电源之所以分正负极,是因为电流的传输有一个固定的方向,从正极流向负极。这个规定是由欧姆定律提出的,欧姆定律规定电流与电阻的比例为一定值,即I=U/R,其中I表示电流强度,U表示电压,R表示电阻。由此可知,电源的正极必须提供电压,才能让电流沿着固定方向流向负极。如果两极之间的电势差不存在,那么就无法产生电流。因此,为了确保电流畅通无阻,电源必须分正负极。
此外,在电流传输的过程中,电子流动的方向是从负极到正极,这也是为什么负极通常是电流传输的入口。
电源的正负极之间有互相隔离的设计,是为了防止短路发生。如果电源只有一个极性,那么当两个电线之间发生误碰,就会导致短路,这时电流将沿着这条通路瞬间涌入,产生剧烈的电弧和灼热的温度,从而引起设备损坏、着火等危险。
因此,把电源分成正负极,就是为了让电流沿着一条固定的通路流动,从而避免了短路的发生。
在一些应用中,需要将电路中的信号与电源分离。这是因为信号经过放大、采集等环节之后,需要对其进行处理,如果信号中混入了电源的干扰,就会影响处理效果,产生噪声等问题。因此,电源的正负极之间必须隔离开来,这样才能方便地进行信号处理。
充电器的电源必须分正负极,是为了保护电池充电过程中不受到过流或逆向充电的影响。如果充电器只有一个极性,当充电时间过长或电池满电时,充电电流仍在充电,就会使电池过热、膨胀等,严重时甚至引发火灾等危险。
如果分出正负极,则可以精确地控制电流的流向和大小,避免过流或逆向充电,为电池的充电和使用提供最有效的保护。