Чем источник эдс отличается от источника тока: Помогите решить / разобраться (Ф)

Разница между источником тока и источником напряжения

Трудно представить современный мир без электричества, телефон останется без подзарядки, а просмотр фильма попросту станет невозможен. Да, без этого явления жизнь покажется тяжелой. Но для того чтобы получить его, нужен поток энергии, физическая составляющая которого, может иметь различный характер. В электротехнике принято подразделять элементы питания на две группы: по постоянному току или напряжению. Они бывают идеальными, но существующие лишь в теории и реальные, которые возможно увидеть на практике.

Идеальный источник тока (генератор)

Для начала рассмотрим абстрактный вариант: сила тока, созданная в этом устройстве, всегда одинаковая. Опираясь на закон Ома, можно легко сделать заключение, что напряжение находится в зависимости лишь от сопротивления подключенной нагрузки. Внутреннее сопротивление такого элемента питания имеет бесконечную величину, поэтому не воздействует на основной параметр. Вследствие того, что сила тока значение постоянное, то на значение мощности теоретического агрегата влияет только сопротивление подключенной нагрузки. В устройстве, при возникновении короткого замыкания, также сохраняется основное свойство источника.

Такой идеальный элемент можно создать лишь в теории, его применяют при моделировании электромагнитных процессов. На практике такой системы достичь невозможно, поэтому рассмотрим материальную вариацию.

Реальный генератор

Главное различие между реальным и идеальным устройством — наличие внутреннего сопротивления. Чем выше данный параметр, тем ближе элемент к улучшенному варианту. Из этого следует, что напряжение и мощность значения конечные, т. е имеют определенный рабочий диапазон. При этом система также обладает ограничением по присоединяемой нагрузке. При решении задач, реальное устройство изображают в качестве идеального, с подключенным в параллель внутренним сопротивлением.

Эксплуатация данного агрегата возможна при холостом ходе (без внешней нагрузки) вследствие того, что имеем замкнутый контур за счет внутреннего сопротивления. Ток на выходе во время такого режима снижается до нулевого значения. При подключении накоротко (режим короткого замыкания) получим максимальную величину, а выходное напряжение опустится до 0.

В качестве примера такого устройства, обратимся к катушке индуктивности. Это положение справедливо в момент размыкания цепи. Так разность потенциалов в таком режиме резко увеличивается по сравнению с предыдущим состоянием. Все дело в ЭДС самоиндукции возникающей в этом элементе. При увеличении напряжения катушка накапливает энергию, при снижении отдает ее в сеть.

Еще одним примером является вторичная обмотка трансформатора тока, которая в нормальных условиях работы всегда должна быть закорочена. В противном случае, если в ней произойдет разрыв, то она станет генератором. Все дело в законе сохранения энергии, так мощность на первичной и вторичной обмотке должна быть одинаковой. Параметры первичной обмотки неизменны, вследствие конструктивных особенностей трансформатора (обмотка имеет один виток). При обрыве во вторичной обмотке, упорядоченного движения заряженных частиц не будет, соответственно напряжение резко возрастет.

Идеальный источник напряжения (ЭДС)

У идеального устройства, напряжение является неизменным параметром и не зависит от значения нагрузочного тока, вместе с тем, его внутреннее сопротивление равно 0. Если создание данного прибора было бы возможным, то он представлял источник бесконечной мощности. Величина тока и мощности при подключенной нагрузке стремилась к бесконечному числу. Но, как мы знаем мощность, имеет конечное значение.

Описанный элемент питания, является теоретическим понятием, на практике таких условий достичь невозможно, поэтому применяется лишь в моделировании процессов.

Реальный источник напряжения

В реальности имеем устройство ЭДС, которое характеризуется наличием внутреннего сопротивления, по этой причине ток будет иметь граничное значение. В большинстве устройств внутреннее сопротивление незначительная величина, если сравнивать с внешними показателями, и чем меньше это параметр, тем ближе к идеальному варианту. При увеличении тока будет происходить падение напряжения. В расчетах обозначается как идеальный источник ЭДС с подключенным последовательно сопротивлением. Ток через источник равен 0, если создан режим холостого хода. При возникновении короткого замыкания, примет максимальное значение, а разность потенциалов на выходе станет равной 0.

В качестве примера можно рассмотреть аккумуляторную батарею, принцип работы которой, основан на химической реакции.

Вывод

• Реальные приборы в отличие от идеальных устройств содержат внутреннее сопротивление.
• Что касается отличия идеального устройства тока от напряжения, то оно заключается в том, какой параметр является постоянным и не зависит от присоединяемой нагрузки. Это соответствует их названиям, для приборов ЭДС– напряжение, для генератора – ток.
• При составлении схемы замещения, внутреннее сопротивление источника тока подключается параллельно, напряжения – последовательно.
• Для реальных устройств, существует разница во внутреннем сопротивлении: для генераторов лучше иметь большое сопротивление, для источника ЭДС – малое.

Идеальный источник напряжения — это… Что такое Идеальный источник напряжения?

Идеальный источник напряжения

Рисунок 1 — Обозначение источника ЭДС схемах

Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) — источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники ЭДС

Рисунок 2

Рисунок 3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный источник ЭДС является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление R_H которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как P = EI. Но это не возможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник ЭДС обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление. И наоборот. Наличие внутренненого сопротивления отличает реальный источник ЭДС от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника ЭДС представляет собой последовательное подключение идеального источника ЭДС Е и внутреннего сопротивления r.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального (синяя линия) и реального (красная линия) источников ЭДС.

где

— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

U = IR_H — падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании (R_H = 0) , т.е. вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток I_КЗ будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление:

См. также

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Wikimedia Foundation.
2010.

• Идеальный Мужчина (Фильм)
• Идеальный мат

Смотреть что такое «Идеальный источник напряжения» в других словарях:

• идеальный источник напряжения — Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник… …   Справочник технического переводчика

• идеальный источник тока — Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник электрического тока …   Справочник технического переводчика

• Источник напряжения — Рисунок 1 Обозначение источника ЭДС схемах Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как… …   Википедия

• идеальный источник (электрического) напряжения — 123 идеальный источник (электрического) напряжения Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• идеальный источник (электрического) тока — 125 идеальный источник (электрического) тока Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал докуме …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Идеальный источник (электрического) напряжения — 1. Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

• Идеальный источник (электрического) тока — 1. Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

• Источник ЭДС — Рисунок 1  Обозначение на схемах источника ЭДС (слева) и реального источника напряжения (справа) Источник ЭДС (идеальный источник напряжения)  двухполюсник, нап …   Википедия

• Источник опорного напряжения — Источник, или генератор, опорного напряжения (ИОН)  базовый электронный узел, поддерживающий на своём выходе высокостабильное постоянное электрическое напряжение. ИОН применяются для задания величины выходного напряжения стабилизированных… …   Википедия

• Источник электрического напряжения идеальный — источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем… Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от… …   Официальная терминология

Чем различаются ЭДС и напряжение источника питания

Чем отличается ЭДС (электродвижущая сила) от напряжения? Рассмотрим сразу на конкретном примере. Берем батарейку, на которой написано 1,5 вольт. Подключаем к ней вольтметр, как показано на рисунке 1, чтобы проверить, действительно ли батарейка исправна.

Рисунок 1

Вольтметр показывает 1,5 В. Значит, батарейка исправна. Подключаем ее к маленькой лампочке. Лампочка светится. Теперь параллельно лампочке подключаем вольтметр, чтобы проверить: действительно ли на лампочку приходится 1,5 В. Получается схема, показанная на рисунке 2.

Рисунок 2

И тут оказывается, что вольтметр показывает, например, 1 В. Куда потрачены 0,5 В (которые разность между 1,5 В и 1 В)?

Дело в том, что любой реальный источник питания имеет внутреннее сопротивление (обозначается буквой r). Оно во многих случаях снижает характеристики источников питания, но изготовить источник питания вообще без внутреннего сопротивления невозможно. Поэтому нашу батарейку можно представить как идеальный источник питания и резистор, сопротивление которого соответствует внутреннему сопротивлению батарейки (рисунок 3).

Рисунок 3

Так вот, ЭДС в данном примере – это 1,5 В, Напряжение источника питания – 1 В, а разница 0,5 В была рассеяна на внутреннем сопротивлении источника питания.

ЭДС – это максимальное количество вольт, которое источник питания может выдать в цепь. Это постоянная для исправного источника питания величина. А напряжение источника питания зависит от того, что к нему подключено. (Здесь мы говорим только о тех типах источников питания, которые изучаются в рамках школьной программы).

В нашем примере лампочка с сопротивлением R и резистор соединены последовательно, поэтому ток в цепи можно найти по формуле

И тогда напряжение на лампочке равно

Получается, чем больше сопротивление лампочки, тем больше вольт приходится на нее, и тем меньше вольт бесполезно теряется в батарейке. Это касается не только лампочки и батарейки, но и любой цепи, состоящей из источника питания и нагрузки. Чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше разница между напряжением и ЭДС. Если сопротивление нагрузки очень большое, то напряжение практически равно ЭДС. Сопротивление вольтметра всегда очень большое, поэтому в схеме на рисунке 1 он показал значение 1,5 В.

Пониманию смысла ЭДС мешает то, что в быту мы этот термин практически не употребляем. Мы говорим в магазине: «Дайте мне батарейку с напряжением 1,5 вольта», хотя правильно говорить: «Дайте мне батарейку с ЭДС 1,5 вольта». Но так уж повелось…

Похожая статья: чем отличается напряжение от потенциала.

—

Понравилась статья? Размести ссылку на сайт в социальных сетях

ЭДС и напряжение в электрической цепи

Многие люди (в то числе и некоторые электрики) путают понятие электродвижущей силы (ЭДС) и напряжения. Хотя эти понятия имеют отличия. Несмотря на то, что они незначительные, не специалисту сложно в них разобраться. Не маловажную роль в этом играет единица измерения. Напряжение и ЭДС измеряются в одних единицах – Вольтах. На этом отличия не заканчиваются, подробно обо всем мы рассказали в статье!

Что такое электродвижущая сила

Подробно этот вопрос мы рассмотрели в отдельной статье: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

Под ЭДС понимается физическая величина, характеризующая работу каких-либо сторонних сил, находящихся в источниках питания постоянного или переменного тока. При этом, если имеется замкнутый контур, то можно сказать, что ЭДС равна работе сил по перемещению положительного заряда к отрицательному по замкнутой цепи. Или простыми словами, ЭДС источника тока представляет работу, необходимую для перемещения единичного заряда между полюсами.

При этом если источник тока имеющего бесконечную мощность, а внутреннее сопротивление будет отсутствовать (позиция А на рисунке), то ЭДС можно рассчитать по закону Ома для участка цепи, т.к. напряжение и электродвижущая сила в этом случае равны.

I=U/R,

где U – напряжение, а в рассмотренном примере — ЭДС.

Однако, реальный источник питания имеет конечное внутреннее сопротивление. Поэтому такой расчет нельзя применять на практике. В этом случае для определения ЭДС пользуются формулой для полной цепи.

I=E/(R+r),

где E (также обозначается как «ԑ») – ЭДС; R – сопротивление нагрузки, r – внутреннее сопротивление источника электропитания, I – ток в цепи.

Однако, эта формула не учитывает сопротивление проводников цепи. При этом необходимо понимать, что внутри источника постоянного тока и во внешней цепи, ток течет в разных направлениях. Разница заключается в том, что внутри элемента он течет от минуса к плюсу, то во внешней цепи от плюса к минусу.

Это наглядно представлено на ниже приведенном рисунке:

При этом электродвижущая сила измеряется вольтметром, в случае, когда нет нагрузки, т.е. источник питания работает в режиме холостого хода.

Чтобы найти ЭДС через напряжение и сопротивление нагрузки нужно найти внутреннее сопротивление источника питания, для этого измеряют напряжение дважды при разных токах нагрузки, после чего находят внутреннее сопротивление. Ниже приведен порядок вычисления по формулам, далее R1, R2 — сопротивление нагрузки для первого и второго измерения соответственно, остальные величины аналогично, U1, U2 – напряжения источника на его зажимах под нагрузкой.

Итак, нам известен ток, тогда он равен:

I1=E/(R1+r)

I2=E/(R2+r)

При этом:

R1=U1/I1

R2=U2/I2

Если подставить в первые уравнения, то:

I1=E/( (U1/I1)+r)

I2=E/( (U2/I2)+r)

Теперь разделим левые и правые части друг на друга:

(I1/I2)= [E/( (U1/I1)+r)]/[E/( (U2/I2)+r)]

После вычисления относительно сопротивления источника тока получим:

r=(U1-U2)/(I1-I2)

Внутреннее сопротивление r:

r= (U1+U2)/I,

где U1, U2 — напряжение на зажимах источника при разном токе нагрузки, I — ток в цепи.

Тогда ЭДС равно:

E=I*(R+r) или E=U1+I1*r

Что такое напряжение

Электрическое напряжение (обозначается как U) – это физическая величина, которая отражает количественную характеристику работы электрического поля по переносу заряда из точки А в точку В. Соответственно напряжение может быть между двумя точками цепи, но в отличии от ЭДС оно может быть между двумя выводами какого-то из элементов цепи. Напомним, что ЭДС характеризует работу, выполненную сторонними силами, то есть работу самого источника тока или ЭДС по переносу заряда через всю цепь, а не на конкретном элементе.

Это определение можно выразить простым языком. Напряжение источников постоянного тока – это сила, которая перемещает свободные электроны от одного атома к другому в определенном направлении.

Для переменного тока используют следующие понятия:

• мгновенное напряжение – это разность потенциалов между точками в данный промежуток времени;
• амплитудное значение – представляет максимальную величину по модулю мгновенного значения напряжения за промежуток времени;
• среднее значение – постоянная составляющая напряжения;
• среднеквадратичное и средневыпрямленное.

Напряжение участка цепи зависит от материала проводника, сопротивления нагрузки и температуры. Так же как и электродвижущая сила измеряется в Вольтах.

Часто для понимания физического смысла напряжения, его сравнивают с водонапорной башней. Столб воды отождествляют с напряжением, а поток с током.

При этом столб воды в башне постепенно уменьшается, что характеризует понижение напряжения и уменьшения силы тока.

Так в чем же отличие

Для лучшего понимания, в чем состоит разница электродвижущей силы от напряжения, рассмотрим пример. Имеется источник электрической энергии бесконечной мощности, в котором отсутствует внутреннее сопротивление. В электрической цепи смонтирована нагрузка. В этом случае будет справедливо утверждение, что ЭДС и напряжение тождественно равны, т.е между этими понятиями отсутствует разница.

Однако, это идеальные условия, которые в реальной жизни не встречаются. Эти условия используют исключительно при расчетах. В реальной жизни учитывается внутреннее сопротивление источника питания. В этом случае ЭДС и напряжение имеют отличия.

На рисунке представлено, какая разница будет в значениях электродвижущей силы и напряжении в реальных условиях. Вышеприведенная формула закона Ома для полной цепи описывает все процессы. При разомкнутой цепи на клеммах батарейки будет значение 1,5 Вольта. Это значение ЭДС. Подключив нагрузку, в данном случае это лампочка, на ней будет напряжение 1 вольт.

Разница от идеального источника заключается в наличии внутреннего сопротивления источника питания. На этом сопротивлении и происходит падение напряжения. Эти процессы описывает закон Ома для полной цепи.

Если измерительный прибор на зажимах источника электроэнергии показывает значение 1,5 Вольта, это будет электродвижущая сила, но повторим, при условии отсутствия нагрузки.

При подключении нагрузки на клеммах будет заведомо меньшее значение. Это и есть напряжение.

Вывод

Из вышесказанного можно сделать вывод, что основная разница между ЭДС и напряжением состоит:

1. Электродвижущая сила зависит от источника питания, а напряжение зависит от подключенной нагрузки и тока, протекающего по цепи.
2. Электродвижущая сила это физическая величина, характеризующая работу сторонних сил неэлектрического происхождения, происходящих в цепях постоянного и переменного тока.
3. Напряжение и ЭДС имеет единую единицу измерения – Вольт.
4. U -величина физическая, равная работе эффективного электрического поля, производимой при переносе единичного пробного заряда из точки А в точку В.

Таким образом, кратко, если представить U в виде столба воды, то ЭДС можно представить что это насос, поддерживающий уровень воды на постоянном уровне. Надеемся, после прочтения статьи Вам стало понятно основное отличие!

Материалы по теме:

Источник Э.Д.С. и источник тока

Источник
ЭДС

Рисунок
1 — Обозначение на схемах источника
ЭДС (слева) и реального источника
напряжения (справа)

Источник ЭДС (идеальный
источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на
зажимах которого постоянно (не зависит
от тока в цепи). Напряжение может быть
задано как константа, как функция
времени, либо как внешнее управляющее
воздействие.

В
простейшем случае напряжение определено
как константа, то есть напряжение
источника ЭДС постоянно.

Реальные
источники напряжения

Рисунок
2

Рисунок
3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный
источник напряжения (источник ЭДС)
является физической абстракцией, то
есть подобное устройство не может
существовать. Если допустить существование
такого устройства, то электрический
ток I,
протекающий через него, стремился бы к
бесконечности при подключении
нагрузки,сопротивление R_H которой
стремится к нулю. Но при этом получается,
что мощность источника
ЭДС также стремится к бесконечности,
так как .
Но это невозможно, по той причине, что
мощность любого источника энергии
конечна.

В
реальности, любой источник напряжения
обладает внутренним сопротивлением r,
которое имеет обратную зависимость от
мощности источника. То есть, чем больше
мощность, тем меньше сопротивление (при
заданном неизменном напряжении источника)
и наоборот. Наличие внутреннего
сопротивления отличает реальный источник
напряжения от идеального. Следует
отметить, что внутреннее сопротивление —
это исключительно конструктивное
свойство источника энергии. Эквивалентная
схема реального источника напряжения
представляет собой последовательное
включение источника ЭДС — Е(идеального
источника напряжения) и внутреннего
сопротивления — r.

На
рисунке 3 приведены нагрузочные
характеристики идеального источника
напряжения (источника ЭДС) (синяя линия)
и реального источника напряжения
(красная линия).

где

 —
падение
напряжения на внутреннем сопротивлении;

 —
падение
напряжения на нагрузке.

При
коротком замыкании () ,
то есть вся мощность источника энергии
рассеивается на его внутреннем
сопротивлении. В этом случае ток  будет
максимальным для данного источника
ЭДС. Зная напряжение холостого хода и
ток короткого замыкания, можно вычислить
внутреннее сопротивление источника
напряжения:

Рисунок
1 — схема с условным обозначением
источника тока^[1]

Рисунок
2.1 — Обозначение на схемах источника
тока

Рисунок
3 — Генератор тока типа токовое
зеркало,
собранный на биполярных
транзисторах

Исто́чник
то́ка (также генератор
тока) — двухполюсник,
который создаёт ток ,
не зависящий от сопротивления нагрузки,
к которой он присоединён. В быту
«источником тока» часто неточно называют
любой источник электрического напряжения
(батарею, генератор, розетку), но в строго
физическом смысле это не так, более
того, обычно используемые в быту источники
напряжения по своим характеристикам
гораздо ближе кисточнику
ЭДС,
чем к источнику тока.

На
рисунке 1 представлена схема замещения
биполярного транзистора, содержащая
источник тока (с указанием S·U_бэ;
стрелка в кружке указывает положительное
направление тока источника тока),
генерирующий ток S·U_бэ,
т. е. ток, зависящий от напряжения на
другом участке схемы.

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:

Примеры

Источником
тока является катушка
индуктивности,
по которой шёл ток от внешнего источника,
в течение некоторого времени ()
после отключения источника. Этим
объясняется искрение контактов при
быстром отключении индуктивной нагрузки:
стремление к сохранению тока при резком
возрастании сопротивления (появление
воздушного зазора) ведёт кпробою зазора
.

Вторичная
обмотка трансформатора
тока,
первичная обмотка которого последовательно
включена в мощную линию переменного
тока,
может рассматриваться как почти идеальный
источник тока, только не постоянного,
а переменного. Поэтому размыкание
вторичной цепи трансформатора тока
недопустимо; вместо этого при необходимости
перекоммутации в цепи вторичной обмотки
без отключения линии эту обмотку
предварительно шунтируют.

Применение

Реальные
генераторы тока имеют различные
ограничения (например по напряжению на
его выходе), а также нелинейные зависимости
от внешних условий. Например, реальные
генераторы тока создают электрический
ток только в некотором диапазоне
напряжений, верхний порог которого
зависит от напряжения питания источника.
Таким образом, реальные источники тока
имеют ограничения по нагрузке.

Источники
тока широко используются в аналоговой
схемотехнике,
например, для питания измерительных
мостов,
для питания каскадов дифференциальных
усилителей,
в частностиоперационных
усилителей.

Концепция
генератора тока используется для
представления реальных электронных
компонентов в виде эквивалентных
схем.
Для описания активных элементов для
них вводятся эквивалентные схемы,
содержащие управляемые генераторы:

• Источник
  тока, управляемый напряжением (сокращенно
  ИТУН)

• Источник
  тока, управляемый током (сокращенно
  ИТУТ)

Идеальный и реальный источник тока. Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи

Идеальный источник тока обладает бесконечно большим внутренним сопротивлением, поэтому ток j (t) не зависит от параметров внешней цепи, присоединенной к источнику. В режиме холостого хода, когда к внешним зажимам присоединено бесконечно большое сопротивление, ток идеального источника должен сохранить свое значение, а напряжение на нем и отдаваемая им мощность стремятся к бесконечности.
Источник тока на основе операционного усилителя. Идеальный источник тока должен обеспечивать постоянный ток, не зависящий от величины сопротивления нагрузки. Соберите схему в соответствии с рис. 7.8. Изменяющееся сопротивление нагрузки обеспечивает потенциометр. Ток на нагрузке измеряется универсальным цифровым измерительным прибором, а напряжение на нагрузке осциллографом.
Схема активного приемника.| Пассивный двухполюсник.| Схема источника э. д. с.| Схема источника тока. Идеальный источник тока обеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при всех изменениях их сопротивления. У реального источника ток во внешней цепи изменяется при изменениях сопротивления.
Идеальный источник тока представляет собой активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его выводах. Предполагается, что внутреннее сопротивление такого идеального источника бесконечно велико и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на выводах источника, не влияют на ток источника.
Идеальный источник тока обеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при всех изменениях их сопротивления. У реального источника ток so внешней цепи изменяется при изменениях сопротивления. Поэтому реальный источник тока изображается на схемах замещения как идеальный источник тока с параллельным включением резистивного элемента (рис. 1 — 3, г), сопротивление которого определяется из характеристики элемента. Примером реального источника тока может служить электронный усилитель, внутреннее сопротивление которого обычно велико по сравнению с сопротивлением нагрузки.
Идеальный источник тока обозначается на схемах кружочком с двойной стрелкой внутри (рис. 1.7), показывающей направление тока.
Источники напряжения постоянного и переменного тока. Идеальный источник тока — это черный шщк, имеющий два вывода и поддержи-шющий постоянный ток во внешней цепи гезависимо от величины сопротивления гагрузки и приложенного напряжения.
Идеальный источник тока — это черный 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 любое нужное напряжение между своими выводами. Реальные источники тока (самая нелюбимая тема для большинства учебников) [ 1; мд имеют ограниченный диапазон, в котором может изменяться создаваемое ими напряжение (он называ — ется 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.
Идеальные источники тока Is и мощности Ag задаются формулами (гл.
К принципу получения точного а нте — НОГО ИСТОЧНИКЗ ТОКЗ — грирования и б дифференцирования. ЛГУ — маг — Приближение К УСЛОВИЯМ ПО. Идеальным источником тока называется такой источник электрической энергии, который создает в цепи заданное значение тока независимо от величины сопротивления нагрузки.
Подключение нагрузки к идеальным источникам напряжения и тока.
Идеальным источником тока называют активный элемент, ток которого не зависит от параметров цепи, подключенной к его зажимам. Этот ток называют задающим током источника.
Обозначения идеальных элементов схем замещения цепей постоянного тока. Идеальным источником тока называют источник, величина тока которого не зависит от напряжения и равна току короткого замыкания / к источника питания.
Источники тока. идеальные (а, б и конечной мощности (в. Поэтому идеальный источник тока, так же как и идеальный источник напряжения, рассматривается как источник бесконечной мощности.
Обозначение идеального источника тока (а и его внешняя характеристика (б. Ток идеального источника тока не зависит от сопротивления нагрузки и остается равным / к.
Эквивалентна л схема анодной цепи усилителя.| Схемы усилителей. a — с общей сеткой. б — с общим анодом. У идеального источника тока величина потребляемого тока не должна зависеть от сопротивления нагрузки, подключенного к его зажимам. К реальным генераторам тока относятся такие, у которых внутреннее сопротивление намного превышает сопротивление нагрузки.
Электрическая схема (а, ее ориентированный граф (о и. При этом идеальный источник тока заменяют разомкнутой ветвью, а источник напряжения — замкнутой. Полученная структура называется л и н е и ны м графом.
Ветви же с идеальными источниками тока вообще не входят в топологическую схему, так как внутренняя проводимость таких источников равна нулю и, соответственно, сопротивление таких ветвей равно бесконечности.
Двухполюсник состоит из двух идеальных источников тока, соединенных параллельно относительно зажимов А и В.
Чему равна внутренняя проводимость идеального источника тока.
Транзистор Т [ полагается идеальным источником тока с крутизной S, зависящей от первой гармоники тока коллектора.

Усилитель может работать в режиме идеального источника тока. Ниже описаны преимущества, которые дает применение отрицательной обратной связи в операторных усилителях.
Аналогично, наличие в схеме идеальных источников тока, включенных в контур, приводит к пониженшо порядка системы уравнении Кирхгофа за счет исключения контуров с известным током. При такой замене режим цепи не изменяется, так как токи в промежуточных узлах взаимно компенсируются.
Через конденсатор пропускается ток от идеального источника тока, создающий на нем напряжение, пропорциональное интегралу тока.
По литературным данным1 они являются идеальными источниками тока для окраски в электрическом поле.
В одной из ветвей цепи действует идеальный источник тока. Как следует учесть ток источника при записи уравнения первого закона Кирхгофа для узла, к которому подходит эта ветвь.
Схема катодного повторителя (а, истокового повторителя (б и схема замещения (в. Схема замещения для малого сигнала содержит идеальный источник тока, управляемый напряжением иЗИ, и нагрузочное сопротивление RH. Поскольку ток во входной цепи ничтожно мал, источник входного напряжения изображен ненагруженным.
В этом случае схема замещения содержит только идеальный источник тока, внутренняя проводимость gt С gH и исключается из схемы замещения.
Выходное сопротивление ИТУН, как и идеального источника тока, равно бесконечности.
ДУ соединены) и в случае идеального источника тока (R3 — со) реакция ДУ на выходе отсутствует.
Если в схеме имеются ветви с идеальными источниками тока, то сопротивления таких ветвей rk оо.
В цепи (рис. 1.12) действует идеальный источник тока.
Полное отсутствие тока затвора делает из ПТ идеальный источник тока при включении его совместно с ОУ. Пример такой схемы показан на рис. 6.31. n — Канальный МОП-транзистор отбирает ток от нагрузки; ток протекает и через резистор Ri, и падение напряжения на Ri сравнивается с напряжением на неин — вертирующем входе ОУ. Так как ток затвора отсутствует, то сигнал на Ri, пропорциональный выходному току и снимаемый с резистора, не содержит ошибки — исключается ошибка, которую вносил бы ток базы в подобной схеме на биполярном транзисторе. Любое отклонение от идеальной характеристики источника тока может быть обязано своим появлением только нелинейности токоотбирающего резистора и погрешностям ОУ, таким, как смещение, сдвиг и дрейф.
Так как якорная цепь двигателя питается от идеального источника тока, то график тока якоря / я не зависит ни от величины (Узи, ни от момента статической нагрузки.
Эквивалентная схема реального источника тока.| Пример использования правила узлов.| Пример использования второго закона Кирхгофа.
Предельный переход Rt — оо приводит к идеальному источнику тока.
О) В одной из ветвей цепи действует идеальный источник тока.
Схема имеет особенность в виде ветви, содержащей только идеальный источник тока J. Для устранения особенности заменим источник тока двумя источниками тока J (рис. 1.54 Р), при этом уравнения Кирхгофа для токов в узлах 1, 2, 3 не изменятся.
Для динамической цепи параметры идеального источника напряжения или идеального источника тока могут произвольным образом зависеть от времени.
Метод наложения может быть применен и при действии идеальных источников тока. В этом случае ток в любой ветви равен алгебраической сумме частичных токов при действии каждого источника тока в отдельности.
В цепи (рис. 1.11, а) действует идеальный источник тока. На рис. 1.11, б изображена временная диаграмма тока источника; R 2 ом, L 1 гн.
Электрометрический усилитель как. источник тока, управляемый напряжением. При г — оо и г — оо получим идеальный источник тока. Параметр S называют крутизной или проводимостью схемы.
Определить эквивалентное сопротивление цепи в установившемся режиме относительно зажимов идеального источника тока, считая задающее напряжение идеального источника напряжения равным нулю.
ЭДС без последовательно соединенного с ним Re нельзя заменить идеальным источником тока.
ZB двухполюсника, изображенного на рис. 137, когда внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.
Источники тока. идеальные (а, б и конечной мощности (б.| Вольт-амперные характеристики источников напряжения тока. По мере неограниченного увели-нения сопротивления внешней электрической цепи, присоединенной к идеальному источнику тока, напряжение на его зажимах и соответственно мощность, развиваемая им, неограниченно возрастают. Поэтому идеальный источник тока, так же как и идеальный источник напряжения, рассматривается как источник бесконечной мощности.
Вольт-амперные характеристики источников э. д. с. и тока. По мере неограниченного увеличения сопротивления внешней электрической цепи, присоединенной к идеальному источнику тока, напряжение па его выводах и соответственно мощность, развиваемая им, неограниченно возрастают. Поэтому идеальный источник тока, так же как и идеальный источник напряжения, рассматривается как источник бесконечной мощности.

На рис. 3.9 изображена схема, которая является хорошим приближением к идеальному источнику тока, без сдвига напряжения (УБэ, характерного для транзисторного источника тока.

Идеальный источник напряжения

Рисунок 1 — Обозначение источника ЭДС схемах

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.- 7-е изд., стер.- М.: Высш. шк., 2003.- 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А.
  Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Wikimedia Foundation
.
2010
.

Смотреть что такое «Идеальный источник напряжения» в других словарях:

Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник… …

Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник электрического тока … Справочник технического переводчика

Рисунок 1 Обозначение источника ЭДС схемах Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как… … Википедия

123 идеальный источник (электрического) напряжения Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем

Источник тока (ИТ) можно рассматривать как электронное устройство, которое подает во внешнюю схему не зависящий от напряжения на элементах схемы и на нем самом.

Отличительным свойством ИТ является его большое (бесконечно большое в идеале) внутреннее сопротивление R вн. Почему так?

Представим себе, что мы хотим передать 100% мощности от к нагрузке. Это есть передача энергии.

Чтобы доставить 100% мощности от источника к нагрузке, необходимо распределить сопротивление в цепи таким образом, чтобы нагрузка получила эту мощность. Этот процесс называется расщеплением токов.

Ток всегда идет по кратчайшему пути, выбирая себе маршрут с наименьшим сопротивлением. Поэтому в нашем случае мы должны организовать источник и нагрузку таким образом, чтобы первый имел гораздо более высокое сопротивлением, чем вторая.

Это является гарантией того, что ток поступит от источника к нагрузке. Вот почему мы используем в этом примере идеальный источник тока, имеющий бесконечное Это обеспечивает протекание тока от ИТ по кратчайшему пути, то есть через нагрузку.

Поскольку R вн источника бесконечно велико, выходной ток от него не изменится (несмотря на изменение значения сопротивления нагрузки). Ток будет всегда стремиться протекать через бесконечное сопротивление ИТ в сторону нагрузки, имеющей относительно низкое сопротивление. Это демонстрирует график выходного тока идеального источника.

При бесконечно большом внутреннем сопротивлении ИТ любые изменения значения сопротивления нагрузки не оказывают никакого влияния на величину тока, протекающего во внешней цепи идеального источника.

Бесконечное сопротивление является доминирующим в цепи и не позволяет изменяться току (несмотря на колебания сопротивления нагрузки).

Давайте рассмотрим схему с идеальным источником тока, показанную ниже.

Поскольку ИТ обладает бесконечным сопротивлением, вытекающий от источника ток стремится найти себе путь наименьшего сопротивления, которым является 8Ω-ная нагрузка. Весь ток от источника тока (100 мА) протекает через нагрузочный резистор 8Ω . Этот идеальный случай является примером 100% энергетической эффективности.

Теперь давайте рассмотрим схему с реальным ИТ (как показано ниже).

Этот источник имеет сопротивление 10 МОм, которое является достаточно высоким, чтобы обеспечить ток, очень близкий к полному значению источника 100 мА, однако в данном случае ИТ не отдаст 100% своей мощности.

Это происходит потому, что внутреннее сопротивление источника будет отбирать некоторую часть тока, вследствие чего появляется определенная его утечка.

Она может быть рассчитана с использованием конкретного расщепления.

Источник выдает 100 мА. Этот ток затем разделяется между сопротивлениями 10 МОм источника и 8Ω нагрузки.

Несложным расчетом можно определить, какая часть тока протекает через нагрузочное сопротивление 8Ω

I = 100 мА -100 мА (8х10 -6 MΩ /10MΩ) = 99.99mA.

Хотя физически идеальных источников тока не существует, они служат в качестве модели для построения реальных ИТ, близких к ним по своим характеристикам.

На практике используются различные виды источников тока, отличающиеся схемотехническими решениями. Простейшим ИТ может служить схема источника напряжения с подключенным к нему резистором. Такой вариант называется резистивным.

Источник тока очень хорошего качества можно построить на транзисторе. Существует также дешевый серийный источник тока на представляющий собой всего лишь ПТ с p-n переходом и затвором, соединенным с истоком.

Источник
ЭДС

(идеальный
источник напряжения
) — двухполюсник
, напряжение
на
зажимах которого постоянно (не зависит
от тока в цепи). Напряжение может быть
задано как константа, как функция
времени, либо как внешнее управляющее
воздействие.

В
простейшем случае напряжение определено
как константа, то есть напряжение
источника ЭДС постоянно.

Реальные
источники напряжения

Рисунок
2

Идеальный
источник напряжения (источник ЭДС)
является физической абстракцией, то
есть подобное устройство не может
существовать. Если допустить существование
такого устройства, то электрический
ток
I
,
протекающий через него, стремился бы к
бесконечности при подключении нагрузки,
сопротивление
R
H
которой
стремится к нулю. Но при этом получается,
что мощность
источника
ЭДС также стремится к бесконечности,
так как .
Но это невозможно, по той причине, что
мощность любого источника энергии
конечна.

В
реальности, любой источник напряжения
обладает внутренним сопротивлением r
,
которое имеет обратную зависимость от
мощности источника. То есть, чем больше
мощность, тем меньше сопротивление (при
заданном неизменном напряжении источника)
и наоборот. Наличие внутреннего
сопротивления отличает реальный источник
напряжения от идеального. Следует
отметить, что внутреннее сопротивление —
это исключительно конструктивное
свойство источника энергии. Эквивалентная
схема реального источника напряжения
представляет собой последовательное
включение источника ЭДС — Е
(идеального
источника напряжения) и внутреннего
сопротивления — r
.

Падение напряжения
на внутреннем сопротивлении;

Падение напряжения
на нагрузке.

При
коротком замыкании (),
то есть вся мощность источника энергии
рассеивается на его внутреннем
сопротивлении. В этом случае токбудет
максимальным для данного источника
ЭДС. Зная напряжение холостого хода и
ток короткого замыкания, можно вычислить
внутреннее сопротивление источника
напряжения:

Исто́чник
то́ка
(также генератор
тока
) — двухполюсник,
который создаёт ток ,
не зависящий от сопротивления нагрузки,
к которой он присоединён. В быту
«источником тока» часто неточно называют
любой источник электрического напряжения
(батарею, генератор, розетку), но в строго
физическом смысле это не так, более
того, обычно используемые в быту источники
напряжения по своим характеристикам
гораздо ближе к источнику
ЭДС,
чем к источнику тока.

Свойства:

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
r
вт
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 r
вт
,
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 r
вт
источника
энергии, так же как и сопротивление
приемника, ограничивает ток.
На
схеме замещения можно показать элемент
схемы с r
вт
,
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 r
вт
I
(1.6а).
Схема источника энергии, показанная на
рис. 1.7, а, называется первой
схемой замещения
или
схемой с источником ЭДС.
Если
r
вт
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

=

r
вт

=
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 (r
вт

=
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).

Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи.

Их разделяют на идеальные и реальные источники. В свою очередь, идеальные источники делятся на источники

электродвижущей силы

(ЭДС) и источники тока.

Источники ЭДС

— это такие элементы электрической цепи, у которых разность потенциалов на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, т.е. их вольтамперные характеристики (ВАХ

I
(см.
).

Направление стрелки в условном обозначении источника ЭДС указывает направление действия ЭДС, поэтому направление

падения напряжения

на выходных зажимах источника всегда противоположно.

Так как на ВАХ электрическое сопротивление соответствует котангенсу угла наклона характеристики, то сопротивление источника ЭДС равно нулю, а проводимость, соответственно, бесконечности.

Источники тока

— это такие элементы электрической цепи, у которых протекающий через них ток не зависит от знака и значения разности потенциалов на выходе, т.е. их (ВАХ

) представляют собой прямые линии параллельные оси
U
(см.
).

Отсюда, сопротивление источника тока равно бесконечности, а проводимость — нулю.

Направление стрелки в условном обозначении источника тока указывает направление протекания тока.

Источники ЭДС и источники тока часто рассматриваются как некие абстракции, не имеющие реального физического воплощения. Однако, это справедливо только, если считать, что их

ВАХ

не имеют ограничения. В этом случае ток через источник ЭДС или падение напряжения на источнике тока могут достигать бесконечно больших значений. При этом мощность источника (P
=UЧ
I
) должна быть бесконечно большой, что исключает возможность технической реализации.

Если же ток и/или напряжение источника ограничено, то свойствами идеального источника обладают, например,

, типичная
ВАХ

которых приведена на рис. 1

Выходное напряжение такого устройства

U
вых
постоянно до тех пор, пока ток нагрузки не достигнет максимально допустимого значения
I max

, после чего источник питания из режима стабилизации напряжения переходит в режим стабилизации тока. В пределах обоих режимов источник питания обладает свойствами соответственно идеального источника ЭДС и источника тока.

Идеальные источники ЭДС и тока используются также для моделирования некоторых электромагнитных процессов и нелинейных элементов электрических цепей, таких, например, как диод.

Реальные источники электрической энергии

(ИЭ) имеют ВАХ, показанную на рис. 2.

ВАХ реальных источников пересекает обе оси координат и эти точки пересечения соответствуют нулевому току через источник и нулевому падению напряжения. Режим с нулевыи током и ненулевым падением напряжения называется холостым ходом,

а режим с нулевым падением напряжения и ненулевым током на выходе — коротким замыканием

.

Уравнение ВАХ ИЭ

представляет собой уравнение прямой линии в координатах
U
—I
. Его можно получить из уравнения прямой линии, проходящей через начало координат
I
= — Ug
= —U
/r
либо из обратной функции
U
= —Ir
, где
r
— коэффициент соответствующий котангенсу угла наклона к оси
U
и имеющий размерность сопротивления, а
g
= 1/r
— тангенс угла наклона с размерностью проводиомсти. Для получения ВАХ ИЭ можно сместить линию
I
= — Ug
на величину тока короткого замыкания

В выражениях (1) и (2) ток короткого замыкания

I
кз и напряжение холостого хода
U
хх являются константами, поэтому их можно заменить равным по значению током
J
и ЭДС
E
соответствующих идеальных источников, т.к. параметры идеальных источников также являются константами
.
Тогда выражениям (1) и (2) можно поставить в соответствие электрические схемы рис. 3 а) и б).

Выражения (1) и (2) и соответствующие им схемы рис. 3 описывают один и тот же элемент электрической цепи, имеющий ВАХ, представленную на

. Поэтому оба варианта совершенно эквивалентны

и могут применяться в зависимости от целей и удобства конкретного представления.

В ИЭ сопротивление

r
и проводимость
g
называются соответственно внутренним сопротивлением и внутренней проводимостью

источника.

Из выражений (1) и (2) следует, что ток

I
на выходе ИЭ отличается от значения тока внутреннего источника
J
на величину тока
Ug
, ответвляющегося внутри ИЭ через проводимость
g
. Аналогично, напряжение
U
на выходе источника отличается от значения ЭДС внутреннего источника на величину падения напряжения
Ir
на внутреннем сопротивлении
r
. Поэтому, чем меньше внутреннее сопротивление ИЭ r, тем ближе его свойства к свойствам идеального источника


.
r®

0 ИЭ становится источником ЭДС, однако, в эквивалентной схеме с источником тока
g
= 1/r®
Ґ

, и
J
= E
/r
®
Ґ
. Отсюда следует, что при преобразовании источника ЭДС с конечными значениями параметров мы получим ИЭ с бесконечным значением тока. Идентичные рассуждения можно привести и для преобразования ИЭ с источником тока при
g®

0.

Таким образом, любой реальный источник электрической энергии, представленный, например, схемой а) рис. 3 можно преобразовать и представить эквивалентной схемой рис. 3 б) и наоборот. В то же время, идеальные источники

(источники ЭДС и тока) в принципе не могут быть преобразованы один в другой.

Параметры ИЭ

в схемах а) и б) связаны между собой следующими соотношениями:

E = Jg ; r
= 1/g
; J
= E
/r
; g
= 1/r

На практике параметры ИЭ определяют по координатам двух точек ВАХ, т.е. по значениям тока и падения напряжения на выходе источника в двух произвольных режимах (при любых двух значениях сопротивления нагрузки, подключенного к выходным зажимам ИЭ).

Пусть измерены значения токов и падений напряжения в нагрузке в режиме 1 и 2

. Тогда по этим параметрам можно определить параметры схем
следующим образом:

Вольт амперная характеристика идеального источника тока

Идеальным источником тока) называется активный элемент с двумя выводами (активный двухполюсник) величина тока, через который не зависит от величины приложенного к выводам напряжения. Графическое изображение источника постоянного тока показано на рис. 10 а, а изображение источника переменного тока показано на рис. 10 б. Вольтамперная характеристика (ВАХ) идеального источника тока показана на рис. 10 в.

Такая вольтамперная характеристика возможна только в том случае, если сопротивление внутренней структуры источника равно бесконечности.

На практике идеальных источников не существует. Это объясняется теми же причинами, что и в случае источником ЭДС (см. § 2.1.1).

Источник тока в котором учтено внутреннее сопротивление, называется реальным источником тока.

Электротехника связывает природу электричества со строением вещества и объясняет его движением свободных заряженных частиц под воздействием энергетического поля.

Для того чтобы электрический ток протекал по цепи и совершал работу, необходимо иметь источник энергии, совершающий преобразование в электричество:

механической энергии вращения роторов генераторов;

протекания химических процессов или реакций внутри гальванических приборов и аккумуляторов;

теплоты в терморегуляторах;

магнитных полей в магнитогидродинамических генераторах;

световой энергии в фотоэлементах.

Все они обладают различными характеристиками. Чтобы классифицировать и описать их параметры принято условное теоретическое разделение на источники:

Электрический ток в металлическом проводнике

Определение силы тока и электродвижущей силы в 18-м веке дали известные физики того времени.

Им считается идеальный источник, представляющий собой двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением. На него не влияет нагрузка сети, а внутреннее сопротивление у источника равно нулю.

На схемах он обычно обозначается кругом с буквой «Е» и стрелкой внутри, показывающей положительное направление ЭДС (в сторону увеличения внутреннего потенциала источника).

Схемы обозначения и вольт-амперные характеристики источников ЭДС

Теоретически на выводах у идеального источника напряжение не зависит от величины тока нагрузки и является постоянной величиной. Однако, это условная абстракция, которая не может быть осуществлена на практике. У реального источника при увеличении тока нагрузки значение напряжения на зажимах всегда уменьшается.

На графике видно, что ЭДС Е состоит из суммы падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника и нагрузке.

В действительности источниками напряжения работают различные химические и гальванические элементы, аккумуляторные батареи, электрические сети. Их разделяют на источники:

постоянного и переменного напряжения;

управляемые напряжением или током.

Ими называют двухполюсники, создающий ток, который является строго постоянной величиной и никак не зависит от значения сопротивления на подключенной нагрузке, а внутреннее сопротивление его приближается к бесконечности. Это тоже теоретическое допущение, которое на практике не может быть достигнуто.

Схемы обозначения и вольт-амперная характеристика источника тока

Для идеального источника тока напряжение на его клеммах и мощность зависят только от сопротивления подключенной внешней схемы. При этом с увеличением сопротивления они возрастают.

Реальный источник тока отличается от идеального значением внутреннего сопротивления.

Примерами источника тока могут служить:

Вторичные обмотки трансформаторов тока, подключенных в первичную схему нагрузки своей силовой обмоткой. Все вторичные цепи работают в режиме надежного шунтирования. Размыкать их нельзя — иначе возникнут перенапряжения в схеме.

Катушки индуктивности, по которым проходил ток в течение некоторого времени после снятия питания со схемы. Быстрое отключение индуктивной нагрузки (резкое возрастание сопротивления) может привести к пробою зазора.

Генератор тока, собранный на биполярных транзисторах, управляемый напряжением или током.

В различной литературе источники тока и напряжения могут обозначаться неодинаково.

Виды обозначений источников тока и напряжения на схемах

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью (обозначается буквой g, имеет размерность Ом – 1 или См, Сименс).

В линейных цепях сопротивление ветвей постоянно, определяется лишь физическими свойствами материала проводников и не зависит от источников, токов и напряжений в ветвях.

Если источники в цепи создают на своих выводах напряжения и токи, которые не изменяются во времени, цепь называется электрической цепью постоянного тока. В цепи постоянного тока сопротивление индуктивностей равно нулю, сопротивление конденсаторов бесконечно велико.

Далее будут рассмотрены линейные цепи постоянного тока.

2. ИСТОЧНИКИ ЭДС И ИСТОЧНИКИ ТОКА

ЭДС – это максимальное напряжение, которое могут создать сторонние силы на выводах источника при отсутствии в цепи тока. В качестве сторонних сил могут выступать, например, химические реакции в гальванической батарее или момент на валу электрической машины, работающей в режиме генератора.

Для удобства анализа источники электрической энергии представляют либо с помощью идеального источника ЭДС, либо с помощью идеального источника тока. Идеальный источник ЭДС и идеальный источник тока называют также источниками бесконечно большой мощности.

На Рис. 2.1 а показана вольт-амперная характеристика идеального источника ЭДС. Этот источник отличается тем, что напряжение на его выводах равно значению ЭДС независимо от тока нагрузки. На Рис. 2.1 б показана вольт-амперная характеристика идеального источника тока. Он сохраняет постоянство тока вне зависимости от напряжения на своих выводах.

Если к данным вольт-амперным характеристикам применить закон Ома (см. формулу (1.1))

,

можно сделать вывод, что сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю, а сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.

Реальный источник электрической энергии обладает конечным внутренним сопротивлением, его вольт-амперная характеристика показана на Рис. 2.2 и может быть описана выражением:

(2.1)

где – внутреннее сопротивление источника;

– напряжение холостого хода источника.

Когда источник отключен от нагрузки, на его зажимах существует напряжение холостого хода , равное ЭДС источника. Если соединить накоротко зажимы источника, напряжение на зажимах будет равно нулю, а ток между зажимами будет равен току короткого замыкания .

Сравнивая вольт-амперные характеристики идеальных источников и реального источника, можно заключить, что реальный источник можно смоделировать либо с помощью эквивалентного идеального источника ЭДС и последовательно включенного внутреннего сопротивления, либо с помощью эквивалентного идеального источника тока и параллельно включенного внутреннего сопротивления (Рис. 2.3).

Внутреннее сопротивление реального источника вычисляется как

.

ЭДС эквивалентного источника ЭДС равна напряжению холостого хода реального источника.

Ток эквивалентного источника тока равен току короткого замыкания реального источника.

ЭДС эквивалентного источника ЭДС и ток эквивалентного источника тока связаны соотношением:

(2.2)

Это соотношение говорит о том, что любой источник ЭДС с последовательно включенным сопротивлением может быть заменен источником тока с параллельно включенным таким же сопротивлением и наоборот.

Какой из двух эквивалентных замен воспользоваться, совершенно безразлично, и определяется лишь удобством расчета в каждом конкретном случае.

Заметим, что ЭДС идеального источника ЭДС всегда направлена от меньшего потенциала к большему, а ток идеального источника тока всегда направлен в ту же сторону, что и ток реального источника.

3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПИ

Для упрощения расчетов электрическую цепь можно преобразовывать, уменьшая количество ветвей и узлов. При этом необходимо помнить, что после расчета преобразованной цепи следует выполнить обратное преобразование, чтобы вернуться к исходной цепи.

Любые преобразования цепей должны быть эквивалентными, то есть преобразование какого-либо участка цепи не должно изменять токораспределения в непреобразованной части схемы. А это возможно лишь тогда, когда в процессе преобразования потенциалы узлов в непреобразованной части схемы и токи, подтекающие извне к преобразованному участку, сохраняются неизменными.

Простейшими преобразованиями электрической цепи являются свертки последовательно-параллельных соединений элементов цепи.

При последовательном соединении элементов конец предыдущего соединяется с началом последующего (Рис. 3.1). Главный признак последовательного соединения – один и тот же ток в каждом из элементов.

Если к последовательному соединению элементов применить закон Ома (1.1), можно заключить, что напряжения на элементах распределяются прямо пропорционально сопротивлениям, а общее сопротивление последовательного соединения равно сумме сопротивлений элементов:

(3.1)

Итак, если на участке цепи несколько элементов соединены последовательно, они могут быть заменены одним эквивалентным элементом, сопротивление которого равно сумме сопротивлений отдельных элементов. ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ СКЛАДЫВАЮТСЯ!

При параллельном соединении элементов начала всех элементов соединены в один узел, а концы всех элементов соединены в другой узел (Рис. 3.2).

Главный признак параллельного соединения – одно и то же напряжение на каждом из элементов.

Если на участке цепи несколько элементов соединены параллельно, они могут быть заменены одним эквивалентным элементом, проводимость которого равна сумме проводимостей отдельных элементов. ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ СКЛАДЫВАЮТСЯ ПРОВОДИ­МОСТИ!

(3.2)

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 266
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 602
• БГУ 153
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 962
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 119
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1967
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 300
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 409
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 497
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 130
• ИжГТУ 143
• КемГППК 171
• КемГУ 507
• КГМТУ 269
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2909
• КрасГАУ 370
• КрасГМУ 630
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 139
• КубГУ 107
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 367
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 330
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 636
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 454
• НИУ МЭИ 641
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 212
• НУК им. Макарова 542
• НВ 777
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1992
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 301
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 119
• РАНХиГС 186
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 243
• РГГМУ 118
• РГПУ им. Герцена 124
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 122
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 130
• СПбГАСУ 318
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 147
• СПбГПУ 1598
• СПбГТИ (ТУ) 292
• СПбГТУРП 235
• СПбГУ 582
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 193
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1655
• СибГТУ 946
• СГУПС 1513
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2423
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 324
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 306

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Разница между ЭДС и напряжением (со сравнительной таблицей)

Одно из основных различий между ЭДС и напряжением состоит в том, что ЭДС — это энергия, подводимая к заряду, тогда как напряжение — это энергия, необходимая для перемещения единичного заряда из одной точки в другую. Другие различия между ними объясняются ниже в сравнительной таблице.

Содержание: ЭДС против напряжения

1. Таблица сравнения
2. Определение
3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Определение напряжения

Напряжение определяется как энергия, необходимая для перемещения единичного заряда из одной точки в другую.Оно измеряется в вольтах и ​​обозначается символом V. Напряжение вызывается электрическим и магнитным полями.

Напряжение возникает между концами (т. Е. Катодом и анодом) источника. Потенциал положительной конечной точки источника выше, чем отрицательной точки. Когда на пассивном элементе возникает напряжение, это называется падением напряжения. Сумма падений напряжения в цепи равна ЭДС согласно закону Кирхгофа.

Определение ЭМП

Подача энергии от источника к каждому кулону заряда называется ЭДС.Другими словами, это подача энергии некоторым активным источником, таким как аккумулятор, для единичного кулоновского заряда. ЭДС означает электродвижущую силу. Он измеряется в вольтах и ​​обозначается символом ε.

Электродвижущая сила вышеуказанной цепи представлена ​​формулой где, r — внутреннее сопротивление цепи.
R — Внешний резистан цепи.
E — электродвижущая сила.
I — ток

Ключевые различия между ЭДС и напряжением

1. ЭДС — это мера подачи энергии на каждый кулон заряда, тогда как напряжение — это энергия, используемая одним кулоном заряда для перемещения из одной точки в другую.
2. ЭДС представлена ​​буквой ε, тогда как символическое представление напряжения — V.
3. ЭДС измеряется между конечной точкой источника, когда через него не течет ток, а напряжение измеряется между любыми двумя точками замкнутой цепи.
4. ЭДС создается электрохимическим элементом, динамо-машиной, фотодиодами и т. Д., А напряжение создается электрическим и магнитным полями.

Вольт — это единица СИ как для ЭДС, так и для напряжения.

Разница между ЭДС и разницей потенциалов

ЭДС против разности потенциалов

ЭДС (электродвижущая сила) — это разность потенциалов между выводами батареи, когда ток не течет через внешнюю цепь, когда цепь разомкнута. Разница потенциалов — это напряжение на клеммах батареи, когда от нее подается ток на внешнее устройство.

Сейчас!
Узнаем подробно об электродвижущей силе (ЭДС) и разности потенциалов (pd).

Если вы хотите узнать разницу между ЭДС и разностью потенциалов, то вы попали в нужное место. Итак, продолжайте читать несколько минут.

Что такое электродвижущая сила?

Электродвижущая сила E источника — это энергия, переданная элементу единичному заряду.
Когда источник электроэнергии подключен к сопротивлению R, он поддерживает постоянный ток через сопротивление. Аккумулятор заставляет положительный заряд течь во внешнюю цепь.

Предположим, что заряд Δq прошел через цепь за время Δt. Этот заряд входит в ячейку с ее более низким потенциалом (отрицательный вывод) и уходит с его положительного конца (положительный вывод), тогда источник должен выполнять работу ΔW над зарядом Δq, передавая его на положительный вывод, который находится под более высоким потенциалом.
Таким образом, ЭДС источника определяется как «энергия, передаваемая элементом на единицу заряда».

E = Энергия на единицу заряда

или

E = ΔW / Δq

Указанное выше соотношение является формулой электродвижущей силы.Единица измерения ЭДС в системе СИ — джоуль / кулон, равная вольту.

Что такое потенциальная разница в физике?

Разность потенциалов в двух точках проводника вызывает рассеяние электрической энергии в другие формы энергии по мере прохождения зарядов по цепи.
Когда один конец A проводника подсоединяется к положительной клемме, а другой конец B — к отрицательной клемме батареи, тогда потенциал на A становится выше, чем потенциал на B.

Это вызывает разность потенциалов между двумя точками проводника. Течение тока продолжается до тех пор, пока существует разность потенциалов. Агент, который обеспечивает разность потенциалов для постоянного протекания тока по медному проводу, — это аккумулятор. Поскольку ток течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу через проводник, электрическая энергия (из-за тока) преобразуется в другие формы (тепло и свет и т. Д.).

Когда ток течет по проводнику, он испытывает сопротивление в проводнике из-за столкновения с атомом проводника.Эта энергия, поставляемая батареей, используется для преодоления этого сопротивления и рассеивается в виде тепла и других форм энергии. Рассеяние этой энергии объясняется разностью потенциалов на двух концах лампочки.

Разница между электродвижущей силой и разностью потенциалов

ЭДС против разницы потенциалов (видео)

Связанные темы

Внешние ссылки

• http: // www.разница между.net/science/difference-between-electromotive-force-emf-and-potential-difference/

Разница между ЭДС и напряжением (с таблицей)

ЭДС равна разности потенциалов между двумя полюсами при отсутствии тока в цепи.

Напряжение — это энергия, необходимая для передачи электрического заряда от одного конца цепи к другому, деленная на величину заряда. Таким образом, хотя ЭДС и напряжение неразрывно связаны, они также существенно различаются.

ЭДС и напряжение

Разница между ЭДС и напряжением заключается в том, что ЭДС — это мера напряжения, которое создается в электрическом источнике. Это энергия, обеспечиваемая ячейкой на единицу кулоновского заряда, проходящего через ячейку. Напряжение, с другой стороны, представляет собой разницу в потенциальной энергии между двумя точками в цепи.

Таблица сравнения между ЭДС и напряжением

Что такое ЭДС?

ЭДС — это сокращение от электродвижущей силы, которая определяется как напряжение, создаваемое в электрическом элементе. Энергия преобразуется из одной формы в другую в генераторе или батарее. Для этого одна клемма генератора или батареи заряжается положительно, а другая — отрицательно.

Работа, выполненная на единицу заряда, обозначается ЭДС. ЭДС — это энергия, выделяемая элементом или батареей на единицу кулонов заряда, проходящего через них. Когда по цепи не течет ток, ЭДС равна разности потенциалов между двумя клеммами. Вольт — единица измерения ЭДС. Символ ЭДС — ε.

Есть несколько альтернативных формул для расчета ЭДС.

1. ε = V + Ir
2. В используется для обозначения напряжения ячейки
3. I используется для обозначения тока, протекающего по цепи
4. r используется для обозначения внутреннего сопротивления ячейки
5. и ε используется для обозначения ЭДС

Другая формула, используемая для определения ЭДС:

• ε = E / Q , где
• ε означает ЭДС
• E означает энергию в Джоулях
• Q означает заряд в кулон

Формулу можно изменить с учетом внутреннего сопротивления ячейки.Затем мы выводим другой метод расчета ЭДС:

• Ε = I (R + r)
• ε означает ЭДС
• I означает ток, протекающий по цепи
• R означает сопротивление, предлагаемое цепью
• R означает внутреннее сопротивление ячейки.

Что такое напряжение?

Напряжение определяется как количество потенциальной энергии, протекающей между двумя точками в цепи. Он также определяется как количество потенциальной энергии, доступной на единицу заряда.

Напряжение также можно определить как давление, необходимое для проталкивания единицы электрического заряда через проводящий контур в цепи. Это работа по перемещению единичного заряда из одной точки цепи в другую.

Единица измерения напряжения такая же, как и для ЭДС. Названная в честь итальянского ученого Алессандро Вольта, эта единица измерения используется как для ЭДС, так и для напряжения. Считается, что Вольта открыл первую электронную батарею.

Таким образом, напряжение обозначается в уравнениях как «V».Напряжение — это продукт электрического и магнитного полей. Закон Ома используется для расчета падения напряжения для каждого резистора. Общие символы для напряжения включают V, ∆V, U, ∆U.

Формула для расчета напряжения:

V = I + R , где

• V означает напряжение
• I означает ток, протекающий по цепи
• R означает сопротивление

Основные различия между ЭДС и ЭДС Напряжение

1. Основное различие между ЭДС и напряжением состоит в том, что первое представляет напряжение внутри каждого электрического источника, а второе — разность потенциалов между двумя заданными точками.
2. Интенсивность ЭМП постоянно поддерживается. Интенсивность заряда напряжения может колебаться. Таким образом, напряжение не имеет постоянной интенсивности.
3. Третье различие между ними может быть обозначено с точки зрения инструмента измерения, используемого для каждого из них. ЭДС измеряется с помощью измерителя ЭДС, а напряжение измеряется вольтметром.
4. Источники каждого также предлагают другое отличие. Источники ЭМП включают динамо-машины, электромагнитные элементы, солнечные элементы и т. Д. Напряжение создается электрическими и магнитными полями.
5. Еще одно заметное различие между ЭДС и напряжением заключается в силовом режиме. ЭДС — это операция кулоновской силы, а напряжение — некулоновская операция.
6. В то время как ЭДС можно измерить между двумя клеммами, когда через элемент не течет ток, можно измерить напряжение между любыми заданными двумя точками. Это существенная разница между ЭДС и напряжением.
7. Еще одним интересным отличием является их причинно-следственная связь. ЭДС является причиной напряжения, а напряжение является побочным продуктом ЭДС.

Заключение

Есть несколько существенных различий между ЭДС и напряжением, которые сильно отличают одно понятие от другого. Они различаются по формулам, интенсивности, измерительным устройствам, действию силы, а также источникам.

В то время как ЭДС обозначает меру разности потенциалов между двумя выводами ячейки, когда через нее не течет ток. Напряжение — это мера разности потенциалов между двумя заданными точками при протекании тока через ячейку.Первый поддерживает постоянную интенсивность, а второй может колебаться.

Солнечные элементы, электрические генераторы и электрохимические элементы являются источниками ЭДС, а напряжение создается электрическим или магнитным полем. Хотя обе эти концепции тесно связаны с электрическими цепями и током, они существенно отличаются.

Список литературы

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7275191/
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57096/

Источники электродвижущей силы (ЭДС)

Электроэнергия

Текущее электричество определяется как электрический заряд в движении. Поток тока состоит из потока отрицательных зарядов электронов от атома к атому, как показано на рисунке , рис. 1 .

Рисунок 1 Текущее электричество.

Внешняя сила, которая вызывает поток электронов, называется электродвижущей силой (ЭДС) или напряжением , которое подается батареей.Отрицательная клемма батареи имеет избыток электронов, а положительная клемма имеет недостаток электронов. Поскольку на плюсовой клемме батареи не хватает электронов, она притягивает электроны из проводника. Точно так же отрицательный вывод с избытком электронов отталкивает электроны в проводник.

Классификация электрического тока

Текущее электричество подразделяется на постоянный ток (DC) или переменный ток (AC) в зависимости от источника напряжения.

Напряжение постоянного тока создает поток электронов только в одном направлении. Напряжение переменного тока создает поток электронов, который изменяется как по направлению, так и по величине.

Типичные символы и формы сигналов для источников постоянного и переменного напряжения показаны на Рис. 2 . Батарея является обычным источником постоянного напряжения, а электрическая розетка — наиболее распространенным источником переменного напряжения.

Все источники напряжения имеют общую характеристику избытка электронов на одном выводе и недостатка на другом выводе.Это приводит к разнице электрического потенциала между двумя выводами.

Рисунок 2 Электричество постоянного и переменного тока.

Идентификация полярности (+ или -) — это один из способов отличить источник напряжения. Полярность можно определить в цепях постоянного тока, но в цепях переменного тока ток постоянно меняет направление; следовательно, полярность не может быть идентифицирована.

Источники электродвижущей силы

Для движения электронов должен быть источник электродвижущей силы (ЭДС) или напряжения.Этот источник напряжения может быть получен из множества различных источников первичной энергии. Эти первичные источники поставляют энергию в одной форме, которая затем преобразуется в электрическую.

Первичные источники электродвижущей силы включают трение, свет, химические реакции, тепло, давление и механико-магнитное действие.

Свет

Солнечная фотоэлектрическая система питания преобразует солнечный свет непосредственно в электрическую энергию с помощью солнечных или фотоэлектрических (PV) элементов. Они сделаны из полупроводникового светочувствительного материала, который делает доступными электроны при воздействии световой энергии ( Рисунок 3 ).

Солнечные элементы работают на фотоэлектрическом эффекте, который возникает, когда свет, падающий на двухслойный полупроводниковый материал, создает постоянное напряжение между двумя слоями. Выходное напряжение прямо пропорционально количеству световой энергии, падающей на поверхность элемента. Один из лучших солнечных элементов — кремниевый.

Один элемент может производить до 400 мВ (милливольт) с током в миллиамперном диапазоне и может использоваться при создании более крупных солнечных панелей.Малогабаритные солнечные элементы часто используются в качестве датчиков в системах автоматического управления и для питания электронных устройств, таких как калькуляторы.

Рисунок 3 Производство электроэнергии из солнечного света.

Солнечный модуль или панель состоит из солнечных элементов, электрически соединенных между собой и инкапсулированных, как показано на рис. 4 . Солнечные панели обычно имеют лист стекла на стороне, обращенной к солнцу, и полупрозрачный полимерный барьер, позволяющий проходить свету, защищая полупроводник от дождя, снега и града.Солнечные панели можно сгруппировать вместе, чтобы сформировать массив, способный передавать большие объемы электроэнергии.

Рисунок 4 Солнечный модуль или панель.

A Солнечная система с привязкой к сети соединяет вашу солнечную энергосистему с электросетью. Это позволяет вам отправлять любую излишнюю мощность, которую вы производите, обратно в электрическую компанию по плану, известному как чистые измерения.

Ночью или в пасмурные дни вы просто возвращаетесь к покупке электроэнергии у коммунальной компании.При установке этого типа солнечной системы вырабатываемая вами электроэнергия либо компенсирует ваше использование, либо, если вы производите больше, чем потребляете, возвращается в электрическую сеть, пополняя ваш счет за коммунальные услуги.

Следует помнить один ключевой момент: фотоэлектрическая система, подключенная к сети, должна быть отключена при отключении электроэнергии от коммунальной компании. Это в первую очередь требование безопасности, чтобы гарантировать, что мощность не будет подаваться обратно в сеть, пока обслуживающий персонал восстанавливает ее.

На рисунке 5 показаны части типичной сетевой фотоэлектрической системы.В этих системах используются солнечные модули вместе с преобразователем постоянного тока в переменный. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный и синхронизирует мощность, вырабатываемую солнечными модулями, с электричеством, поступающим от коммунальной компании.

Операция проста. Когда солнце светит, солнечная батарея вырабатывает постоянное напряжение. Инвертор автоматически подключается к электросети и подает в сеть переменный ток.

Рисунок 5 Фотоэлектрическая система с привязкой к сети.

Автономные фотоэлектрические солнечные системы используются в тех случаях, когда инженерные сети недоступны, нежелательны или слишком дороги для прокладки.В автономных солнечных системах солнечные панели используются для производства электроэнергии постоянного тока, которая затем хранится в аккумуляторном блоке (, рис. 6, ).

Инвертор преобразует мощность постоянного тока, хранящуюся в батареях, в мощность переменного тока, которая используется в жилых или коммерческих учреждениях. Обычно автономные системы включают в себя резервный генератор энергии для зарядки батарей, если они становятся слишком низкими, и контроллер заряда для регулирования мощности, поступающей от фотоэлектрической панели в аккумуляторную батарею.

Рисунок 6 Автономная фотоэлектрическая система.

Химическая реакция

Батарея или гальванический элемент преобразует химическую энергию непосредственно в электрическую ( Рисунок 7 ). По сути, батарея состоит из двух электродов и раствора электролита. Один электрод подключается к (+) или положительной клемме, а другой — к (-) или отрицательной клемме.

Рисунок 7 Аккумулятор преобразует химическую энергию непосредственно в электрическую.

Когда аккумулятор подключается к замкнутой электрической цепи, химическая энергия преобразуется в электрическую. Химическое воздействие внутри ячейки заставляет раствор электролита реагировать с двумя электродами. В результате электроны переносятся с одного электрода на другой. Это создает положительный заряд на электроде, который теряет электроны, и отрицательный заряд на электроде, который получает электроны. Хотя аккумулятор является популярным портативным источником постоянного тока низкого напряжения, его относительно высокая стоимость энергии ограничивает возможности его применения.

Тепло

Тепловая энергия может быть напрямую преобразована в электрическую с помощью устройства, называемого термопарой. Термопары работают по принципу, согласно которому при соединении двух разнородных металлов будет генерироваться предсказуемое постоянное напряжение, которое связано с разницей температур между горячим и холодным спаями (, рис. 8, ).

При нагревании горячего спая электроны перемещаются от одного металла к другому, создавая отрицательный заряд на одном и положительный — на другом.Термопара часто используется в качестве датчика температуры для устройств измерения температуры. Вольтметр , откалиброванный в градусах, подключен к выводам внешней термопары для индикации температуры.

Рисунок 8 Термопара преобразует тепловую энергию в электрическую.

Пьезоэлектрический эффект

Пьезоэлектрическое вещество — это вещество, которое производит электрический заряд при приложении механического давления. Некоторые кристаллы, например кварц, являются пьезоэлектрическими.Это означает, что при сжатии или ударе они генерируют электрический заряд.

Одним из распространенных применений пьезоэлектричества является пьезоэлектрический газовый воспламенитель, показанный на Рис. 9 . Когда вы нажимаете кнопку, от поверхности пьезокристалла поднимается небольшой пружинный молоток. Когда молот достигает вершины, он ударяет по кристаллу, создавая высокое напряжение. Это напряжение достаточно высокое, чтобы вызвать искру, воспламеняющую газ. Пьезоэлектрические воспламенители используются в большинстве газовых печей и плит.

Рисунок 9 Пьезоэлектрический газовый запальник.

Механико-магнитный

Большая часть потребляемой нами электроэнергии производится с помощью электрического генератора , который преобразует магнитно-механическую энергию в электрическую. Основные компоненты и принцип работы генератора переменного тока показаны на рисунке 10.

Когда якорь вращается в магнитном поле, в обмотке якоря индуцируется напряжение. К якорю прикреплены контактные кольца, которые вращаются вместе с ним.Угольные щетки скользят по контактным кольцам, проводя ток от якоря.

Якорь — это любое количество проводящих проводов, скрученных в петли, которые вращаются под действием магнитного поля. Для простоты показан один цикл. Хотя этот генератор вырабатывает электричество переменного тока, он может быть разработан для выработки электричества переменного или постоянного тока.

Рисунок 10 Генератор переменного тока.

Каждый генератор должен приводиться в действие турбиной, дизельным двигателем или какой-либо другой машиной, вырабатывающей механическую энергию.Первичный двигатель — это термин, используемый для обозначения механического устройства, приводящего в действие генератор.

Чтобы получить больше электроэнергии от генератора, первичный двигатель должен подавать больше механической энергии. Например, ветряные генераторы устанавливаются в местах с сильным продолжительным ветром ( Рисунок 11 ). Ветер толкает лопасти вентилятора ветряной турбины, вращая вентилятор и вал, который приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество. Электричество либо используется, либо хранится в батареях.

Рисунок 11 Ветрогенератор.

Контрольные вопросы

1. Определите электрический ток .
2. Какая внешняя сила вызывает поток электронов?
3. В каком направлении текут электроны относительно полярности приложенного напряжения?
4. Сравните электрический ток в цепи постоянного и переменного тока.
5. Почему полярность обычно определяется на источниках постоянного, а не переменного напряжения?
6. Как фотоэлектрический элемент вырабатывает электричество?
7. Сравните работу сетевых и автономных фотоэлектрических солнечных систем.
8. Какова функция инвертора в солнечной энергетической системе?
9. Назовите три основных компонента батареи.
10. Как термопара вырабатывает электричество?
11. Как пьезоэлектрическое вещество производит электричество?
12. Как электрогенератор производит электричество?
13. Какой тип первичного двигателя используется в составе ветряного генератора?

Ответы

1. Электрический ток — это поток электронов.
2. Внешняя сила, вызывающая поток электронов, называется электродвижущей силой или напряжением.
3. Электроны текут с отрицательной полярности на положительную.
4. В цепи постоянного тока ток течет только в одном направлении. В цепи переменного тока ток меняет направление.
5. Полярность обычно определяется в цепи постоянного тока, потому что она не меняется. Полярность в цепи переменного тока обычно не определяется, потому что она постоянно меняется.
6. Фотоэлектрический элемент вырабатывает электричество путем преобразования световой энергии в постоянное напряжение.
7. ФЭ-система, подключенная к сети, подключена к электросети и позволяет продавать энергию обратно электроэнергетической компании. Внесетевые фотоэлектрические системы работают отдельно от линий электроснабжения.
8. Инвертор преобразует постоянное напряжение системы в переменный ток, необходимый для работы системы или подключения к линиям энергоснабжения.
9. Батарея состоит из двух электродов и раствора электролита.
10. Термопара вырабатывает электричество постоянного тока из тепловой энергии, когда существует разница температур между двумя термопарами (которые представляют собой соединение двух разнородных металлов.)
11. Пьезоэлектрическое вещество производит электричество постоянного тока путем преобразования механической силы в электричество.
12. Электрический генератор вырабатывает электричество из механической энергии, которая вызывает вращение катушек проводов через магнитное поле, которое создает ток в катушках.
13. Основным двигателем ветрогенератора является ветер.

Электродвижущая сила, ЭДС и разность потенциалов »Электроника

Электродвижущая сила, ЭДС и разность потенциалов — это термины, связанные с электрическим потенциалом, и оба измеряются в вольтах, но они имеют большие различия в том, что они собой представляют.

Напряжение включает:
Что такое напряжение
Электрическое поле
Делитель напряжения / потенциала
Электродвижущая сила

Может возникнуть путаница между электродвижущей силой, ЭДС и напряжением или разностью потенциалов, PD, в какой-либо точке электрической или электронной схемы.

И ЭДС, и разность потенциалов измеряются в вольтах, но эти два параметра сильно отличаются друг от друга. Эти различия могут быть важны в некоторых аспектах проектирования электрических и электронных схем

.

Это помогает понять, что это такое, чтобы уменьшить путаницу и использовать правильные термины и терминологию там, где это необходимо.

Что такое электродвижущая сила, ЭДС

Это помогает определить, что такое электродвижущая сила, прежде чем смотреть дальше.

Определение электродвижущей силы:

Электродвижущая сила определяется как характеристика любого источника энергии, способного приводить электрический заряд в движение по цепи — это сила в источнике напряжения, которая управляет током в цепи. В международной метрической системе это сокращенно E, но также широко используется аббревиатура EMF.

Из этого видно, что ЭДС — это напряжение в источнике, которое обеспечивает движущую силу для проталкивания тока по цепи. Электродвижущая сила — это основная электрическая сила, которая фактически управляет током в цепи.

Что такое разность потенциалов

Разность потенциалов в любой точке электрической или электронной цепи — это напряжение в любой данной точке по отношению к другой точке в цепи.

Можно получить более строгое определение разности потенциалов, и хотя существует много определений разности потенциалов, приведенное ниже может дать хорошее представление.

Определение разницы потенциалов:

Разность потенциалов между двумя точками в электрической или электронной цепи представляет собой работу или энергию, высвобождаемую при передаче единичного количества электричества из одной точки в другую.

Фактически, разность потенциалов — это разность электрических потенциалов между двумя точками. Энергия высвобождается, когда заряд перемещается из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом.Часто это происходит в виде тепла. Возьмем, к примеру, ток, протекающий через резистор, при котором выделяется некоторое количество тепла, когда ток течет от точки с более высоким потенциалом к ​​точке с более низким потенциалом.

Это означает, что потенциал — это напряжение в данной точке цепи, а не источник силы, перемещающей его по цепи.

Ключевой момент, о котором следует помнить, это то, что ЭДС является причиной, то есть движущей силой, тогда как разность потенциалов является результатом ЭДС.

Пример ЭДС и ПД

Чтобы объяснить разницу между ЭДС и ЧР, возьмем пример простой батареи, используемой для питания цепи. Обычно на внешней упаковке самой батареи указывается напряжение: часто 1,5 В для одноэлементных щелочных элементов и т.п. Однако обнаружено, что, когда батарея используется, ее напряжение будет падать, особенно когда применяются большие нагрузки, и когда она становится старше и использовалась. Даже если элемент или батарея новые, при подаче тока будет наблюдаться некоторое падение напряжения.Причина этого в том, что внутри клетки есть некоторое сопротивление.

Отсюда можно определить ЭДС как управляющий потенциал в любом электрическом или электронном источнике независимо от любого внутреннего сопротивления. Фактически это напряжение на выходе источника, то есть батареи и т. Д., Когда оно измеряется с очень высоким импедансом и без нагрузки. Это внутреннее напряжение ячейки.

Напряжение и электродвижущая сила, ЭДС

Разность потенциалов в любой точке — это фактический потенциал, видимый в любой данной точке цепи.Это не зависит от отсутствия нагрузки. Фактически, ЭДС или источник и разность потенциалов одинаковы, когда к источнику не приложена нагрузка. При приложении нагрузки разность потенциалов будет падать, но ЭДС останется прежней.

Краткое описание сходств и различий между EMF и PD

Стоит свести в таблицу основные различия между электродвижущей силой и разностью потенциалов, поскольку это подчеркивает сходства и различия.

ЭДС и разность потенциалов имеют много общего, но они также имеют некоторые существенные различия.По сути, ЭДС является движущей силой в цепи, тогда как разность потенциалов является результатом ЭДС в цепи, к которой подключен источник.

Другие основные концепции электроники:
Напряжение
Текущий
Мощность
Сопротивление
Емкость
Индуктивность
Трансформеры
Децибел, дБ
Законы Кирхгофа
Q, добротность
Радиочастотный шум

Вернуться в меню «Основные понятия электроники». . .

Разница между напряжением и ЭДС?

Принципиальная разница между ЭДС и напряжением?

Что такое напряжение?

Необходимое количество энергии для перемещения единичного заряда из одной точки в другую известно как напряжение.Другими словами, напряжение определяется как разница между электрическими потенциалами. Он представлен символом заглавной буквы «V» и измеряется в вольтах, обозначается буквой «V» и измеряется вольтметром.

• Один вольт — это разность электрического положения, равная одному амперу тока, который рассеивает один ватт мощности между двумя токопроводящими точками.

Или

• Вольт — это разность потенциалов, которая перемещает один джоуль энергии на кулоновский заряд между двумя точками.

V = J / C = W / A… вольт

Где:

• V = напряжение в вольтах
• J = энергия в джоулях
• C = заряд в Колумбусе
• W = работа, выполненная в джоулей
• A = ток в амперах

Что такое ЭДС?

ЭДС или электродвижущая сила — это энергия, подаваемая на заряд аккумуляторной батареей. Другими словами, ЭДС создает и поддерживает напряжение внутри активной ячейки и подает энергию в джоулях на каждую единицу кулоновского заряда.Он обозначается буквой «ε», а единица измерения такая же, как напряжение, то есть вольт.

ЭДС — максимальная разность потенциалов между двумя точками батареи при отсутствии тока от источника в случае разомкнутой цепи. Короче говоря, ЭДС является причиной, а напряжение или разность потенциалов — следствием.

E или ε = W / Q … в вольтах

Где:

• E или ε = энергия электродвижущей силы в вольтах
• W = выполненная работа в джоулях
• Q = заряд в Колумбусе

Связанные Сообщение: Разница между реальной землей и виртуальной землей

Сравнительная таблица между напряжением и ЭДС.

Основные различия между ЭДС и напряжением

Ниже приведены основные различия между напряжением и ЭДС.

• Название EMF на первый взгляд подразумевает, что это сила, которая заставляет ток течь. Но это неверно, потому что это не сила, а энергия, поставляемая для зарядки некоторым активным устройством, например, аккумулятором.
• ЭДС поддерживает разность потенциалов (P.D или напряжение), в то время как разность потенциалов вызывает протекание тока.
• Когда мы говорим, что ЭДС устройства (например, элемента) составляет 2 В, это означает, что устройство передает энергию в 2 джоуля на каждый кулон заряда. Когда мы говорим, что разность потенциалов между точками A и B цепи (предположим, что точка A имеет более высокий потенциал) составляет 2 В, это означает, что каждый кулон заряда будет отдавать энергию в 2 джоуля при перемещении из точки A в B.

Похожие сообщения:

Разница между ЭДС и напряжением

Разница между ЭДС и напряжением заключается в том, что ЭДС — это разность потенциалов, измеренная на источнике питания без подключенной к нему нагрузки, тогда как напряжение — это разность потенциалов, измеренная между любыми двумя точками в цепи.Мы используем термин ЭДС, когда говорим о батареях, генераторах, трансформаторах и других источниках питания, тогда как термин напряжение используется, когда мы говорим о нагрузках, схемах и компонентах схем.

Разница между ЭДС и напряжением

ЭДС — это сокращение от электродвижущей силы, а напряжение — это мера разности потенциалов между двумя точками. Различить их может быть немного сложно. Чтобы лучше понять разницу между ЭДС и напряжением, давайте сравним их рядом.

ЭДС против напряжения

Важные моменты, о которых следует помнить

1. ЭДС или электродвижущая сила — это разность электрических потенциалов, создаваемая элементом или изменяющимся магнитным полем или элементами солнечной панели, тогда как напряжение — это разность потенциалов, измеренная в любых двух точках магнитного поля.
2. Единицы измерения ЭДС и напряжения в системе СИ одинаковы (вольты).
3. Величина ЭДС зависит от изменения магнитного поля, а напряжение зависит от величины тока и сопротивления.
4. Напряжение можно рассматривать как разность электрических состояний двух точек в электрическом поле, тогда как ЭДС — это сила, которая вызывает разницу в электрических состояниях.

Эксперимент, объясняющий электродвижущую силу

В следующем видео показано, как в катушке индуцируется ЭДС, как измерять напряжение на клемме аккумулятора и как ЭДС отличается от напряжения.

Сводка: электродвижущая сила в зависимости от напряжения

Очень важно понимать разницу между ЭДС и напряжением.