Идеальный источник тока

Идеальным источником тока называется активный элемент с двумя выводами, ток которого не зависит от напряжения на зажимах (рис.2.7).

Внутреннее сопротивление равно бесконечности.

По мере увеличения сопротивления, подключённого к зажимам источ­ника тока, напряжение на нём неограниченно возрастает, и, следовательно, источник тока рассматривается как источник энергии бесконечной мощно­сти (рис.2.9).

Реальный источник тока изображен в виде идеального источника с подключенным к его зажимам сопротивлением, которое ограничивает мощность, отдаваемую во внешнюю цепь.

Закон Ома для участка содержащего эдс

Позволяет определить ток этого участка по известным величинам ЭДС и напряжения этого участка.

Рассмотрим рис.2.10

Дано:

Найти:

; ; ;

(*)

(*) — закон Ома для участка цепи с Э.

Д.С.

— закон Ома для участка цепи с Э.Д.С.

Знаки перед Э.Д.С. в формуле закона Ома зависят от совпадения или несовпадения направлений I и E (рис.2.11).

Законы Кирхгофа

Рассмотрим данные законы на примере схемы изображенной на рис. 2.12.

Первый закон: Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю .

При этом токам, направленным к узлу, приписывается какой-либо знак (напри­мер +), а от узла – противоположный.

Первый закон Кирхгофа для узла а:

Второй закон: Алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре равна ал­гебраической сумме падений напряжений в этом контуре.

или

При записи второго закона Кирхгофа выбирают независимые кон­туры.

Направление обхода контуров выбирается произвольно. ЭДС и паде­ния напряжения, совпадающие по направлению с направлением обхода, берутся со знаком «+», иначе «–».

Для первого контура:

Для второго контура:

Если схема содержит источник тока, то для записи второго закона Кирхгофа, как правило, выбирают контуры, не содержащие источника тока, так как падение напряжения на зажимах источника тока неизвестно.

Цепи синусоидального тока

Электрическая энергия почти во всех случаях производится, потреб­ляется и распределяется в виде энергии переменного тока, так как его легко транспортировать (преобразовывать переменный ток высокого на­пряжения в переменный ток низкого напряжения и наоборот).

Электрические цепи в которых величины и направления токов, ЭДС и напряжений изменяются по синусоидальному закону называют цепями синусоидального тока.

Графическое изображение синусоидального тока показано на рис. 2.13:

Здесь: I_m— амплитуда тока , ω — угловая частота,

; ;

T – период (время одного полного ко­лебания),

f – частота (число колебаний в се­кунду, .

Аргумент, стоящий под знаком синуса называется фазой. Она характеризует состояние колебаний (то есть численные значения) в любой момент времени (рис. 2.14(а)). Величина фазы приназывается начальной фазой. Она характеризует состояние колебаний при.

— начальная фаза

если

если

Говорят фаза «опережает», а фаза- «отстаёт» (Рис.2.14(б)).

— опережающая фаза

— отстающая фаза

Разность фаз напряжения и тока называется углом сдвига фаз .

Если то говорят «синусоиды совпадают по фазе».

Если – противоположны по фазе.

Если – находятся в квадратуре.

1.04. Источники тока и напряжения

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Напряжение, ток и сопротивление

Подразделы: 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06

Идеальный источник напряжения — это «чёрный ящик», имеющий два вывода, между которыми он поддерживает постоянное падение напряжения независимо от величины сопротивления нагрузки. Это означает, например, что он должен порождать ток, равный
I = UR, если к выводам подключить резистор с сопротивлением R. Реальный источник напряжения не может дать ток, больший некоторого предельного максимального значения, и в общем случае он ведёт себя как идеальный источник напряжения, к которому последовательно подключён резистор с небольшим сопротивлением. Очевидно, чем меньше сопротивление этого последовательно подключённого резистора, тем лучше. Например, стандартная щелочная батарея на 9 В в последовательном соединении с резистором, имеющим сопротивление 3 Ом, ведёт себя как идеальный источник напряжения 9 В и даёт максимальный ток (при замыкании накоротко) величиной 3 А (который, к сожалению, погубит батарею за несколько минут). По понятным причинам источник напряжения «предпочитает» нагрузку в виде разомкнутой цепи, а нагрузку в виде замкнутой цепи «недолюбливает». (Понятия «разомкнутая цепь» и «замкнутая цепь» очевидны: к разомкнутой цепи ничего не подключено, а в замкнутой цепи кусок провода замыкает выход. ) Условные обозначения источников напряжения приведены на рис. 1.7.

Рис. 1.7.

Идеальный источник тока — это «чёрный ящик», имеющий два вывода и поддерживающий постоянный ток во внешней цепи независимо от величины сопротивления нагрузки и приложенного напряжения. Для того чтобы выполнять свои функции, он должен уметь поддерживать нужное напряжение между своими выводами. Реальные источники тока (самая нелюбимая тема для большинства учебников) имеют ограниченный диапазон, в котором может изменяться создаваемое ими напряжение (он называется рабочим диапазоном выходного напряжения или просто диапазоном), и, кроме того, выходной ток источника нельзя считать абсолютно постоянным. Источник тока «предпочитает» нагрузку в виде замкнутой цепи, а нагрузку в виде разомкнутой цепи «недолюбливает». Условные обозначения источника тока приведены на рис. 1.8.

Рис. 1.8.

Хорошим примером источника напряжения может служить батарея (для источника тока подобной аналогии найти нельзя). Например, стандартная батарейка от карманного фонаря обеспечивает напряжение 1.5 В, ее эквивалентное последовательное сопротивление составляет 1/4 Ом, а общий запас энергии равен приблизительно 10000 Вт·с (постепенно эти характеристики ухудшаются; к концу срока службы батарейки напряжение может составлять около 1 В, а внутреннее сопротивление — несколько ом). О том, как создать источник напряжения с лучшими характеристиками, вы узнаете, когда мы изучим обратную связь. В электронных устройствах, за исключением портативных, батарейки используются редко. В гл. 14 мы рассмотрим интересную тему конструирования маломощных схем (на батарейках).

Подразделы: 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06

Сигналы

Идеальные источники тока и напряжения

Серия испытаний

Автор Deepak Yadav|Обновлено: 22 марта 2023 г. электронные устройства и системы. Они оба являются важными компонентами цепей с уникальными характеристиками, которые позволяют им обеспечивать стабильный и надежный источник электроэнергии.

Идеальный источник тока — это компонент, генерирующий постоянный ток, который остается неизменным независимо от подключенной к нему нагрузки. Это означает, что идеальный источник тока будет обеспечивать стабильный выходной ток даже при изменении сопротивления нагрузки. С другой стороны, идеальный источник напряжения создает фиксированное выходное напряжение, которое не изменяется при изменении тока, протекающего через цепь. Оба этих источника имеют решающее значение во многих приложениях, таких как источники питания, усилители и датчики. В этой статье мы рассмотрим принципы идеальных источников тока и напряжения, их применение и ограничения.

Содержание

• 1. Источники энергии
• 2. Независимые источники
• 3. Идеальный источник напряжения
• 4. Практический источник напряжения
• 5. Идеальный источник тока
• 900 6,0 Источники напряжения последовательно
• 8. Пример 1: Пример 2: Пример 3: Источники напряжения параллельно
• 9. Источники тока параллельно
• 10. Источники тока последовательно

Читать полностью статью

Источники энергии

Источники энергии относятся к природным ресурсам или технологиям, которые производят энергию для потребления, например электричество или тепло. Эти источники можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики, преимущества и недостатки. В связи с растущим спросом на энергию во всем мире важно понимать различные доступные источники энергии, их влияние на окружающую среду и устойчивые способы удовлетворения мировых потребностей в энергии. Эта статья направлена ​​на изучение различных типов источников энергии и их применения, а также проблем и возможностей, связанных с переходом на возобновляемые источники энергии. Классификация источников энергии приведена ниже.

Независимые источники

Независимые источники являются основными строительными блоками в электротехнике, обеспечивая постоянное напряжение или ток независимо от остальной части цепи. Они необходимы при проектировании электронных устройств, систем и схем, а понимание их характеристик и поведения имеет решающее значение для успешной работы любого электротехнического проекта. Независимые источники могут быть классифицированы либо как источники напряжения, либо как источники тока, в зависимости от того, фиксируется ли их выход на определенном уровне напряжения или тока.

Идеальный источник напряжения

Идеальный источник напряжения — это теоретический компонент в электротехнике, который генерирует фиксированное выходное напряжение независимо от протекающего через него тока или подключенной к нему нагрузки. Это важный компонент многих электронных устройств и систем, обеспечивающий стабильный и надежный источник электроэнергии. Идеальные источники напряжения часто используются в источниках питания, усилителях и датчиках, и их поведение может быть аппроксимировано некоторыми реальными компонентами, такими как батареи или регуляторы напряжения. Понимание принципов идеальных источников напряжения имеет решающее значение для проектирования и анализа электрических цепей, а также для устранения проблем, возникающих в этих системах. Это генератор напряжения, выходное напряжение которого остается абсолютно постоянным независимо от значения выходного тока.

• Идеальный источник напряжения — это элемент схемы, который поддерживает заданное напряжение на своих клеммах независимо от тока, протекающего на этих клеммах.

• Подача энергии, т. е. подача тока в любом источнике всегда осуществляется от положительного вывода, т. е. ток течет от отрицательного вывода к положительному.
• Для протекания тока (т. е. свободного движения электронов) всегда необходим замкнутый путь.
• В идеальном источнике напряжения напряжение нагрузки не зависит от потребляемого тока нагрузки, т. е. V = Vs для всех i.
• По сути, все источники нелинейны по своей природе, так как их соотношение напряжения и тока нелинейно. В основном это активные и односторонние элементы.
• DC означает не зависящие от времени элементы, а AC означает изменяющиеся во времени элементы.

Практический источник напряжения

Практический источник напряжения — это электронный компонент, который может обеспечить стабильный и надежный источник электроэнергии в цепи. В отличие от идеальных источников напряжения, практические источники напряжения имеют некоторые присущие им ограничения, которые могут привести к колебаниям или изменению их выходного напряжения с течением времени. Эти ограничения могут быть связаны с такими факторами, как внутреннее сопротивление, перепады напряжения, изменения температуры и колебания нагрузки. Несмотря на эти ограничения, практические источники напряжения широко используются в различных приложениях, включая источники питания, зарядные устройства, электронные приборы и многое другое. Напряжение не остается постоянным, а немного падает; об этом позаботятся, подключив небольшое сопротивление (Rs) последовательно с идеальным источником.

By KVL,

Идеальный источник тока

Идеальный источник тока — это тип электронного компонента, который способен обеспечивать постоянный выходной ток независимо от сопротивления нагрузки. Это означает, что ток, создаваемый идеальным источником тока, остается неизменным даже при изменении сопротивления нагрузки, что делает его ценным компонентом во многих электронных приложениях. Идеальные источники тока обычно используются в источниках питания, датчиках и усилителях, а также в других приложениях. Идеальный источник тока — это элемент схемы, который поддерживает заданный ток через свои клеммы независимо от напряжения на этих клеммах.

• Он обеспечивает постоянное значение тока независимо от напряжения на нем.

т. е. i=is для всех В

Практический источник тока

Практический источник тока — это компонент, который обеспечивает постоянный выходной ток, но на который влияют изменения сопротивления нагрузки или внешние условия, такие как температура и напряжение колебания. Хотя он может быть не таким стабильным, как идеальный источник тока, практический источник тока обычно используется во многих приложениях, таких как драйверы светодиодов, схемы зарядки аккумуляторов и системы управления двигателем. В этой статье мы углубимся в принципы работы практических источников тока, их преимущества и ограничения, а также различные доступные типы. Выходной ток не остается постоянным, а уменьшается с увеличением напряжения.

By KVL,

Источники напряжения в серии

Источники напряжения в серии — это обычная конфигурация, используемая в электрических цепях для обеспечения стабильного и надежного источника электроэнергии. При последовательном соединении двух или более источников напряжения их отдельные выходы напряжения могут быть объединены для обеспечения более высокого общего выходного напряжения. Этот метод обычно используется в широком спектре приложений, включая устройства с батарейным питанием, источники питания и системы промышленной автоматизации.

• Источники постоянного напряжения, подключенные последовательно, можно комбинировать и заменять одним источником.
• Источники переменного напряжения, соединенные последовательно, могут быть объединены и заменены одним источником только в том случае, если угловая частота работы ω одинакова.
• Источники постоянного и переменного напряжения можно суммировать при расчете общего напряжения.
• Источники переменного напряжения, работающие на разных частотах, могут быть объединены.
• Ток, протекающий через один источник напряжения, должен быть равен току, протекающему через другой источник напряжения.

Пример 1: Пример 2: Пример 3:

Параллельные источники напряжения

При проектировании электрических цепей часто необходимо комбинировать несколько источников напряжения для достижения желаемой мощности. Именно здесь появляется концепция параллельных источников напряжения, позволяющая инженерам комбинировать несколько источников напряжения для достижения более высокого общего выходного напряжения. Подключая источники напряжения параллельно, инженеры могут создать стабильный и надежный источник питания, который можно использовать в самых разных приложениях.

Параллельные источники тока

Параллельные источники тока — это распространенная конфигурация, используемая в электрических цепях для увеличения общего выходного тока при поддержании постоянного напряжения. При параллельном подключении нескольких источников тока можно увеличить общий выходной ток, что особенно полезно в приложениях, где требуется более высокий выходной ток. Однако важно понимать, как источники тока взаимодействуют друг с другом и с общей нагрузкой, чтобы обеспечить стабильную и надежную работу.

Пример 1: Пример 2: Пример 3:

Источники тока последовательно

Источники тока последовательно расположены в электрических цепях, где несколько источников тока соединены в цепь. Эта конфигурация используется для создания комбинированного источника тока, который обеспечивает общий ток, являющийся суммой отдельных источников. Последовательно соединенные источники тока можно использовать в различных приложениях, включая источники питания, приводы двигателей и светодиодное освещение. Понимание принципов последовательного включения источников тока необходимо для проектирования и устранения неполадок в электрических системах, поскольку оно влияет на общий ток в цепи.

Получите полную информацию о шаблоне экзамена GATE, отсечении и всем, что связано с ним, на официальном канале YouTube BYJU’S Exam Prep.

Ежедневные бесплатные занятия по APP и Youtube, инженерные вакансии, бесплатный PDF и многое другое. Присоединяйтесь к нашей группе Telegram. Присоединяйтесь.

Часто задаваемые вопросы об идеальных источниках тока и напряжения

• Что такое идеальный источник тока и чем он отличается от реального источника тока?

  Идеальный источник тока — это компонент, обеспечивающий постоянный выходной ток, который остается неизменным независимо от сопротивления нагрузки. Напротив, реальный источник тока имеет ограниченный диапазон выходного тока и может меняться в зависимости от нагрузки или температуры. Идеальный источник тока — это идеализированная концепция, которая не существует в действительности, но служит фундаментальным строительным блоком для многих электронных схем.

• Чем идеальный источник напряжения отличается от реального источника напряжения?

  Идеальный источник напряжения обеспечивает фиксированное выходное напряжение, которое не изменяется при изменении тока, протекающего через цепь. Напротив, реальный источник напряжения имеет ограниченный диапазон выходного напряжения и может изменяться при изменении нагрузки или температуры. Идеальный источник напряжения — это еще одна идеализированная концепция, которая не существует в действительности, но служит фундаментальным строительным блоком для многих электронных схем.

• Каково основное применение идеального источника тока?

  Идеальный источник тока в основном используется в цепях, где требуется постоянный выходной ток, независимо от сопротивления нагрузки. Сюда входят, в частности, такие приложения, как драйверы светодиодов, зарядные устройства и контроллеры двигателей.

• Можно ли использовать идеальный источник тока для параллельного питания нескольких нагрузок?

  Да, идеальный источник тока может использоваться для параллельного питания нескольких нагрузок, и каждая нагрузка будет получать одинаковый выходной постоянный ток. Однако необходимо позаботиться о том, чтобы общий выходной ток источника тока был достаточным для одновременного питания всех нагрузок.

• Каковы ограничения использования идеальных источников тока и напряжения в реальных цепях?

  Основным ограничением использования идеальных источников тока и напряжения в реальных цепях является то, что они представляют собой идеализированные концепции, которых не существует в реальности. Реальные источники имеют ограничения, такие как конечный диапазон выходного тока и напряжения, внутреннее сопротивление и шум, которые могут повлиять на работу схемы. Кроме того, стоимость реализации идеальных источников в реальных схемах может быть непомерно высокой, и для достижения желаемых характеристик может потребоваться компромисс.

ESE & GATE EE

Electrical Engg.gategate EEEESE EEOTH

GradeStack Learning Pvt. Ltd.Windsor IT Park, Tower — A, 2-й этаж,

Sector 125, Noida,

Uttar Pradesh 201303

help@byjusexamprep. com

Идеальные независимые источники напряжения и тока

Введение

Элементы схемы обычно делятся на пассивные и активные. Элемент цепи является пассивным, если общее количество энергии, которое он отдает остальной части цепи (за все время), неположительно. (Пассивные элементы могут временно подавать энергию в цепь, но только в том случае, если энергия ранее была сохранена цепью в пассивном элементе.) Активный элемент цепи имеет возможность создавать и подавать питание в цепь от механизмов, внешних по отношению к цепи. Примерами активных элементов цепи являются батареи (вырабатывающие электрическую энергию в результате химических процессов) и генераторы (вырабатывающие электрическую энергию в результате механических процессов. Хорошим примером этого может быть вращение турбины).

Существуют различные типы активных источников. Они широко классифицируются как:

1. Идеальные независимые источники

2. Неидеальные независимые источники

3. Зависимые источники

В этом упражнении мы поговорим об идеальных независимых источниках. Мы рассмотрим два основных типа источников: источники напряжения и источники тока. С практической точки зрения мы пока реализуем только источники напряжения — источники тока можно подождать.

Идеальные независимые источники напряжения

Независимый источник напряжения поддерживает заданное напряжение на своих клеммах. Символ, используемый для обозначения источника напряжения, выдающего напряжение V _s (t), показан на рис. 1. Как показано на рис. 1, напряжение, подаваемое источником, может изменяться во времени или быть постоянным (постоянное частный случай изменяющегося во времени напряжения). Альтернативный символ, который часто используется для обозначения источника постоянного напряжения, показан на рис. 2; однако обычно мы будем использовать символ на рис. 1 как для изменяющихся во времени, так и для постоянных напряжений.

Пожалуйста, имейте в виду, что для идеальных независимых источников напряжения мы точно знаем, какова разница напряжений; это должно быть значение, показанное рядом с исходным символом. Мы также знаем полярность напряжения — знаки «+» и «-» на символе говорят нам о полярности. Однако мы

ничего не знаем о токе через источник! Иногда это сбивает с толку и может быть источником многих глупых ошибок. Даже направление тока неизвестно — все, что мы хотим узнать о токе, должно быть определено (при необходимости) из анализа всей цепи.

Идеальные источники напряжения обеспечивают заданное напряжение независимо от тока, протекающего через устройство. Идеальные источники, очевидно, могут обеспечивать бесконечную мощность; все реальные источники будут давать в схему только ограниченную мощность. Мы обсудим подходы к моделированию неидеальных источников в следующем проекте.

Идеальные независимые источники тока

Идеальный независимый источник тока поддерживает заданный ток. Символ цепи для идеального независимого источника показан на рис. 3. Обратите внимание, что значение тока указано рядом с символом цепи и что направление тока в источнике указано на символе источника — нет необходимости предполагать, что актуальное направление.

Ток, подаваемый источником, может быть переменным во времени или постоянным.

Ток, указанный на символе цепи, сохраняется независимо от разности напряжений на клеммах. Даже полярность напряжения неизвестна и должна быть определена (при необходимости) из анализа всей цепи.

---

Важные моменты

• Идеальные источники напряжения обеспечивают заданное напряжение независимо от тока, протекающего через устройство. Идеальные источники, очевидно, могут обеспечивать бесконечную мощность; все реальные источники будут давать в схему только ограниченную мощность. Мы обсудим неидеальные источники в последующих проектах.

• Идеальные источники тока обеспечивают определенный ток независимо от разницы напряжений на устройстве. Идеальные источники тока могут, как и идеальные источники напряжения, обеспечивать бесконечную мощность; все реальные источники будут давать в схему только ограниченную мощность; как и в случае с источниками напряжения, это тема для последующих проектов.

---

Проверьте свои знания

1. Идеальный источник на пять вольт подключен к элементу схемы, как показано на рисунке. Как вы думаете, каковы напряжение на элементе V и ток через элемент? (Этот вопрос не совсем справедлив, так как для определения V требуется использовать закон напряжения Кирхгофа, который не представлен в этом проекте. Однако сделайте предположение, основываясь на своей интуиции.)

2. Идеальный источник на два ампера подключен к элементу схемы, как показано на рисунке. Как вы думаете, каковы напряжение на элементе V и ток через элемент? (Этот вопрос не совсем справедлив, так как определение I требует использования действующего закона Кирхгофа, который не представлен в этом проекте. Однако сделайте предположение, основываясь на своей интуиции.)

3. Какой ток I в цепи ниже?

4. Какое напряжение V в цепи ниже?

5. Идеальный источник напряжения 3 В подключен к идеальному проводнику. Как ты думаешь, что произойдет? Что, если мы уменьшим напряжение до 0,01 милливольта?

6. Идеальный источник тока 0,01 А подключен к разомкнутой цепи. Как ты думаешь, что произойдет? (Примечание: разомкнутая цепь не пропускает ток.) ​​

---

Ответы

1. Напряжение составляет 5 В (источник требует, чтобы он обеспечивал 5 В на своих клеммах. (Элемент схемы имеет те же клеммы, что и источник напряжения, поэтому на его клеммах также есть 5 В). мы ничего не знаем о токе, так как мы ничего не знаем об электрическом компоненте, к которому подключен источник.0003

2. Ток равен 2А (источник требует, чтобы он обеспечивал 2А. (Току некуда идти, кроме элемента цепи, поэтому 2А также проходит через элемент цепи.) Мы ничего не знаем о напряжении, так как мы ничего не знаем об электрическом компоненте, к которому подключен источник.

3. Недостаточно известно об элементе схемы для определения тока. Идеальный источник может обеспечить любой ток.