Активные элементы электрической цепи

К активным элементам электрической цепи относят источники электрической энергии: источники (генераторы) напряжения или электродвижущей силы и генераторы (источники) тока.

Генератором или источником эдс называют такой идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на выводах которого не зависит от величины протекающего через него тока. Считают, что направление эдс совпадает с направлением протекающего тока через генератор, т.е. от более низкого потенциала к более высокому. Напряжение, как известно, направлено наоборот – от высокого потенциала к низкому (рис. 3.6, а):

Идеальный источник эдс должен обладать бесконечно большой мощностью, так как при закорачивании его выводов ток по закону Ома становится бесконечно большим. Поэтому такой генератор в природе реализован быть не может. Всякий реальный источник напряжения обладает внутренним сопротивлением или в другом обозначении , включаемым последовательно с идеальным генератором (рис. 3.6, б). Величину можно найти по закону Ома как отношение эдс к току короткого замыкания. Величина эдс генератора равна напряжению холостого хода , то есть напряжению на разомкнутых выводах генератора.

В случае нагруженного источника эдс (рис. 3.6, в) напряжение на его выводах равно напряжению на нагрузке и может быть рассчитано по формуле

Рис. 3.6. Источник эдс: а) идеальный и б) конечной мощности в режимах холостого хода, в) конечной мощности, нагруженный на внешнюю цепь

Так как обычно значение малó, то напряжение изменяется сравнительно мало при изменении тока от нуля до номинального, указанного в технической характеристике источника эдс.

Свойства источника эдс иногда описывают графически с помощью вольтамперной характеристики, называемой внешней характеристикой, то есть в виде зависимости напряжения на выводах нагруженного источника от величины отбираемого от него (протекающего через него) тока (рис. 3.7).

В пределах от нулевого до номинального тока напряжение на выводах источника эдс уменьшается очень мало и согласно формуле (3.16) практически линейно. При дальнейшем росте тока внешняя характеристика становится нелинейной, что объясняется у одних источников уменьшением эдс, у других – увеличением внутреннего сопротивления, а у третьих – обеими названными причинами.

На внутреннем сопротивлении источника эдс рассеивается мощность