duì)負(fù)載功率變化量ΔP的影響。由式（a）（b）我們不難得到ΔP表達(dá)式為

通過(guò)式（c）令ΔP=0，我們可以得到R1=RL或者RL=r2/R1這個(gè)結(jié)果就表明：如果負(fù)載不變或者負(fù)載電阻的值為RL=r2/R1，那么功率的大小不會(huì)改變。

如果將PL/P1看作函數(shù)的因變量，RL看做是自變量，那么我們通過(guò)對(duì)ΔP求導(dǎo)，可以得到如圖2所示的關(guān)系

圖2 負(fù)載功率變化與r，RL，R1的關(guān)系圖

說(shuō)明：圖中A、B、C字母的含義是自變量RL為r2/R1，r，R1時(shí)候分別對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的點(diǎn)。

3 結(jié)論與分析

通過(guò)式（c），分析得到以下結(jié)論。若R1=r，那么此時(shí)不管負(fù)載如何變化，功率都在減小，且基準(zhǔn)負(fù)載功率要大于負(fù)載功率。若R1＞r，如圖2所示 我們不難得到，當(dāng)電源內(nèi)阻r小于基準(zhǔn)負(fù)載電阻的時(shí)候，負(fù)載在AC區(qū)間增大，那么功率也隨之增大。在OA區(qū)間內(nèi)，負(fù)載增大那么功率會(huì)減小。若R＜r，那么負(fù)載在

1間內(nèi)負(fù)載減小，功率增大，在區(qū)間內(nèi)，負(fù)載減小，功率也減小。