电源内阻对负载变化时功率的影响研究

马率峰

（中国人民大学附属中学，北京 100080）

1 电源内阻增大对设备工作影响分析

在现实生活中，我们需要对电源内阻增大的影响进行分析。电源内阻增大有三大原因，第一个原因就是设备市电供给不足，或者使用电器设备跟市电接口存在接触不良的问题。这些因素都会使电源内阻增大。第二个原因就是直流电池出现问题，比如耗费能量过多。第三个原因是电源供给电路出现问题。电源内阻增大，可能会导致设备无法持续工作。

1.1 电源的内阻增大对音响效果的影响分析

对于电子管或者扩音机等来讲，如果电源内阻过大，那么机器就可能无法正常工作。通常会出现音量减小的现象。当出现交流声过大或者音量减小的情况时，我们就需要考虑到电源内阻的影响，从而安排维修人员进行处理。

1.2 电源内阻增大对影像效果的影响分析

电源内阻增大后，会使设备的影像效果失真，会出现交流干扰条纹。不仅如此，图像也不稳定，通常会显示扭曲的图像。在很多的坏掉的显示器中，电源内阻过大的重要原因之一就是电流调整管或者滤波电容发生了损坏。

1.3 电源内阻增大对发射工作的影响分析

当电源内阻增大到一定程度时，发射设备会无法正常工作，主要表现特征是发生功率不足。发生频率失真非常普遍，而且设备难以保持正常的工作状态。比如，在变压器中，如果变压器灯丝电压输出头与灯丝连接线焊接点氧化严重，就会使接触内阻极速增加，从而使机器不工作。

2 电源内阻对负载变化时功率的影响

下面通过一个典型的直流电路来分析负载增大或减小对功率的影响。如图1所示，为一种典型的直流电路图。

图1 一种直流电路图

其中E表示电源的电动势，r为电源的内阻，RL是负载电阻，假设基准负载为R1，则基准消耗功率为P1。

如果负载从R1变化为R2，假设此时负载上功率大小为P2

那么，我们可以得到

通过对（a）（b）两个公式进行分析可知，如果仅仅从功率的表达式，我们很难对P1和P2的大小进行比较。因此，我们有必要研究r，R1，RL（负载电阻）这三者的关系。

下面分析负载R1，RL和电源内阻r的关系对负载功率变化量ΔP的影响。由式（a）（b）我们不难得到ΔP表达式为

通过式（c）令ΔP=0，我们可以得到R1=RL或者RL=r2/R1这个结果就表明：如果负载不变或者负载电阻的值为RL=r2/R1，那么功率的大小不会改变。

如果将PL/P1看作函数的因变量，RL看做是自变量，那么我们通过对ΔP求导，可以得到如图2所示的关系

图2 负载功率变化与r，RL，R1的关系图

说明：图中A、B、C字母的含义是自变量RL为r2/R1，r，R1时候分别对应的横坐标的点。

3 结论与分析

通过式（c），分析得到以下结论。若R1=r，那么此时不管负载如何变化，功率都在减小，且基准负载功率要大于负载功率。若R1＞r，如图2所示 我们不难得到，当电源内阻r小于基准负载电阻的时候，负载在AC区间增大，那么功率也随之增大。在OA区间内，负载增大那么功率会减小。若R＜r，那么负载在

1间内负载减小，功率增大，在区间内，负载减小，功率也减小。