6.3 Источник напряжения и источник тока.
Выше мы рассматривали случаи, когда от источника в нагрузку необходимо передать максимальную мощность.
Однако на практике часто используются источники, от которых требуется не передать максимальную мощность, а сохранять при изменении нагрузки свое напряжение (источники напряжения) или потребляемый ток (источники тока). Такие источники имеют большой запас собственной мощности по сравнению с той, которая от них потребляется нагрузкой. В этом случае источник рассогласован с нагрузкой, а внутреннее сопротивление источника либо очень мало по сравнению с сопротивлением нагрузки или, наоборот, очень велико.
Рассмотрим эти два случая для схем, имеющих только активные сопротивления, используя рис. 6.9,а.
При RНRИ схема является источником напряжения. В этом случае R=RН+RИRН и при изменении сопротивления нагрузки ток меняется, а падение напряжения на нагрузке UНАГР=IRН= U равно напряжению источника и не зависит от этого сопротивления. В этом случае мощность, отдаваемая источником в нагрузку будет равна:
Pмакс,
поскольку RН в этом случае намного больше, чем RН при согласованной нагрузке.
Типичным источником напряжения является электростанция, снабжающая город электроэнергией. В этом случае сопротивление всех городских нагрузок обычно значительно превосходит сопротивление генераторов электростанции, что позволяет поддерживать постоянное напряжение в городе, но не позволяет передавать максимум энергии.
При RНRИ схема является источником тока. В этом случае R=RН+RИRИ и при изменении сопротивления нагрузки падение напряжения на нагрузке UНАГР=IRН= изменяется, а ток остается постоянным. В этом случае мощность, отдаваемая источником в нагрузку будет равна Pмакс, поскольку RИ в этом случае намного больше, чем RН.
Следует отметить, что КПД системы в этих случаях будет существенно превышать 50%.
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Источник тока. Разность потенциалов, напряжение, электродвижущая сила (эдс).
Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.
В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.
Существуют различные виды источников тока: Механический, тепловой, световой, химичесий.
Разность уровней электрических зарядов двух тел принято называть разностью электрических потенциалов или просто разностью потенциалов.
Следует иметь в виду, что если два одинаковых тела заряжены одноименными зарядами, но одно больше, чем другое, то между ними также будет существовать разность потенциалов.
Кроме того, разность потенциалов существует между двумя такими телами, одно из которых заряжено, а другое не имеет заряда. Так, например, если какое-либо тело, изолированное от земли, имеет некоторый потенциал, то разность потенциалов между ним и землей (потенциал которой принято считать равным нулю) численно равна потенциалу этого тела.
Итак, если два тела заряжены таким образом, что потенциалы их неодинаковы, между ними неизбежно существует разность потенциалов.
Электродвижущая сила и напряжение
Для поддержания электрического тока в проводнике необходим какой-то внешний источник энергии, который все время поддерживал бы разность потенциалов на концах этого проводника.
Такими источниками энергии служат так называемые источники электрического тока, обладающие определенной электродвижущей силой, которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов на концах проводника.
Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) обозначается буквой Е. Единицей измерения ЭДС служит вольт. У нас в стране вольт сокращенно обозначается буквой «В», а в международном обозначении — буквой «V».
Итак, чтобы получить непрерывное течение электрического тока, нужна электродвижущая сила, т. е. нужен источник электрического тока.
Одним из способов получения электродвижущей силы является химическое взаимодействие некоторых веществ, в результате чего химическая энергия превращается в энергию электрическую. Источники тока, в которых таким путем создается электродвижущая сила, называются химическими источниками тока.
В настоящее время химические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы — широко применяются в электротехнике и электроэнергетике.
Другим основным источником тока, получившим широкое распространение во всех областях электротехники и электроэнергетики, являются генераторы.
Источники тока служат для питания электрическим током различных приборов — потребителей тока. Потребители тока при помощи проводников соединяются с полюсами источника тока, образуя замкнутую электрическую цепь. Разность потенциалов, которая устанавливается между полюсами источника тока при замкнутой электрической цепи, называется напряжением и обозначается буквой U.
Единицей измерения напряжения, так же как и ЭДС, служит вольт.
Если, например, надо записать, что напряжение источника тока равно 12 вольтам, то пишут: U — 12 В.
Для измерения ЭДС или напряжения применяется прибор, называемый вольтметром.
Идеальный источник тока
Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи: 
Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна: 
Так как для источника тока 
, напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления..
Реальный источник тока
Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление 
. Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, чем ближе к идеальному, тем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением 
эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление 
и ЭДС 
. Напряжение на клеммах реального источника тока равно: 
Сила тока в цепи равна: 
Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна: 
Схемы замещения источников энергии Простейшая электрическая цепь и ее схема замещения, как указывалось, состоят из одного источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением rвт и одного приемника с сопротивлением r. Ток во внешней по отношению к источнику энергии части цепи, т. е. в приемнике с сопротивлением r, принимается направленным от точки а с большим потенциалом 
к точке b с меньшим потенциалом . Направление тока будем обозначать на схеме стрелкой с просветом или указывать двумя индексами у буквы I, такими же, как и у соответствующих точек схемы. Так, для схемы рис. 1.3 ток в приемнике I = Iаb, где индексы а и b обозначают направление тока от точки а к точке b. Покажем, что источник энергии с известными ЭДС E и внутренним сопротивлением rвт, может быть представлен двумя основными схемами замещения (эквивалентными схемами). Как уже указывалось, с одной стороны, напряжение на выводах источника энергии меньше ЭДС на падение напряжения внутри источника: 
с другой стороны, напряжение на сопротивлении r 
Ввиду равенства 
из (1.5а) и (1.56) получается 
или 
В частности, при холостом ходе (разомкнутых выводах а и b) получается E=Uх, т. е. ЭДС равна напряжению холостого хода. При коротком замыкании (выводов а и b) ток 
Из (1.7 6) следует, что rвт источника энергии, так же как и сопротивление приемника, ограничивает ток. На схеме замещения можно показать элемент схемы с rвт, соединенным последовательно с элементом, обозначающим ЭДС E (рис. 1.7, а). Напряжение U зависит от тока приемника и равно разности между ЭДС E источника энергии и падением напряжения rвтI (1.6а). Схема источника энергии, показанная на рис. 1.7, а, называется первой схемой замещения или схемой с источником ЭДС. Если rвт и напряжение UвтU, т. е. источник электрической энергии находится в режиме, близком к холостому ходу, то можно практически пренебречь внутренним падением напряжения и принять Uвт = rвт = 0. В этом случае для источника энергии получается более простая эквивалентная схема только с источником ЭДС, у которого в отличие от реального источника исключается режим короткого замыкания (U =0). Такой источник энергии без внутреннего сопротивления (rвт = 0), обозначенный кружком со стрелкой внутри и буквой E (рис. 1.7,6), называют идеальным источником ЭДС или источником напряжения (источником с заданным напряжением). Напряжение на выводах такого источника не зависит от сопротивления приемника и всегда равно ЭДС E. Его внешняя характеристика — прямая, параллельная оси абсцисс (штриховая прямая ab на рис. 1.4). 