Источник ЭДС и источник тока.

Источник электрической энергии характеризуется ЭДС Е и внутренним сопротивлением R_B. Если через него под действием ЭДС Е протекает ток I, то напряжение на его зажимах U = E-I R_B при увеличении I уменьшается. Зависимость напряжения U на зажимах реального источника от тока I изображена на рис. 2.2, а.

1. Если у некоторого источника внутреннее сопротивление R_B = 0, то ВАХ его будет прямой линией (рис. 2.2 б). Такой характеристикой обладает идеализированный источник питания, называемый источником ЭДС. Следовательно, источник ЭДС представляет собой такой идеализированный источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока I) и равно ЭДС Е, а внутреннее сопротивление равно нулю.

2. Если у некоторого источника беспредельно увеличивать ЭДС Е и внутреннее сопротивление R_B, то точка с (рис. 2.2 а) отодвигается по оси абсцисс в бесконечность, а угол а стремится к 90° (рис. 2.2 в). Такой источник питания называют источником тока.

Следовательно, источник тока представляет собой идеализированный источник питания, который создает ток J = I, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединен, а его ЭДС Е _ити внутреннее сопротивление R _ит равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин Е _ит / R _итравно конечной величине - току J источника тока.

При расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением R_B заменяют расчетным эквивалентом. В качестве эквивалента может быть взят:

а) источник ЭДС Е с последовательно включенным сопротивлением R_B, равным внутреннему сопротивлению реального источника (рис. 2.3 а; стрелка в кружке указывает направление возрастания потенциала внутри источника ЭДС);

б) источник тока с током J = E/R_B и параллельно с ним включенным сопротивлением R_B (рис. 2.3б; стрелки в кружке указывают положительное направление тока источника тока, а небольшой разрыв между ними напоминает, что внутреннее сопротивление источника тока равно бесконечности).

Ток в нагрузке (в сопротивлении R) для схем на рис. 2.3 а,б одинаков:

Для схемы рис. 2.3 а это следует из того, что при последовательном соединении значения сопротивления R и R_B складываются. В схеме на рис. 2.3 б ток J = E/R_B распределяется обратно пропорционально значениям сопротивлений R и R_B двух параллельных ветвей. Ток в нагрузке R

Каким из двух расчетных эквивалентов пользоваться, совершенно безразлично. В дальнейшем используется в основном первый эквивалент. Обратим внимание на следующее:

1) источник ЭДС и источник тока - идеализированные источники, физически изготовить которые, строго говоря, невозможно;

2) схема на рис. 2.3 б эквивалентна схеме на рис. 2.3 а в отношении энергии, выделяющейся в сопротивлении нагрузки R, и не эквивалентна ей в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника питания R_B;

идеальный источник ЭДС без последовательно соединенного с ним R_B нельзя заменить идеальным источником тока.

На примере схемы рис. 2.3 осуществим эквивалентный переход от схемы с источником тока к схеме с источником ЭДС. В схеме рис. 2.3 б источник тока дает ток J=50 А. Шунтирующее его сопротивление R_B = 2 Ом. Найти ЭДС эквивалентного источника ЭДС в схеме на рис. 2.3, а.

ЭДС Е = J R_B = 100В. Следовательно, параметры эквивалентной схемы на рис. 2.3, а таковы: Е = 100 В, R_B = 2 Ом

Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

На рис. 2.4 изображен участок цепи, крайние точки которого обозначены буквами а и b. Пусть ток I течет от точки а к точке b (от более высокого потенциала к более низкому). Следовательно, потенциал точки а (φ_а) выше потенциала точки b (φ_b) на значение, равное произведению тока I на сопротивление R:

В соответствии с определением напряжение между точками а и b

т. е. напряжение на сопротивлении равно произведению тока, протекающего по сопротивлению, на значение этого сопротивления.

В электротехнике разность потенциалов на концах сопротивления называют либо напряжением на сопротивлении, либо падением напряжения. В дальнейшем разность потенциалов на концах сопротивления, т. е. произведение IR, будем именовать падением напряжения.

Положительное направление падения напряжения на каком-либо участке (направление отсчета этого напряжения), указываемое на рисунках стрелкой, совпадает с положительным направлением отсчета тока, протекающего по данному сопротивлению.

Рассмотрим вопрос о напряжении на участке цепи, содержащем не только сопротивление, но и ЭДС.

На рис. 2.5 показаны участки некоторых цепей, по которым протекает ток I. Найдем разность потенциалов (напряжение) между точками а и с для этих участков. По определению,

Выразим потенциал точки а через потенциал точки с. При перемещении от точки с к точке b встречно направлению ЭДС E (рис. 2.5, а) потенциал точки b оказывается ниже (меньше), чем потенциал точки с, на значение ЭДС E: φ_b = φ_с - E. При перемещении от точки с к точке b согласно направлению ЭДС E (см. рис. 2.5 б) потенциал точки b оказывается выше (больше), чем потенциал точки с, на значение ЭДС E: φ_b = φ_с + E

Так как по участку цепи без источника ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому, в обеих схемах рис. 2.5 потенциал точки а выше потенциала точки b на значение падения напряжения на сопротивлении R:

Положительное направление напряжения U_ас показывают стрелкой от а к с. Согласно определению, U_ca = φ_c -φ_а, поэтому U_ca = -U_ac т. е. изменение чередования (последовательности) индексов равносильно изменению знака этого напряжения. Следовательно, напряжение может быть и положительной, и отрицательной величиной.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: