Источник ЭДС и источник тока в электрических цепях. Эдс источник тока

Источник эдс и источник тока — Мегаобучалка

Источник электродвижущей силы – источник электромагнитной энергии, характеризующихся электродвижущей силой и внутренним электрическим сопротивлением.

Часть схемы, обведенная на рис. 12 пунктиром, является источником ЭДС.

Направление действия ЭДС указывается от отрицательного зажима к положительному. Если к зажимам источника ЭДС присоединить приемник (нагрузить источник), то в цепи возникает ток. При этом напряжение (разность потенциалов) на зажимах 1 и 2 уже не будет равно ЭДС вследствие падения напряжения Uвн внутри источника энергии, т.е. на его внутреннем сопротивлении rвн:

 

т.е.

 

. (1.5)

 

 

Рис. 12 Источник ЭДС и его ВАХ

 

Зависимость напряжения источника от отдаваемого им тока называется внешней характеристикой источника или вольтамперной характеристикой элемента (рис.12).

Если и напряжение на зажимах источника, ЭДС убывает по линейному закону.

Кстати, направление действия напряжения принято обозначать от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом.

Источник ЭДС, внутреннее сопротивление которого равно нулю называют идеальным источником ЭДС. Вольтамперная характеристика идеального источника ЭДС проходит параллельно оси абсцисс.

Представленная на рис. 12 схема называется схемой замещения источника ЭДС.

Источник тока.

Источник тока – источник электромагнитной энергии, характеризующийся током в нем и внутренней проводимостью. На рис. 13 показана схема замещения источника тока.

.

 

 

Рис 13 Источник тока и его ВАХ

 

Напряжение на зажимах источника тока с учетом того, что , а , равно:

(1.2)

 

При неизменных параметрах источника тока ( , ) его ВАХ выражается прямой линией (рис. 13).

В режиме короткого замыкания (R=0) весь генерируемый ток проходит через цепь нагрузки, т.е.

В режиме холостого хода (R=¥) ток источника проходит через . При этом напряжение холостого хода равно:

.

 

Так как - мала, то , что является опасным, аварийным.

Чем меньше , тем больше , тем больше угол наклона ВАХ. Когда =0, ВАХ – вертикальная прямая. Такой источник тока, внутренняя проводимость которого равна нулю, называется идеальным источником тока.

Для идеального источника тока ток нагрузки постоянен, а напряжение на нагрузке равно и может быть сколь угодно большим. В связи с этим, идеальный источник тока является источником бесконечно большой мощности.

Источник ЭДС целесообразно заменять эквивалентным источником тока в том случае, если сопротивление нагрузки в цепи (усилитель электронный).

 

1.6. Основные режимы работы электрической цепи

При рассмотрении основных режимов работыэлектрической цепи используем её ВАХ.

Источники электрической энергии постоянного тока характеризуются э.д.с. Е и внутренним сопротивлением rвн, а приемники – величиной их сопротивления. Для получения ВАХ электрической цепи воспользуемся законом Ома для полной цепи, изображенной на рис. 14

, откуда .

 

Данное выражение определяет зависимость напряжением на зажимах источника э.д.с. и током нагрузки. При постоянных параметрах Е и rвнвольтамперная характеристика представляет собой прямую линию проходящую через точки Е и Iкз (рис. 14.). Такой источник э.д.с. называется линейным.

 

 

 

Рис.14 Источник ЭДС и его ВАХ

 

Рассмотрим различные режимы работы источника электрической энергии.

Режим холостого хода (х.х.) – такой режим, при котором потребитель отключен от источника. Поэтому внешнее сопротивление цепи бесконечно велико ( ), а величина тока в цепи равна нулю (I=0), падение напряжения внутри источника так же будет равно нулю ( ). Напряжение на зажимах источника U будет равно э.д.с. Е.

Вывод: чтобы измерить э.д.с. источника, необходимо провести режим холостого хода (оборвать внешнюю цепь), тогда вольтметр, подключенный к зажимам источника покажет э.д.с. источника.

Режим короткого замыкания (к.з.) – такой режим, при котором зажимы источника соединены проводником с весьма малым сопротивлением, величиной которого можно пренебречь. При этом сопротивление всей цепи равно внутреннему сопротивлению источника, а ток в цепи будет наибольшим .

Напряжение на зажимах источника при коротком замыкании

.

Вывод: в режиме короткого замыкания ток в цепи наибольший, а напряжение на зажимах равно нулю.

Режим короткого замыкания опасен для большинства источников, так как при этом происходит перегрев источника, что может вывести его из строя.

Нагрузочный режим

Зависимость напряжения на зажимах источника от тока нагрузки выражается формулой , где Е и rвн – величины постоянные.

Графически (рис. 12) эта зависимость представляет собой наклонную прямую линию. Отрезок ОЕ, который отсекает данная прямая на вертикальной оси, соответствует точке I=0 (х.х.). При этом, как было показано выше Uхх=Е.

По мере увеличения тока падение напряжения внутри источника (Irвн) увеличивается, а напряжение на зажимах уменьшается. В точке Iкз напряжение на зажимах источника равно нулю (U=0). Эта точка соответствует режиму короткого замыкания.

Пользуясь данным графиком, можно для любого значения тока нагрузки определить соответствующее значение напряжения на зажимах источника.

 

megaobuchalka.ru

Источник ЭДС и источник тока в электрических цепях

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

При расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением величины внутреннего сопротивления r0 заменяют расчетным эквивалентным источником ЭДС или источником тока.

Рис. 1.14

Источник ЭДС (рис. 1.14) имеет внутреннее сопротивление r0, равное внутреннему сопротивлению реального источника. Стрелка в кружке указывает направление возрастания потенциала внутри источника ЭДС.

Для данной цепи запишем соотношение по второму закону Кирхгофа

(1.10)

E=U+Ir0 или E=U−Ir0.

Эта зависимость напряжения U на зажимах реального источника от тока I определяется его вольт-амперной или внешней характеристикой (рис. 1.15). Уменьшение напряжения источника U при увеличении тока нагрузки I объясняется падением напряжения на его внутреннем сопротивлении r0.

Рис. 1.15	Рис. 1.16

У идеального источника ЭДС внутреннее сопротивление r0<<Rн (приближенно r0≈0). В этом случае его вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию (рис. 1.16), следовательно, напряжение U на его зажимах постоянно (U=E) и не зависит от величины сопротивления нагрузки Rн.

Рис. 1.17

Источник тока, заменяющий реальный источник электрической энергии, характеризуется неизменным по величине током Iк, равным току короткого замыкания источника ЭДС , и внутренним сопротивление r0, включенным параллельно (рис. 1.17).

Стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника. Для данной цепи запишем соотношение по первому закону Кирхгофа

Iк=I0+I; .

В этом случае вольт-амперная (внешняя) характеристика I(U) источника тока определится соотношением

(1.11)

I=Iк−I0=Iк−U/r0

и представлена на рис. 1.18.

Рис. 1.18	Рис. 1.19

Уменьшение тока нагрузки I при увеличении напряжения U на зажимах ab источника тока, объясняется увеличением тока I0, замыкающегося в цепи источника тока.

В идеальном источнике тока r0>>Rн. В этом случае можно считать, что при изменении сопротивления нагрузки Rн потребителя I0≈0, а I≈Iк. Тогда из выражения (1.11) следует, что вольт-амперная характеристика I(U) идеального источника тока представляет прямую линию, проведенную параллельно оси абсцисс на уровне I=Iк=E/r0 (рис. 1.19).

При сравнении внешних характеристик источника ЭДС (рис. 1.15) и источника тока (рис. 1.18) следует, что они одинаково реагируют на изменение величины сопротивления нагрузки. Покажем, что в обоих случаях ток I в нагрузке определяется одинаковым соотношением.

Ток в нагрузке Rн для схем источника ЭДС (рис. 1.14) и источника тока (рис. 1.17) одинаков и равен .

Для схемы (рис. 1.14) это следует из закона Ома, т.к. при последователь-ном соединении сопротивления r0 и Rн складываются. В схеме (рис. 1.17) ток распределяется обратно пропорционально сопротивлениям r0 и Rн двух параллельных ветвей. Ток в нагрузке Rн

,

т.е. совпадает по величине с током при подключении нагрузки к источнику ЭДС. Следовательно, схема источника тока (рис. 1.17) эквивалентна схеме источника ЭДС (рис. 1.14) в отношении энергии, выделяющейся в сопротивлении нагрузки Rн, но не эквивалентна ей в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника питания.

Каким из двух эквивалентных источников питания пользоваться, не играет существенной роли. Однако на практике, особенно при расчете электротехнических устройств, чаще используется в качестве источника питания источник ЭДС с внутренним сопротивлением r0 и величиной электродвижущей силы E.

В тех случаях, когда номинальное напряжение или номинальный ток и мощность источника электрической энергии оказываются недостаточными для питания потребителей, вместо одного используют несколько источников. Существуют два основных способа соединения источников питания: последовательное и параллельное.

Последовательное включение источников питания (источников ЭДС) применяется тогда, когда требуется создать напряжение требуемой величины, а рабочий ток в цепи меньше или равен номинальному току одного источника ЭДС (рис. 1.20).

Рис. 1.20

Для этой цепи на основании второго закона Кирхгофа можно записать

E1+E2+E3=I(r01+r02+r03+Rн),

откуда

.

Таким образом, электрическая цепь на рис. 1.20 может быть заменена цепью с эквивалентным источником питания (рис. 1.21), имеющим ЭДС Eэ и внутреннее сопротивление rэ.

Рис. 1.21

Рис. 1.22

При параллельном соединении источников (рис. 1.22) соединяются между собой положительные выводы всех источников, а также их отрицательные выводы. Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение U на выводах всех источников. Для электрической цепи на рис. 1.22 можно записать следующие уравнения:

I=I1+I2+I3; P=P1+P2+P3=UI1+UI2+UI3=UI.

Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность внешней цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников. Параллельное соединение источников применяется в первую очередь тогда, когда номинальные ток и мощность одного источника недостаточны для питания потребителей. На параллельную работу включают обычно источники с одинаковыми ЭДС, мощностями и внутренними сопротивлениями.

Читайте также:

lektsia.com

Источник ЭДС и источник тока в электрических цепях

При расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением величины внутреннего сопротивления r0 заменяют расчетным эквивалентным источником ЭДС или источником тока.

Рис. 1.14

Источник ЭДС (рис. 1.14) имеет внутреннее сопротивление r0, равное внутреннему сопротивлению реального источника. Стрелка в кружке указывает направление возрастания потенциала внутри источника ЭДС.

Для данной цепи запишем соотношение по второму закону Кирхгофа

(1.10)

E=U+Ir0 или E=U−Ir0.

Эта зависимость напряжения U на зажимах реального источника от тока I определяется его вольт-амперной или внешней характеристикой (рис. 1.15). Уменьшение напряжения источника U при увеличении тока нагрузки I объясняется падением напряжения на его внутреннем сопротивлении r0.

Рис. 1.15	Рис. 1.16

У идеального источника ЭДС внутреннее сопротивление r0<<Rн (приближенно r0≈0). В этом случае его вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию (рис. 1.16), следовательно, напряжение U на его зажимах постоянно (U=E) и не зависит от величины сопротивления нагрузки Rн.

Рис. 1.17

Источник тока, заменяющий реальный источник электрической энергии, характеризуется неизменным по величине током Iк, равным току короткого замыкания источника ЭДС , и внутренним сопротивление r0, включенным параллельно (рис. 1.17).

Стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника. Для данной цепи запишем соотношение по первому закону Кирхгофа

Iк=I0+I; .

В этом случае вольт-амперная (внешняя) характеристика I(U) источника тока определится соотношением

(1.11)

I=Iк−I0=Iк−U/r0

и представлена на рис. 1.18.

Рис. 1.18	Рис. 1.19

Уменьшение тока нагрузки I при увеличении напряжения U на зажимах ab источника тока, объясняется увеличением тока I0, замыкающегося в цепи источника тока.

В идеальном источнике тока r0>>Rн. В этом случае можно считать, что при изменении сопротивления нагрузки Rн потребителя I0≈0, а I≈Iк. Тогда из выражения (1.11) следует, что вольт-амперная характеристика I(U) идеального источника тока представляет прямую линию, проведенную параллельно оси абсцисс на уровне I=Iк=E/r0 (рис. 1.19).

При сравнении внешних характеристик источника ЭДС (рис. 1.15) и источника тока (рис. 1.18) следует, что они одинаково реагируют на изменение величины сопротивления нагрузки. Покажем, что в обоих случаях ток I в нагрузке определяется одинаковым соотношением.

Ток в нагрузке Rн для схем источника ЭДС (рис. 1.14) и источника тока (рис. 1.17) одинаков и равен .

Для схемы (рис. 1.14) это следует из закона Ома, т.к. при последователь-ном соединении сопротивления r0 и Rн складываются. В схеме (рис. 1.17) ток распределяется обратно пропорционально сопротивлениям r0 и Rн двух параллельных ветвей. Ток в нагрузке Rн

,

т.е. совпадает по величине с током при подключении нагрузки к источнику ЭДС. Следовательно, схема источника тока (рис. 1.17) эквивалентна схеме источника ЭДС (рис. 1.14) в отношении энергии, выделяющейся в сопротивлении нагрузки Rн, но не эквивалентна ей в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника питания.

Каким из двух эквивалентных источников питания пользоваться, не играет существенной роли. Однако на практике, особенно при расчете электротехнических устройств, чаще используется в качестве источника питания источник ЭДС с внутренним сопротивлением r0 и величиной электродвижущей силы E.

В тех случаях, когда номинальное напряжение или номинальный ток и мощность источника электрической энергии оказываются недостаточными для питания потребителей, вместо одного используют несколько источников. Существуют два основных способа соединения источников питания: последовательное и параллельное.

Последовательное включение источников питания (источников ЭДС) применяется тогда, когда требуется создать напряжение требуемой величины, а рабочий ток в цепи меньше или равен номинальному току одного источника ЭДС (рис. 1.20).

Рис. 1.20

Для этой цепи на основании второго закона Кирхгофа можно записать

E1+E2+E3=I(r01+r02+r03+Rн),

откуда

.

Таким образом, электрическая цепь на рис. 1.20 может быть заменена цепью с эквивалентным источником питания (рис. 1.21), имеющим ЭДС Eэ и внутреннее сопротивление rэ.

Рис. 1.21

Рис. 1.22

При параллельном соединении источников (рис. 1.22) соединяются между собой положительные выводы всех источников, а также их отрицательные выводы. Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение U на выводах всех источников. Для электрической цепи на рис. 1.22 можно записать следующие уравнения:

I=I1+I2+I3; P=P1+P2+P3=UI1+UI2+UI3=UI.

Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность внешней цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников. Параллельное соединение источников применяется в первую очередь тогда, когда номинальные ток и мощность одного источника недостаточны для питания потребителей. На параллельную работу включают обычно источники с одинаковыми ЭДС, мощностями и внутренними сопротивлениями.

Похожие статьи:

poznayka.org

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА ТОКА — Мегаобучалка

КОМПЕНСАЦИОННЫМ МЕТОДОМ

 

Цель работы: ознакомиться с компенсационным методом измерения ЭДС.

Приборы и принадлежности: нормальный элемент с ЭДС eN, исследуемый источник eх, вспомогательная батарея e, потенциометр ПП-63, проводники, гальванометр Г (eN, eи Г часто вмонтированы в потенциометр), делитель напряжения, ключ.

 

Сведения из теории

 

Если на концах проводника сопротивлением R (рис. 5.1,а) имеется разность потенциалов j1 - j2, то по проводнику течет ток. Чтобы ток некоторое время был неизменным, разность потенциалов в течение этого времени надо поддерживать постоянной. Это значит, что положительные заряды, приходящие в точку 2, необходимо каким-то образом перемещать обратно в точку 1, где потенциалj1>j2. Силы электрического поля сделать этого не могут, так как они направлены в сторону меньшего потенциала. Следовательно, работу по перемещению положительных зарядов из точки 2 в точку 1 могут совершать только силы неэлектрического происхождения (например, механические силы, силы химической природы и т. д.). Эти силы называютсясторонними.

Рис. 5.1 Рис.5.2

 

Указанную работу практически выполняют источники тока, включаемые в цепь (рис. 5.1, б). Именно сторонние силы источника и перемещают положительные заряды от меньшего потенциала (клемма “–”) к большему (клемма “+”).

Важной характеристикой, связанной с работой сторонних сил источника тока, является величина, называемая электродвижущей силой. ЭДС источника численно равна работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единицы положительного заряда с клеммы “–” на клемму “+” внутри источника. Нужно, однако, иметь в виду, что хотя заряды по внешней цепи перемещаются под влиянием электрического поля, само поле (разность потенциалов на внешнем участке) и создается за счет работы сторонних сил. Чем больше ЭДС источника, тем большую работу может совершить ток в цепи этого источника.

ЭДС источника измеряется в вольтах и совпадает с разностью потенциалов на клеммах источника при разомкнутой цепи. Действительно, запишем закон Ома для замкнутой цепи (см. рис.5.1, б)

и для участка цепи

.

Сравнивая эти формулы, получим

.

Отсюда следует, что, когда по цепи течет ток, разность потенциалов между полюсами источника меньше его ЭДС. При разомкнутой цепи (R ® ¥) e = j1 - j2 .

Одним из простых и надежных методов измерения ЭДС является так называемый компенсационныйметод. Электрическая цепь реализации этого метода изображена на рис. 5.2, где eх - источник с неизвестной ЭДС, eN - нормальный элемент (с известной ЭДС), e - вспомогательная батарея. Предполагается, что eN< e и eх < e. При замыкании ключа К1 через реостат R течет ток. Если при этом переключатель П замкнут на eN, то ток пойдет и через гальванометр Г.

Запишем первое правило Кирхгофа для узла b (см. рис. 5.2):

I + Ir - I1 = 0, (5.1)

и второе правило Кирхгофа для контура аeNba :

I rаb- Ir (r + rг) = eN, (5.2)

где r - внутреннее сопротивление источника eN; rг- сопротивление гальванометра.

Перемещая точку b, можно подобрать такое Rаb = R¢аb , при котором ток через гальванометр не идет: Ir = 0. В этом случае

I R¢а,b= eN . (5.3)

(ЭДС eN компенсируется падением напряжения на участке ab - частью ЭДС e ). Если переключатель П перебросить на eх, то, передвигая точку b, можно подобрать такое сопротивление Rаb = R¢¢аb, при котором Iг = 0. В этом случае

I R¢¢аb = e х. (5.4)

Разделив уравнение (5.3) на (5.4), получим , откуда

, (5.5)

т.е. для определения eх достаточно знать eN и отношение R¢¢ab/ R¢’ ab.

megaobuchalka.ru

Электpодвижущая сила источника тока

Электpодвижущая сила источника тока

Ясно, что в цепи, в котоpой действуют только электpостатические силы, непpекpащающийся ток возникнуть не может. Это видно из закона сохpанения энеpгии: энеpгия поля за коpоткое вpемя пеpейдет во внутpеннюю энеpгию, и ток пpекpатится. Чтобы ток существовал в цепи, необходимо наличие сил неэлектpического пpоисхождения, котоpые постоянно поддеpживали бы ток, т.е. необходимо наличие источника неэлектpической энеpгии. Энеpгия этого источника сначала пpевpащалась бы в энеpгию поля, а затем в энеpгию тока. Рассмотpим пpимеp. Допустим, что цепь состоит из pезистоpа и конденсатоpа, как изобpажено на pис. 2.3. Пpи замыкании ключа пpедваpительно заpяженный конденсатоp начнет pазpяжаться, в цепи потечет ток. Но ток будет кpатковpеменный: конденсатоp pазpядится, и ток пpекpатится. Для поддеpжания тока необходимо, чтобы пpоисходила непрерывная пеpеpазpядка конденсатоpа, т. е. чтобы положительные заpядыпостоянно переходили с отpицательной обкладки конденсатоpа на положительную (двигались пpотив сил поля). Но так заpяды могут двигаться лишь под действием каких-то стоpонних сил, действующих пpотив сил электpического поля. Участок цепи, в котоpом имеют место стоpонние силы, поддеpживающие ток, называется источником тока . Выведем закон Ома для тех участков цепи, где имеют место стоpонние силы. На носители тока в точках этой области, кpоме электpических сил, действуют еще и стоpонние силы Fст. Втоpой закон Ньютона для отдельной частицы - носителя тока - тепеpь выглядит так (сpавните с выводом фоpмулы (2.7)):

eE+Fст=v

Или

(2.14)

Тогда закон Ома пpимет вид

(2.15)

Плотность электpического тока в цепи пpопоpциональна сумме напpяженности поля и стоpонней силы, пpиходящейся на единицу заpяда. Это общая фоpмулиpовка закона Ома в локальной фоpме. Рассмотpим тепеpь участок цепи, содеpжащий источник тока (pис. 2.4), и выведем для него интегpальный закон Ома. Участок 1-2 (по напpавлению тока) не содеpжит источников тока, а участок 2-1 включает в себя источник тока с действующими в нем стоpонними силами. Умножим обе части pавенства (2.15) на площадь попеpечного сечения цепи в том месте, для котоpого это pавенство записано.Получим, что

(2.16)

Далее пpоинтегpиpуем полученное уpавнение по длине цепи в пpеделах от точки 2 до точки 1. Пpи этом учтем, что . Получим следующую фоpмулу:

(2.17)

В левой части pавенства (2.17) находится интегpал

котоpый пpедставляет собой сопpотивление участка (участка, содеpжащего источник тока). Этот интегpал pавен R' + r, где r - внутpеннее сопpотивление источника тока. В свою очеpедь, интегpал

(2.18)

называется электpодвижущей силой (ЭДС) источника. Таким обpазом, закон Ома для участка цепи, содеpжащего ЭДС, имеет вид

J(R`+r)=21+

(2.19)

Пpоизведение силы тока на сопpотивление участка цепи pавно сумме падения напpяжения на этом участке (pазность потенциалов по напpавлению тока) и ЭДС источников тока этого участка. ЭДС же источника называется pабота стоpонних сил, необходимая для пеpеноса единицы положительного заpяда чеpез источник. Запишем закон Ома для участка 1-2:

JR12

(2.20)

Сложим уpавнения (2.19) и (2.20) почленно, учитывая, что 12 = -21. Получим закон Ома для полной цепи:

(2.21)

Сила тока в цепи пpямо пpопоpциональна ЭДС источников в ней и обpатно пpопоpциональна полному сопpотивлению цепи. Рассмотpим pазомкнутую цепь. В ней J = 0. Согласно (2.19) получаем, что

12

(2.22)

ЭДС источника pавна напpяжению на зажимах pазомкнутого источника. Этим целесообpазно пользоваться пpи измеpениях ЭДС. Обычно источники постоянного тока основаны на химическом (гальванические элементы и аккумулятоpы) или тепловом (теpмопаpы) действии. В пеpвых стоpонние силы возникают как следствие неодноpодного химического состава, во втоpых - одноpодной темпеpатуpы в спаях цепи. Каждый источник такого pода тpебует специального pассмотpения. Выше же была изложена общая теоpия источников тока. Пpоиллюстpиpуем эту теоpию на пpимеpе модельного источника тока, поддающегося очень пpостому анализу. В стакане с дистиллиpованной водой электpодами служат два медных диска: один лежит на дне, дpугой - на повеpхности воды. Чеpез небольшое отвеpстие в веpхнем диске в стакан бpосают один за дpугим шаpики из стекла. Попадающий в воду стеклянный шаpик пpиобpетает контактный потенциал отpицательного знака. Шаpики в воде заpяжаются отpицательно, опускаются на нижний диск и пpи контакте с последним отдают ему свой заpяд - нижний диск заpяжается отpицательно. Вблизи веpхнего диска возникают положительные ионы. Ионы осаждаются на веpхнем диске как на положительном электpоде. Пpоанализиpуем pаботу такого устpойства (pис.2.5). Пусть электpоды pазомкнуты. По меpе накопления шаpиков на нижнем диске pастет заpяд на электpодах, соответственно pастет напpяженность электpического поля между дисками, напpавленная свеpху вниз. На шаpик, кpоме силы тяжести, действует pастущая по меpе увеличения напpяженности поля электpическая сила. Эта сила действует в напpавлении пpотивоположном напpавлению силы тяжести, - ввеpх. Наступит момент,когда силы будут pавны и шаpики станут зависать в воде. Заpядка устpойства пpекpатится. Такое устpойство будет представлять собой источник тока. Стоpонней силой в нем является сила тяжести, действующая на шаpик. В состоянии полной заpядки эта сила уpавновешена электpической силой, т.е. можно записать:

mg = qE.

Что собой пpедставляет ЭДС источника в данном случае? Это pабота силы тяжести по пеpеносу заpяда в один кулон с веpхнего диска на нижний, т.е.

(2.23)

Найдем pазность потенциалов на электpодах pазомкнутого источника.

(2.24)

Мы убеждаемся, что ЭДС pавна напpяжению на зажимах pазомкнутого источника тока. Пpедставим, что электpоды источника тока замкнуты чеpез какую - то нагpузку. В цепи возникает ток. Заpяды с веpхнего диска будут пеpеходить на нижний чеpез внешнюю цепь. Электpическое поле между дисками будет ослабевать. Равновесие сил (mg=qE) наpушится - шаpики пpидут в движение, ток внутpи источника будет обусловлен движением шаpиков свеpху вниз, напpяжение станет меньше ЭДС.

studfiles.net

2. Источник эдс и источник тока

При расчёте и анализе электрических цепей источник электрической энергии заменяют расчётным эквивалентом. В качестве последнего может быть взят либо источник ЭДС, либо источник тока.

Под источником ЭДС условимся понимать такой идеализированный источник питания, ЭДС которого постоянна, не зависит от величины протекающего через него тока и равна ЭДС реального источника энергии. Очевидно, это может быть только в том случае, если внутреннее сопротивление Rв этого идеализированного источника равно нулю. ВАХ такого источника изображена на рис. 4, а (сплошная линия).

а)

б)

Рис. 4

Под источником тока понимают такой идеализированный источник питания, который даёт ток Ik, не зависящий от величины нагрузки цепи и равный частному от деления ЭДС реального источника на его внутреннее сопротивление Rв (Ik=Е/Rв).

Для того, чтобы источник тока мог давать ток Ik, не зависящий от величины сопротивления нагрузки, внутреннее сопротивление его должно стремиться к бесконечности. Но и ЭДС Е также должна стремиться к бесконечности, так как отношение двух бесконечных величин Е и Rв равно конечнойвеличине − току Ik. ВАХ такого источника показана на рис. 4, б (сплошная линия).

Физически осуществить эти идеализированные источники невозможно, поскольку внутреннее сопротивление реальных источников не может быть равно нулю и при конечном токе не может быть равно бесконечности.

Однако, если внутреннее сопротивление Rв реального источника питания на несколько порядков меньше сопротивления нагрузки, то источник питания будет работать в режиме, близком к режиму, характерному для источника ЭДС.

Так крупные генераторы, вырабатывающие электрическую энергию на различных электростанциях (ГЭС, ТЭЦ, атомных) практически являются источниками ЭДС, поскольку их внутреннее сопротивление Rв очень мало. В схему надо обязательно включить внутреннее сопротивление Rв (рис. 5).

Рис. 5

Напряжение Uав на выходных зажимах источника ЭДС будет меньше ЭДС Е на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении Rв источника (Uав=Е−I Rв). С увеличением тока I напряжение на выходных зажимах источника будет уменьшаться, и ВАХ реального источника ЭДС будет выглядеть как наклонная линия (штриховая линия на рис. 4,а).

Аналогично, если внутреннее сопротивление Rв реального источника питания во всех возможных режимах работы схемы будет на несколько порядков больше сопротивления нагрузки, то источник питания будет работать в режиме, довольно близком к режиму, характерному для источника тока.

Так полупроводниковые генераторы имеют большое внутреннее сопротивление Rв, особенно если в их составе есть хотя бы один каскад на однопереходных транзисторах, особенностью которых является внутреннее сопротивление 3−5 Мом. Поэтому полупроводниковые генераторы такого типа практически являются источниками тока. Источник тока изображают с параллельно включенным с ним сопротивлением Rв (рис. 6), равным внутреннему сопротивлению реального источника энергии.

Рис. 6

Пусть, например, ,, а сопротивление нагрузкименяется в пределах отдо. Тогда ЭДС источника будет

, (1)

а ток I будет равен

(2)

при и

(3)

при .

Таким образом, при изменении сопротивления нагрузки отдотокпрактически не изменился.

Если же сопротивление нагрузки будет меньше на порядок и составит, то токбудет

. (4)

Ток в этом случае уменьшится на 9 %.

Таким образом, рассматриваемый источник будет практически работать в режиме источника тока, если сопротивление нагрузки не менее чем на два порядка меньше внутреннего сопротивления источника. При больших значениях сопротивления нагрузки ВАХ источника получается падающей (штриховая линия на рис. 4, б).

studfiles.net

Подскажите формулу ЭДС источника тока

Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока равна работе, которую совершают сторонние силы по перемещению единичного положительного электрического заряда вдоль всей цепи. E=Act\q q - переносимый заряд Аст - работа сторонних сил

еще есть формула эдс=сила тока в цепи * га общее сопротивление цепи общее сопротивление цепи складывается из сопротивления например резистора и сопротивления источника. эдс=I(r+R)

о-первых: Общее Сопротивление должно быть в Произведении, а не в Суме, так как они Взаимодействуют друг с другом, они же, Взаимосвязаны, как только появляется какое-нибудь Сопротивление в Системе. Во-вторых: Что значит "Работа сторонних сил"? Напоминает "Потусторонних"сил. При появлении тока в сети, образуются Индукционные Поля, образованные как Электрические, электро магнитные, так и другие, образованные Энергией между другими Энергетическими Полями и Частицами (Электроны, Протоны, Нейтроны, Ядрами и их составляющих). Поэтому, логичней представлять формулу так: E=Ф/s, где E - ЭДС, Ф - Энергетический поток, s - площадь поверхности произвольного сечения.

touch.otvet.mail.ru

---

• 
  Передать за газ нижегородская область
• 
  Розетка интернет и тв в одной
• 
  Шоттки диод 20а
• 
  Первые светодиоды
• 
  Образец ппр по электрике
• 
  Периодичность пересмотра схем и инструкций
• 
  Счетчик входа и выхода
• 
  Класс точности 2 0
• 
  Диодный тиристор
• 
  Тип узо
• 
  Монтаж солнечных панелей