Spenningskilde - Voltage source
En spenningskilde er en to- terminal enhet som kan opprettholde en fast spenning . En ideell spenningskilden kan opprettholde den faste spenning uavhengig av belastningsmotstanden eller utgangsstrømmen . En ekte spenningskilde kan imidlertid ikke levere ubegrenset strøm.
En spenningskilde er det dobbelte av en strømkilde . Virkelige kilder til elektrisk energi, som batterier og generatorer , kan modelleres for analyseformål som en kombinasjon av en ideell spenningskilde og tilleggskombinasjoner av impedanselementer .
Ideelle spenningskilder
En ideell spenningskilde er en to-terminal enhet som opprettholder et fast spenningsfall over terminalene. Det brukes ofte som en matematisk abstraksjon som forenkler analysen av ekte elektriske kretser. Hvis spenningen over en ideell spenningskilde kan spesifiseres uavhengig av andre variabler i en krets, kalles den en uavhengig spenningskilde. Omvendt, hvis spenningen over en ideell spenningskilde bestemmes av en annen spenning eller strøm i en krets, kalles den en avhengig eller kontrollert spenningskilde . En matematisk modell av en forsterker vil inkludere avhengige spenningskilder hvis størrelse styres av noe fast forhold til et inngangssignal, for eksempel. I analysen av feil på elektriske kraftsystemer kan hele nettverket av sammenkoblede kilder og overføringslinjer med fordel erstattes av en ideell (AC) spenningskilde og en enkelt ekvivalent impedans.
|
|
| Ideell spenningskilde | Ideell nåværende kilde |
.svg)
|
.svg)
|
| Kontrollert spenningskilde | Kontrollert strømkilde |
|
|
| Batteri av celler | Enkeltcelle |
Den indre motstanden til en ideell spenningskilde er null; den er i stand til å tilføre eller absorbere en hvilken som helst strøm. Strømmen gjennom en ideell spenningskilde bestemmes fullstendig av den eksterne kretsen. Når du er koblet til en åpen krets, er det null strøm og dermed null effekt. Når den er koblet til en lastmotstand , nærmer strømmen gjennom kilden uendelig når lastmotstanden nærmer seg null (kortslutning). Dermed kan en ideell spenningskilde levere ubegrenset strøm.
Hvis to ideelle uavhengige spenningskilder er koblet direkte parallelt , må de ha nøyaktig samme spenning; Ellers skaper det en feil i logikken, i likhet med å skrive ned ligningen .
Spenningskilder parallelt deler belastningen av strøm: Hvis en nøyaktig duplikat av spenning er koblet parallelt med den opprinnelige, vil en av dem gi halvparten av den elektriske strømmen som den opprinnelige spenningskilden ville gi. For resten av kretsen har ingenting endret seg: Disse to spenningskildene gir til sammen den samme spenningen, og den samme strømmen som den originale.
Ingen reell spenningskilde er ideell; alle har en ikke-null effektiv intern motstand, og ingen kan levere ubegrenset strøm. Imidlertid er den indre motstanden til en ekte spenningskilde effektivt modellert i lineær kretsanalyse ved å kombinere en ikke-null motstand i serie med en ideell spenningskilde (en Thévenin-ekvivalent krets ).
Sammenligning mellom spenning og strømkilder
De fleste kilder til elektrisk energi ( strøm , et batteri ) er modellert som spenningskilder. En ideell spenningskilde gir ingen energi når den belastes av en åpen krets (dvs. en uendelig impedans ), men nærmer seg uendelig energi og strøm når lastmotstanden nærmer seg null ( kortslutning ). En slik teoretisk enhet ville ha en null ohm utgangsimpedans i serie med kilden. En ekte spenningskilde har en veldig lav, men ikke-null intern motstand og utgangsimpedans , ofte mye mindre enn 1 ohm.
Motsatt gir en strømkilde en konstant strøm så lenge belastningen som er koblet til kildeterminalene har tilstrekkelig lav impedans. En ideell strømkilde vil ikke gi energi til kortslutning og nærme seg uendelig energi og spenning når lastmotstanden nærmer seg uendelig (en åpen krets). En ideell strømkilde har en uendelig utgangsimpedans parallelt med kilden. En nåværende kilde fra den virkelige verden har en veldig høy, men begrenset utgangsimpedans . Når det gjelder transistorstrømkilder, er impedans på noen få megohms (ved lave frekvenser) typisk.
Siden det ikke finnes noen ideelle kilder av noen av variasjonene (alle virkelige eksempler har endelig kildeimpedans og ikke-null), kan enhver strømkilde betraktes som en spenningskilde med samme kildeimpedans og omvendt. Spennings kilder og strømkilder er noen ganger sagt å være soner fra hverandre, og eventuelle ikke ideell kilde kan omdannes fra den ene til den andre ved å anvende Norton teorem eller Thevenin-teorem .
Referanser og merknader
- ^ En introduksjon til elektronikk
- ^ KCA Smith, RE Alley, Elektriske kretser: en introduksjon , Cambridge University Press, 1992 ISBN 0-521-37769-2 , s. 11-13