為什麼負載的功率大，電源（電池）的輸出電壓會下降？

01-04

rt，這個問題應該是存在的吧？這種負載好像一般不是純電阻，而是除發熱外有其它做功方式的，如電動機之類的。其它輸出功方式的比如led會有這種現象嗎？
具體的物理過程是怎樣的？最後的平衡為什麼是電源的輸出電壓下降？而不是負載工作在電源可提供的比較穩定的電壓下？如果電源的輸出功率不變，那麼意味著電流變大了？負載究竟發生了怎樣的變化使得電流被升高了？
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題主所謂的負載功率大不是指並聯的的電阻變多。

一個具體的例子，機械式移動硬碟在讀取數據，磁碟轉起來後，如果介面的驅動能力不足，會導致移動硬碟兩端電壓下降無法讀取數據，需要接電源驅動才能工作。對於驅動能力不足的介面，磁碟轉起來為什麼會引起電壓下降（反電動勢的存在？）？外接的電源驅動提供了哪方面的支持使得硬碟的電壓得以穩定?

題主的主題包括兩方面的內容：

1）為何負載功率變大，電源（電池）輸出的電壓會降低？

2）如果電源輸出的功率不變，電源（電池）輸出的電流變大的物理機制是什麼？

我來回答這個問題。不過要說明一下，我不知道題主的知識水平如何，姑且認為題主已經熟知電路的基本原理。

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由題主的問題可以看出，題主所指的電源均是直流（電池）。

我們來看下圖：

從電路圖中看到，電源E是有內阻的，內阻就是r，外部負載電阻是R，我們來求路端電壓U：

$U=frac{ER_{fz} }{r+R_{fz} } =frac{E}{frac{r}{R_{fz} } +1}$

當 $R_{fz} ightarrow 0$ 時， $U ightarrow 0$ ，此時相當於外電路短路；

當 $R_{fz} ightarrow infty$ 時， $U=E$ ，此時相當於外電路開路。

電路電流I為：

$I=frac{E}{r+R_{fz} }$

當 $R_{fz} ightarrow 0$ 時， $I=frac{E}{r}$ ；

當 $R_{fz} ightarrow infty$ 時， $I=0$ 。

由此，我們繪製出電路的伏安特性曲線。

這條曲線事實上是一條斜線，它的名稱是電源負載線。

由基爾霍夫第二定律KVL，有：

$E=U_{r} +U$ ，也即： $E=Ir+IR_{fz}$ ，

所以當改變負載Rfz的阻值時，電流也發生改變，但電源的總電動勢E不變，因此輸出電壓也即路端電壓U當然要下降了。

這就是題主問題1的解釋。

如果我們期望路端電壓U不變，那麼必須電源的內阻r為零，此時電源變成恆壓源，它的伏安特性曲線平行於電流線，也即圖中的水平虛線。

在實際工作中，恆壓源不存在，電源都存在內阻。不過，當電源的功率比負載大得多時，可以近似地認為電源是恆壓源。

那麼這個條件是什麼？

由於電源外電路短路時電流很大，因此對電源來說，一定存在一個能夠承受或者允許的外電路電阻最小值，設此值為 $R_{fzk}$ 。若：

$rleq frac{R_{fzk} }{50}$

則有：

$U=frac{E}{frac{r}{R_{fzk} } +1} =frac{E}{frac{r}{50r } +1}approx 0.98Eapprox E$

這時電源輸出的功率是： $P=UI_{k} =I_{k}^{2} R_{fzk}$

注意這裡的電流實質上是短路電流Ik！

這就是題主問題2的解釋。

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需要說明的是，這裡的設定值來源於配電網的參數。在配電網，電流為數千安，短路電流可達上百千安，而電阻則要換成阻抗，顯見與區區的電池能量不具有可比性。

儘管如此，它們的意義卻是相同的。

注意哦，這第二個結論才是本帖的精華所在！

電氣專業學生的一點淺見：

1.阻感性負載對變壓器勵磁的去磁作用導致變壓器二次側電壓降低。（交流電情況）

2.由於負載變重，電流變大，在導線上有電壓損失，負載的電壓也會降低。這裡可以把導線電阻看做電源的內阻。（交直流共性）

我把Patrick Zhang的結論做成了圖，看圖最形象，各項參數隨便設了個值，主要是看圖&>_&<

題主一定沒有認真學習初中物理，這就是一個簡單的電源內阻問題

為啥要分析這麼多？難道不是因為電源有內阻？當負載電阻小於內阻之後，再繼續減小負載電阻，功率反而降低。

你說的是LED或者燈管金鹵燈那種電壓/溫度越高功率越大的東西？

電源也分恆壓源和恆流源來著。。

先提一個公式：P＝U∧2/R（功率等於電壓的平方，再除以電阻）。

負載增加，意味著負載的總電阻降低，比如開始只有一個負載，後來又並聯一個，並聯後電阻肯定降低，如果串聯總電阻增加，負載是減少了。

張老師提過，電源是有內阻的，電源出口電壓是外電阻和內電阻按比例分配後，外電阻的電壓，。內電阻不變，外電阻減少，電源出口電壓就降低了。

雖然電壓下降了，但負載電阻也下降了，總體上電流也增加了。一個理解角度是，內電阻分配的電壓增加了，而內電阻不變，那隻能是通過內電阻的電流（迴路總電流）增加了。另一個角度是，為保證負載平衡，根據最開始給的公式，電壓是按平方變化的，負載電阻是按一次方變化的，相對負載電阻的降低，電壓變化小，是而電流是電壓除以電阻，都是一次方，仔細思考一下。

戴維南等效說了，有源二端網路可以等效成一個理想電壓源和一個電阻的串聯結構，所以你舉的那些例子，簡單說就是因為電源有內阻，內阻分壓了導致輸出電壓下降。

不過電源要是蓄電池一類的，就略微複雜一點，這與電池特性有關，比如電池內阻與溫度等參數的關係，不同放電倍率C下最後電池動能輸出的電壓也不同，電池極化等問題也會導致輸出電壓隨負載電流變化而變化，要想詳細了解可以看看蓄電池原理方面的書

再比如你說的磁碟驅動問題，大概是因為不同的電源輸出能力不同導致的，小馬拉大車當然驅動不起來了，換匹馬或者再多加匹馬

高中物理的內容啊，閉合電路的歐姆定律。理科生基本上都知道的。