EMF-lähteen ulkoiset ominaisuudet
Ulkoinen ominaisuus kuvastaa lähteen liittimen jännitteen riippuvuutta kuorman suuruudesta — kuorman antamasta lähdevirrasta. Lähteen liittimen jännite on pienempi kuin EMF jännitehäviön verran lähteen sisäinen vastus (1):
Tämä yhtälö vastaa EMF-lähteen ulkoista ominaisuutta (kuva 1). rakennettu kahdelle pisteelle:
1) kohdassa I = 0 E = U;
2) kun U = 0 E = R0I.
Ilmeisesti mitä suurempi jännite EMF-lähteen liittimissä on, sitä pienempi on sen sisäinen vastus.
Ihanteellisessa EMF-lähteessä R0 = 0, U = E (jännite ei riipu kuorman suuruudesta). Piiriä analysoitaessa ja laskettaessa ei kuitenkaan aina ole kätevää esittää sähköenergian lähdettä EMF-lähteenä. Jos lähteen sisäinen resistanssi ylittää merkittävästi piirin ulkoisen resistanssin, jota esiintyy esimerkiksi elektroniikassa, niin saadaan, että virta piirissä I = U / (R + R0) ja R0 >> R käytännössä ei riipu kuormituskestävyydestä. Tässä tapauksessa energialähde esitetään virtalähteenä.
Kuva. 1.
Jaamme yhtälön (1) R0:lla (2):
Yhtälö (2) vastaa kuvassa 1 esitettyä vastaavaa piiriä. 2. Tässä Ib = U / R0 ja Ik = E / R0, I = Ik - Ib sitten (3)
Ihanteelliselle virtalähteelle Rc = ∞. Reaali- ja ideaalivirtalähteiden virta-jännite-ominaisuudet on esitetty kuvassa. 3.
Riisi. 2
Riisi. 3
Kun R:n ja R0:n arvojen välillä ei ole selvää eroa, virtalähteen laskennallisena ekvivalenttina voidaan käyttää joko EMF-lähdettä tai virtalähdettä. Jälkimmäisessä tapauksessa lauseketta (3) käytetään määrittämään jännitehäviö.
Lähteen toimintatilat
Lähde voi toimia seuraavissa tiloissa:
1. Nimellistila on toimintatila, jota varten valmistaja on suunnitellut lähteen. Tässä tilassa nimellisvirta Inom ja nimellisjännite Unom tai teho Pnom ilmoitetaan lähteen passissa.
2. Lepotila. Tässä tilassa ulkoinen piiri on irrotettu lähteestä, lähdevirta on I = 0, ja siksi lähdeliittimen jännite on avoimen piirin jännite Uxx = E — katso yhtälö (1).
3. Oikosulkutila. Lähteen ulkopuolisen piirin resistanssi on nolla. Lähdevirtaa rajoittaa vain sen sisäinen vastus. Yhtälöstä (1), kun U = 0, saadaan I = Ikz = U / R0. Energiahäviöiden vähentämiseksi EMF-lähteessä R0:n tulisi olla mahdollisimman pieni ja ideaalisessa lähteessä R0 = 0. Tämän vuoksi Ikz >> Inom ja ei ole hyväksyttävää lähteelle.
4. Sopimustila — tämä on tila, jossa suurin teho siirretään lähteestä käyttäjälle. Voit määrittää tämän tehon lähdeparametreilla. Joten kuormaan siirretty teho, P = I2R. P = Pmax, kun R = R0.Tällöin käyttäjälle toimitettu maksimiteho on Pmax = E2 / 4R0. Lähteen tehokkuus vaatimustenmukaisuustilassa ei ylitä 50%. joka sulkee pois sen käytön teollisessa sähkötekniikassa. Vastaavaa tilaa käytetään elektronisten laitteiden pienvirtapiireissä.