double arrow

Источник ЭДС и источник тока

При расчёте и анализе электрических цепей источник электрической энергии заменяют расчётным эквивалентом. В качестве последнего может быть взят либо источник ЭДС, либо источник тока.

Под источником ЭДС условимся понимать такой идеализированный источник питания, ЭДС которого постоянна, не зависит от величины протекающего через него тока и равна ЭДС реального источника энергии. Очевидно, это может быть только в том случае, если внутреннее сопротивление Rв этого идеализированного источника равно нулю. ВАХ такого источника изображена на рис. 4, а (сплошная линия).

б)
а)

Рис. 4

Под источником тока понимают такой идеализированный источник питания, который даёт ток Ik, не зависящий от величины нагрузки цепи и равный частному от деления ЭДС реального источника на его внутреннее сопротивление Rв (Ik=Е/Rв).

Для того, чтобы источник тока мог давать ток Ik, не зависящий от величины сопротивления нагрузки, внутреннее сопротивление его должно стремиться к бесконечности. Но и ЭДС Е также должна стремиться к бесконечности, так как отношение двух бесконечных величин Е и Rв равно конечной величине − току Ik. ВАХ такого источника показана на рис. 4, б (сплошная линия).

Физически осуществить эти идеализированные источники невозможно, поскольку внутреннее сопротивление реальных источников не может быть равно нулю и при конечном токе не может быть равно бесконечности.

Однако, если внутреннее сопротивление Rв реального источника питания на несколько порядков меньше сопротивления нагрузки, то источник питания будет работать в режиме, близком к режиму, характерному для источника ЭДС.

Так крупные генераторы, вырабатывающие электрическую энергию на различных электростанциях (ГЭС, ТЭЦ, атомных) практически являются источниками ЭДС, поскольку их внутреннее сопротивление Rв очень мало. В схему надо обязательно включить внутреннее сопротивление Rв (рис. 5).

Рис. 5

Напряжение Uав на выходных зажимах источника ЭДС будет меньше ЭДС Е на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении Rв источника (Uав=Е−I Rв). С увеличением тока I напряжение на выходных зажимах источника будет уменьшаться, и ВАХ реального источника ЭДС будет выглядеть как наклонная линия (штриховая линия на рис. 4,а).

Аналогично, если внутреннее сопротивление Rв реального источника питания во всех возможных режимах работы схемы будет на несколько порядков больше сопротивления нагрузки, то источник питания будет работать в режиме, довольно близком к режиму, характерному для источника тока.

Так полупроводниковые генераторы имеют большое внутреннее сопротивление Rв, особенно если в их составе есть хотя бы один каскад на однопереходных транзисторах, особенностью которых является внутреннее сопротивление 3−5 Мом. Поэтому полупроводниковые генераторы такого типа практически являются источниками тока. Источник тока изображают с параллельно включенным с ним сопротивлением Rв (рис. 6), равным внутреннему сопротивлению реального источника энергии.

Рис. 6

Пусть, например, , , а сопротивление нагрузки меняется в пределах от до . Тогда ЭДС источника будет

, (1)

а ток I будет равен

(2)

при и

(3)

при .

Таким образом, при изменении сопротивления нагрузки от до ток практически не изменился.

Если же сопротивление нагрузки будет меньше на порядок и составит , то ток будет

. (4)

Ток в этом случае уменьшится на 9 %.

Таким образом, рассматриваемый источник будет практически работать в режиме источника тока, если сопротивление нагрузки не менее чем на два порядка меньше внутреннего сопротивления источника . При больших значениях сопротивления нагрузки ВАХ источника получается падающей (штриховая линия на рис. 4, б).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: