什麼是電壓源？ – 型別和示例

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在電氣和電子電路中，我們必須提供電路執行所需的必要條件。為此，我們使用能量源，如電壓源和電流源。能量源是有源電路元件，即這些元件可以提供電路中的功率或功率增益。在本文中，我們將討論什麼是電壓源，以及不同型別的電壓源。

什麼是電壓源？

電壓源是用於在電路中的兩個點之間產生電位差的電路元件。它基本上是一種有源電路元件，它提供電路中所需的必要勢能，以迫使電流流過電路。

電壓源是一種兩端器件，連線在電路中，併為電子（電流）在電路中的運動提供持續的壓力。電壓源常見的實際例子包括電池、蓄電池、發電機以及其他能夠產生電壓的裝置。

電壓源的型別

根據電壓的依賴性，電壓源主要分為兩種型別：

• 獨立電壓源
• 依賴電壓源

在本文的後續部分，我們將詳細討論這兩種型別的電壓源。

獨立電壓源

電壓不依賴於電路中任何其他電流或電壓的電壓源稱為獨立電壓源。

根據電壓的性質，獨立電壓源進一步分為兩種型別：

• 直流電壓源
• 交流電壓源

直流電壓源

產生恆定極性電壓的電壓源，即具有固定的正負極，並且這些極性不會隨時間變化，稱為直流電壓源。根據電壓的大小，直流電壓源可以是“恆壓源”或“隨時間變化的電壓源”。

直流電壓源的符號如圖 1 所示。

當直流電壓源連線到電路中時，它始終迫使電流流過電路，從正極流向負極，這樣的電路通常稱為直流電路。直流電壓源的實際例子包括電池、蓄電池、太陽能電池、直流發電機等。

交流電壓源

產生電壓大小連續變化且極性週期性變化的電壓源稱為交流電壓源。因此，在交流電壓源的情況下，電路中的電流方向以規律的間隔反轉，即交流電壓導致電流在一個方向上流動一段時間，然後在另一個方向上流動一段時間。

交流電壓源的電路符號如上圖 1 所示。交流電壓源的常見例子包括交流發電機、逆變器等。

依賴電壓源

輸出電壓取決於電路中任何其他電壓或電流的電壓源稱為依賴電壓源。依賴電壓源也稱為受控電壓源。

受控電壓源分為以下兩種型別：

• 電壓控制電壓源 (VCVS)
• 電流控制電壓源 (CCVS)

當電壓源的輸出電壓取決於電路其他任何部分的電壓時，則稱為電壓相關電壓源 (VDVS) 或電壓控制電壓源 (VCVS)。

另一方面，當電壓源的輸出電壓取決於電路其他任何部分的電流時，則稱為電流相關電壓源 (CDVS) 或電流控制電壓源 (CCVS)。

依賴電壓源用菱形符號表示，並帶有極性標記，如圖 2 所示。依賴源用於類比電子電路。

獨立電壓源的型別

根據其內部電阻，獨立電壓源也可以分為以下兩種型別：

• 理想電壓源
• 實際電壓源

理想電壓源

內部電阻為零（或阻抗）並且可以向連線的電路提供恆定電壓的電壓源稱為理想電壓源。由於理想電壓源具有零內部電阻，因此其端子上的電壓等於電源電壓（或電動勢）。這是因為當從理想電壓源汲取電流時，由於內部電阻不會產生電壓降。關於理想電壓源的另一個重要點是，它的效率為 100%，即理想電壓源的內部電路中沒有功率損耗。

理想電壓源的電路符號和電流/電壓圖如圖 3 所示。但是，理想電壓源在實踐中並不存在，它們只是實際電壓源的數學模型，沒有內部損耗。

實際電壓源

具有有限內部電阻且端子電壓隨從中汲取的電流增加而下降的電壓源稱為實際（或真實）電壓源。實際電壓源的電路符號和電流/電壓圖如圖 4 所示。

從實際電壓源的電流/電壓圖可以看出，當從源汲取的電流增加時，其端子上的電壓會下降。這是因為，增加的電流會增加跨內部電阻的電壓降。我們在實際電路中使用的所有電壓源都是實際電壓源，並且具有一定的內部電阻。

結論

在本文中，我們詳細討論了不同型別的電壓源。電壓源為電氣或電子電路提供恆定或可變電壓。電壓源充當電路的激勵系統，為電路的執行提供所需的能量。

根據不同的引數，電壓源有幾種型別，例如直流電壓源、交流電壓源、依賴電壓源、理想電壓源、實際電壓源等。電壓源的常見例子包括電池、蓄電池、交流發電機、發電機等。