К источнику тока: К источнику тока с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 2 Ом подсоединили

2}}}{{{R_1}}}} \]

\[{\rm E} = \left( {{R_1} + r} \right)\sqrt {\frac{{{P_1}}}{{{R_1}}}} \]

Учитывая (3), окончательно получим:

\[{\rm E} = \left( {{R_1} + \sqrt {{R_1}{R_2}} } \right)\sqrt {\frac{{{P_1}}}{{{R_1}}}} \]

Подставим численные данные задачи в формулу и посчитаем ответ:

\[{\rm E} = \left( {4 + \sqrt {4 \cdot 9} } \right)\sqrt {\frac{{25}}{4}} = 25\;В\]

Ответ: 25 В.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Что именно является источником тока?

Прочитав ваши комментарии, я собираюсь сделать немного другой ответ на этот вопрос.

Что именно является источником тока? Это ничего, или, если выразиться немного лучше, это просто математическая модель. Тот, который вы описываете, не существует, так же как источник напряжения не существует.

Я думаю, что главная проблема здесь связана с этим утверждением: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected toчто неверно. То, что это поведение идеальной батареи, которая реальна как идеальный источник тока и точно так же, как идеальный источник тока, не существует. Выход (и внутреннее состояние) каждой реальной батареи зависит от схемы, к которой она подключена.

Так почему у нас есть источники напряжения и тока? Идея заключается в том, что задача инженера состоит в том, чтобы создать устройство, которое делает что-то довольно хорошо, и, как выясняется, для полного понимания того, как не нужен каждый компонент, используемый в устройстве. Вот почему у нас есть такие вещи, как идеальные источники тока и напряжения.

Давайте вернемся к примеру с аккумулятором еще раз. Вот простой эксперимент, который я провел с имеющейся у меня литий-полимерной батареей: сначала я полностью зарядил батарею. Поскольку это двухэлементная батарея, ее напряжение при полной зарядке составляло 8,4 В, хотя ее номинальное напряжение составляло 7,4 В. Затем я подключил100 к Ω 100 КΩрезистор к батарее. Его напряжение оставалось 8,4 В, и из этого я, пожалуй, могу заключить, что аккумулятор действительно является идеальным источником напряжения, поскольку я подключил к нему нагрузку, но его напряжение не изменилось. Затем я взял у меня электрический двигатель, подключил его к аккумулятору и снова измерил напряжение аккумулятора. На этот раз оно составляло 8,2 В. Очевидно, что двигатель повлиял на батарею, и он больше не является идеальным источником напряжения, хотя это та же батарея, что и раньше. Поэтому я отключил двигатель и подключил резистор снова и снова, напряжение на аккумуляторе было 8,4 В.

Так что здесь происходит? Является ли аккумулятор идеальным источником напряжения или нет? Ну, мы знаем, что это не потому, что я так сказал в начале ответа, но здесь я объясню, почему иногда кажется, что это так, а иногда кажется, что это не так. Как я уже сказал, источник напряжения — это математическая модель. Когда внешняя цепь не оказывает большого влияния на работу батареи, я могу использовать ее, а когда внешняя цепь оказывает большое влияние на батарею, я не могу ее использовать. Поэтому мы используем простую модель для представления поведения реальной схемы. Другой моделью было бы использование идеального источника напряжения с последовательно включенным резистором на его выходе. Когда я подключаю внешнюю нагрузку к этой цепи, некоторое напряжение на внутреннем резисторе будет падать, а внешний резистор будет видеть более низкое напряжение на выходе. Это позволяет мне снова использовать идеальный источник напряжения для представления батареи, и, поскольку я использую внутренний резистор вместе с идеальным источником напряжения, выход будет более точно отражать поведение реальной батареи. Если бы я хотел большей точности, я мог бы решить использовать более сложную модель и получить более точные результаты.

Важным моментом в электротехнике является изучение того, когда использовать правильную модель для представления чрезвычайно сложного компонента реальной схемы (и даже скромный резистор, если его детально проанализировать, является шедевром современной науки). Но чтобы сделать это, мы начнем с простых схем, чтобы мы могли узнать, как на самом деле работают простейшие математические модели.

Когда мы начнем анализ более сложных компонентов схемы, таких как, например, транзистор или диод, мы разберем их на простую схему, состоящую из таких вещей, как резисторы и идеальные источники тока и напряжения. Это позволит нам упростить поведение более сложного компонента и избежать детального анализа его работы, если для наших нужд достаточно простой модели.

Совершенно та же история работает для источников тока, но я решил не говорить об этом здесь, поскольку, как вы можете видеть из других ответов, схемы, которые можно смоделировать как идеальные источники тока, слишком сложны для понимания на данный момент.

Итак, подведем итог: нет реальных объектов, которые можно использовать для представления идеальных источников напряжения и тока, но есть некоторые объекты, которые могут быть (в некоторых случаях довольно близко) представлены идеальными источниками напряжения и тока. Лучшее, что вы можете сделать сейчас, — это правильно запомнить определения идеальных источников напряжения и тока, а не путать их с реальными объектами. Таким образом, вы не будете удивлены, если батарея не обеспечивает своего номинального напряжения или если цепь, обозначенная как идеальный источник тока, начинает курить в одной точке, хотя она должна быть полностью невосприимчива к внешним изменениям в цепи.

В качестве дополнительного примечания рассмотрим, что происходит с идеальным источником напряжения, когда его выходы закорочены, и что происходит с идеальным источником тока, когда его выходы открыты? И что происходит, когда вы закорачиваете батарею, и почему все батареи имеют предупреждение не замыкать выходные контакты?

Примеры решения задач. Задача 12. Амперметр, накоротко присоединенный к источнику тока с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом

Задача 12. Амперметр, накоротко присоединенный к источнику тока с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом, показывает силу тока 5 А. Какую силу тока показывает этот амперметр, если его зашунтировать сопротивлением 0,1 Ом?

где — сопротивление внешней цепи.

Ответ: I₂ = 10 A.

Задача 13. Даны 12 элементов с ЭДС e =1,5В и внутренним сопротивлением r=0,4Ом. При последовательном или параллельном соединении этих элементов в батарею ток внешней цепи, имеющей сопротивление R=0,3 Ом, будет максимальным?

При параллельном соединении одинаковых источников тока суммарная ЭДС будет равна e, а результирующее внутреннее сопротивление батареи равно Таким образом, ток в цепи при параллельном соединении источников тока равен

Ответ: I₂ > I₁ при параллельном соединении.

Задача 14. Электрическая плитка мощностью 1 кВт и нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть с напряжением 220 Вт. Сколько метров проволоки диаметром 0,5 мм надо взять для изготовления спирали, если температура нити равна 900^оС. Удельное сопротивление нихрома при 0^о С — 1мк Ом^. м, а температурный коэффициент сопротивления — 4^.10^—4 К^—1.

Таким образом, длина нихромовой проволоки, необходимой для изготовления спирали, равна

Ответ: =7м.

Задача 15. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от I_o= 0 до I = 3A в течение времени t = 10с. Определить заряд q, прошедший в проводнике.

Полный заряд, прошедший в проводнике за время t, равен

Ответ: q=15 Кл.

Задача 16. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от I_o = 0 до некоторого максимального значения в течение времени t=10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q=1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление R его равно 3 Ом.

Отсюда

Ответ: k = 1 A / c.

Задача 17. Три источника тока с ЭДС e₁ = 11 B, e₂ =4 B и e₃ = 6 B и три реостата с сопротивлениями R₁=5 Ом, R₂=10 Ом и R₃=2 Ом соединены, как показано на рисунке. Определить силы токов I в реостатах. Вынужденное сопротивление источника тока пренебрежимо мало.

Силы токов в разветвленной цепи определяются с помощью законов Кирхгофа. Поскольку в задаче три неизвестных, необходимо составить три уравнения. Перед составлением уравнений следует, во-первых, выбрать произвольно направления токов, текущих через сопротивления, указав их стрелками на чертеже, и, во-вторых, выбрать направление обхода контуров (только для составления уравнений по второму закону Кирхгофа).

При решении данной задачи направления токов выбраны, как показано на рисунке.

Одно из трех необходимых для решения задачи уравнений составляется, исходя из первого, два других — из второго закона Кирхгофа.

По первому закону Кирхгофа для узла В имеем

I ₁ + I ₂ — I ₃ = 0.

При составлении уравнений по первому закону Кирхгофа необходимо соблюдать правило знаков: ток, подходящий к узлу, входит в уравнение со знаком плюс; ток, отходящий от узла — со знаком минус.

При составлении уравнений по второму закону необходимо соблюдать следующее правило знаков: а) если ток по направлению совпадает с выбранным направлением обхода контуров, то соответствующее произведение IR входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае произведение IR входит в уравнение со знаком минус; б) если ЭДС повышает потенциал в направлении обхода контура, то есть, если при обходе контура приходится идти от минуса к плюсу внутри источника, то соответствующая ЭДС входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае — со знаком минус.

По второму закону Кирхгофа имеем соответственно для контуров AR₁ BR₂ и AR₂ BR₃ :

I ₁ R₁ — I ₂ R₂ = e₁ — e₂,

I ₂ R₂ + I ₃ R₃ = e₂ — e₃.

Подставив в уравнения значения сопротивлений и ЭДС, получим систему уравнений:

I ₁ + I ₂ — I ₃ = 0 ;

5 I ₁ — 10 I ₂ = 7 ;

10 I ₂ + 2 I ₃ = — 2 .

Решив эту систему уравнений, получаем что I₁ = 0,8 А, I₂ = — 0,3 А, I₃= 0,5 А.

Знак минус у значения тока I₂ свидетельствует о том, что при произвольном выборе направлений токов, указанных на рисунке, направление тока I ₂ было указано противоположно истинному.

Ответ: I ₁ = 0,8 А, I ₂= — 0,3 А, I ₃ = 0,5А.

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 источник тока | Электрикам

Идеальный источник тока представляет собой активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Предполагается, что внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно велико, и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на зажимах источника, не влияют на ток источника.
Условные обозначения идеального источника тока приведены на рис. 1

Стрелка в источнике тока или знаки «+» и «—» указывают положительное направление тока i(t) или полярность источника, т. е. направление перемещения положительных зарядов.

Сейчас принято обозначать источники тока буквой J, и чаще всего применяется нижнее условно графическое изображение.

Рис.1 — Идеальный источник тока

По мере неограниченного увеличения сопротивления внешней электрической цепи, присоединенной к идеальном

у 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.

Источник тока конечной мощности изображается в виде идеального источника тока с параллельно подключенным к его зажимам пассивным элементом  который характеризует внутренние параметры источника и

Представляя собой теоретическое понятие, источник тока применяется в ряде случаев для расчета электрических цепей.

Некоторым подобием источника тока может служить устройство, состоящее из аккумулятора, соединенного последовательно с дополнительным большим сопротивлением  Другим примером источника тока может являться пяти электродная усилительная электронная лампа (пентод). Имея внутреннее сопротивление  несоизмеримо большее,  чем сопротивление внешней электрической цепи, эти устройства отдают ток, почти не зависящий от изменения внешней нагрузки в широких пределах, и именно в этом отношении они аналогичны источнику тока.

Идеальный источник эдс

1.04. Источники тока и напряжения

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Напряжение, ток и сопротивление

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

Рис. 1.7.

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

Рис. 1.8.

Хорошим примером источника напряжения может служить батарея (для источника тока подобной аналогии найти нельзя). Например, стандартная батарейка от карманного фонаря обеспечивает напряжение 1. 2) , вычислим силу тяжести: F=3,56*9,8=34,888H. ( 35H примерно). 

3 месяца назад

10 М/в секунду.
Рад помочь.)

5 месяцев назад

Что такое текущий источник?

Прочитав ваши комментарии, я дам несколько иной ответ на этот вопрос.

Что такое текущий источник? Ничего особенного, или, проще говоря, это просто математическая модель. Тот, который вы описываете, не существует, как не существует источника напряжения.

Я думаю, что основная проблема здесь связана с этим утверждением: , например, батарея, которая имеет постоянную разность потенциалов на концах независимо от изменений в цепи, в которой она подключена к , что неверно.Это поведение идеальной батареи, которая реальна как идеальный источник тока и как идеальный источник тока не существует. На выход (и внутреннее состояние) каждой реальной батареи влияет схема, к которой она подключена.

Так зачем нам источники напряжения и тока? Идея состоит в том, что работа инженера состоит в том, чтобы сконструировать устройство, которое делает что-то довольно хорошо и, как выясняется, для полного понимания того, как каждый компонент, используемый в устройстве, не нужен.Вот почему у нас есть такие вещи, как идеальные источники тока и напряжения.

Вернемся еще раз к примеру с батареей. Вот простой эксперимент, который я проделал с литий-полимерным аккумулятором, который у меня есть: сначала я полностью зарядил аккумулятор. Поскольку это двухэлементная батарея, ее напряжение при полной зарядке составляло 8,4 В, хотя ее номинальное напряжение составляет 7,4 В. Затем я подключил к батарее резистор \ $ 100 \ mbox {} k \ Omega \ $. Его напряжение осталось 8,4 В, и из этого я мог бы сделать вывод, что батарея действительно является идеальным источником напряжения, так как я подключил к ней нагрузку, но ее напряжение не изменилось.Затем я взял электродвигатель, который у меня есть, подключил его к батарее и снова измерил напряжение батареи. На этот раз оно составило 8,2 В. Очевидно, что двигатель повлиял на батарею, и она больше не является идеальным источником напряжения, хотя это та же батарея, что и раньше. Итак, я отключил двигатель и снова подключил резистор, и снова напряжение на батарее было 8,4 В.

Так что здесь происходит? Аккумулятор — идеальный источник напряжения или нет? Мы знаем, что это не потому, что я сказал об этом в начале ответа, но здесь я объясню, почему иногда кажется, что это так, а иногда кажется, что это не так.Как я уже сказал, источник напряжения — это математическая модель. Когда внешняя цепь не оказывает большого влияния на работу батареи, я могу ее использовать, а когда внешняя цепь действительно оказывает большое влияние на батарею, я не могу ее использовать. Итак, мы используем простую модель для представления поведения реальной схемы. Другая модель — использовать идеальный источник напряжения с последовательно включенным резистором на выходе. Когда я подключаю внешнюю нагрузку к этой цепи, некоторое напряжение на внутреннем резисторе будет падать, и внешний резистор будет видеть более низкое напряжение на выходе.Это позволяет мне снова использовать идеальный источник напряжения для представления батареи, и, поскольку я использую внутренний резистор вместе с идеальным источником напряжения, выход будет более точно отражать поведение реальной батареи. Если мне нужна более высокая точность, я могу решить использовать более сложную модель и получить более точные результаты.

Важным моментом в электротехнике является изучение того, когда использовать правильную модель для представления чрезвычайно сложного компонента реальной схемы (и даже скромный резистор при детальном анализе является шедевром современной науки). Но чтобы сделать это, мы начнем с простых схем, чтобы узнать, как на самом деле работают простейшие математические модели.

Когда мы начинаем анализ более сложных компонентов схемы, таких как, например, транзистор или диод, мы разбиваем их на простую схему, состоящую из таких элементов, как резисторы и идеальные источники тока и напряжения. Это позволит нам упростить поведение более сложного компонента и избежать подробного анализа того, как он работает, если для наших нужд достаточно простой модели.

Полностью та же история работает с источниками тока, но я решил не рассказывать ее здесь, поскольку, как вы можете видеть из других ответов, схемы, которые можно смоделировать как идеальные источники тока, слишком сложны для понимания на данном этапе.

Итак, подведем итоги: не существует реальных объектов, которые можно было бы использовать для представления идеальных источников напряжения и тока, но есть некоторые объекты, которые могут быть (в некоторых случаях довольно близко) представлены идеальными источниками напряжения и тока.Лучшее, что вы можете сделать сейчас, — это правильно запомнить определения идеальных источников напряжения и тока и не путать их с реальными объектами. Таким образом, вы не будете удивлены, если батарея не обеспечивает свое номинальное напряжение или если цепь, обозначенная как идеальный источник тока, в какой-то момент начнет дымиться, хотя она должна быть полностью невосприимчивой к внешним изменениям в цепи.

В качестве примечания рассмотрим, что происходит с идеальным источником напряжения, когда его выходы закорочены, и что происходит с идеальным источником тока, когда его выходы открыты? И что происходит, когда вы закорачиваете батарею, и почему на всех батареях есть предупреждение, чтобы не закорачивали выходные контакты?

Введение в электрическую энергию: источник тока vs.Источник напряжения

Инженеры-электрики используют электричество для выполнения полезных задач, проектируя схемы, в которых напряжения и токи контролируются, изменяются и используются множеством различных компонентов. Эти напряжения и токи, тем не менее, представляют энергию : цепь — это энергетическая система, в которой напряжение функционирует как потенциальная энергия, а ток подобен кинетической энергии. Компоненты, которые мы включаем в электрические цепи, не могут контролировать и использовать электрическую энергию, если только что-то не генерирует электрическую энергию, и именно поэтому схемы имеют источников напряжения и источников тока .Мы называем эти элементы источниками , потому что они снабжают цепь электрической энергией, необходимой для правильной работы.

Характеристики источников напряжения

Источник напряжения создает разность потенциалов на своих двух выводах. Когда эти два терминала соединены с сетью взаимосвязанных компонентов, образующих непрерывный токопроводящий путь, будет течь ток.

Простые электрические цепи часто состоят из одного источника напряжения, подключенного к нескольким компонентам.В этих ситуациях отрицательный вывод источника интерпретируется как опорный узел нулевого напряжения, и, следовательно, узел, подключенный к положительному выводу источника, будет иметь напряжение, равное значению источника.

Однако важно иметь в виду, что источники напряжения могут занимать различные позиции в электрической сети, и, следовательно, отрицательный вывод не всегда будет на 0 В. Например:

Таким образом, значение источника не всегда указывает напряжение на положительном выводе; скорее, значение источника указывает разность напряжения между отрицательной клеммой источника и положительной клеммой источника.

Квартир

Значение источника напряжения — это разность потенциалов, возникающая между двумя выводами источника, и, следовательно, значение указывается в вольтах. Один вольт равен одному джоулю на кулон. Таким образом, напряжение указывает количество потенциальной энергии на кулон электрического заряда. Чтобы выразить это на практике, если источник 5 В и источник 10 В подключены к двум идентичным цепям, источник 10 В продвигает электрический заряд с вдвое большей энергией и, следовательно, будет производить вдвое больший ток.

Источники идеального напряжения

Когда на схеме появляется символ источника напряжения, он представляет собой источник напряжения срабатывания i . Под «идеальным» мы подразумеваем, что напряжение, генерируемое источником, никогда не колеблется и не зависит от величины тока, потребляемого цепью. Источники напряжения в реальной жизни никогда не бывают идеальными.

Часто бывает, что это различие между теорией и реальностью не оказывает существенного влияния на работу схемы, и поэтому им можно пренебречь.Однако иногда нам необходимо ввести дополнительные элементы схемы, чтобы учесть неидеальные характеристики реальных источников напряжения.

Характеристики источников тока

Источник тока устанавливает определенную величину электрического тока в части цепи. Значение источника тока представляет собой величину потока тока, создаваемого источником, а символ включает стрелку, указывающую направление тока.

Когда вы видите источник тока на принципиальной схеме, вы знаете, что токопроводящий путь, подключенный к источнику тока, будет иметь ток, равный значению источника.Если этот путь разделяется на несколько ветвей , как показано на диаграмме ниже, вам необходимо выполнить анализ цепи, чтобы определить долю тока источника, которая доставляется в каждую ветвь.

Квартир

Значение источника тока указывается в амперах. Этот блок сообщает нам скорость, с которой электрический заряд проходит через данную точку в цепи. Если мы измеряем ток в один ампер, мы знаем, что один кулон заряда проходит через любую точку измеряемой ветви каждую секунду.

Идеальные источники тока

Идеальный источник тока всегда генерирует точный номинальный ток и не зависит от характеристик цепи, к которой он подключен. Реальные источники тока, как и реальные источники напряжения, не идеальны и должны быть представлены идеальным источником в сочетании, по крайней мере, с одним дополнительным компонентом.

Примеры источников напряжения и тока

Когда мы анализируем и проектируем базовые схемы, мы видим источники напряжения гораздо чаще, чем источники тока, потому что электронные системы обычно питаются от батарей или регулируемых источников питания постоянного тока, и оба они функционируют как источники напряжения.

Обычно мы не рассматриваем источники тока в качестве основного поставщика электрической энергии в цепи. Чаще они используются для регистрации поведения компонентов схемы, таких как светочувствительные диоды и транзисторы. Исключением является фотоэлектрический элемент, который моделируется как источник тока (в сочетании с несколькими другими компонентами) и может функционировать как основной источник энергии для цепи, работающей от солнечной энергии.

Заключение

Это краткое обсуждение источников напряжения и тока дало вам некоторую базовую информацию об этих двух основных способах введения электрической энергии в цепь.В будущих видеоуроках мы рассмотрим разницу между зависимыми источниками и независимыми источниками, а также взаимосвязь между источниками переменного (AC) напряжения и источниками постоянного (DC) напряжения.

Источники тока | Analog Devices

—

Защита от обратного тока датчика температуры

Источники тока — Electronics-Lab.com

Введение

Продолжая руководство по источникам напряжения, мы представляем в этой статье источники тока , которые являются вторым типом электрических источников, которые мы рассмотрим.

Аналогично тому, что было сделано для источников напряжения, мы сначала представим концепцию идеальных источников тока , где обсуждаются их особенности и характеристики.

В реальных схемах, однако, идеальные источники тока не могут быть найдены, поскольку в этой модели появляются некоторые парадоксы и невозможности. Мы выделяем эти практические источники как реальных источников тока , и мы увидим, в чем их отличия от идеальной модели. Правила соединения между двумя или несколькими источниками тока также обсуждаются далее в том же разделе.

Наконец, последний раздел детализирует зависимых источников тока , которые являются источниками тока, управляемыми напряжением или током.

Презентация

Идеальный источник тока — это устройство, которое может подавать постоянное и стабильное значение тока независимо от напряжения, которое должно подаваться на конкретную выходную нагрузку. Идеальные источники тока представлены двойным кружком или стрелкой внутри круга, как показано на рис. 1 ниже :

Рис. 1: Идеальный источник тока, питающий нагрузку с полным сопротивлением Z (слева) и связанной с ним вольт-амперной характеристикой (справа)

Характеристика идеального источника тока иногда представлена ​​I = f (V), как это показано выше на рис. 1 . Строго математически говоря, является не функцией, а распределением.

Источники реального тока

Внутренние потери мощности, которые имеют место в источнике тока, можно моделировать с помощью резистора (R _S ), подключенного параллельно. ВАХ больше не плоская, но, например, для источников напряжения, скорректирована с наклоном значения -1 / R _s , как показано на Рисунок 2 :

Рис 2: Реальный источник тока, питающий нагрузку с полным сопротивлением Z (слева) и связанной с ним вольт-амперной характеристикой (справа)

Мы можем отметить, что идеальный источник тока эквивалентен реальному источнику, сопротивление которого R _S стремится к + ∞ (разомкнутая цепь).

Правила подключения

В этом подразделе мы подчеркиваем тот факт, что необходимо учитывать некоторые правила подключения при интеграции источников тока в цепь.

Прежде всего, нельзя размещать клеммы источника тока в разомкнутой цепи:

рис. 3: Источник тока в разомкнутой цепи, запрещенное соединение

Сопротивление разомкнутой цепи равно + ∞, когда источник обеспечивает ток, не равный нулю, величина напряжения стремится к + ∞, что невозможно.На практике напряжение будет увеличиваться до его значения пробоя , заставляя воздух / вакуум между выводами источника стать проводящим. Это явление часто приводит к разрушению источника или хотя бы одного из его компонентов.

Кроме того, запрещено последовательное соединение двух или нескольких источников тока, даже если оба источника выдают одинаковое значение тока.

рис 4: Источники тока в последовательной конфигурации, запрещенное соединение

Причина, по которой этот тип подключения не разрешен, заключается в том, что невозможно предсказать эквивалентную схему: будут ли добавлены источники, или только одна будет эффективно работать?

Ток в ветви цепи может принимать только одно значение, не может быть наложения множества токов.

Наконец, параллельное соединение источников тока абсолютно разрешено и рекомендуется для получения более высокого выходного тока:

Рис. 5: Источники тока в параллельной конфигурации, разрешенное соединение

Как показано на второй схеме в Рис. 5 , значения также можно вычесть, если один из источников ориентирован в противоположном направлении.

В параллельной конфигурации выходной ток представляет собой алгебраическую сумму источников тока, участвующих в процессе питания.

Зависимые источники

В предыдущих разделах, был представлен независимый источник тока , и их значение фиксировано и зависит только от конструкции источника.

Текущее значение зависимых источников тока можно настроить с помощью внешнего параметра. Существует два типа зависимых источников тока: Источники тока с управляемым напряжением (VCCS) и Источники тока с регулируемым током (CCCS) . На принципиальной схеме источники, зависящие от тока, обозначены стрелкой (в направлении тока), окруженной ромбовидным узором:

рис.6: VCCS (слева) и CCCS (справа)

Источник тока, управляемый напряжением

Для этого типа зависимого источника тока характер входа (напряжения) отличается от выхода (тока), коэффициент связи обозначен как σ = 1 / R и представляет собой проводимость в Сименсе (S) или Ω ^{. -1} .

Мы проиллюстрируем, как может выглядеть простая схема, содержащая VCCS, на рис. 7 и покажем, как вычислить ее вход.

Рис. 7: Схема VCCS

Поскольку источник напряжения V ₁ обеспечивает делитель напряжения 1 кОм / 1 кОм, вход VCCS определяется выражением V _IN = V ₁ /2 = 5 В. Поскольку коэффициент усиления VCCS составляет 0,2 S, выходной ток зависимого источника I _S = 0,2 × V _IN = 1 A . Выходное напряжение просто вычисляется путем применения закона Ома к резистору R ₃ , получаем В _S = I _S × R ₃ = 200 В .

Примером VCCS является усилитель MOSFET, который представляет собой транзистор на основе влияния напряжения:

Рис.8: Пример VCCS, MOSFET обеспечивает выходную нагрузку R _L

В качестве VCCS усилитель MOSFET принимает в качестве входа напряжение, известное как напряжение затвора , и выдает выходной ток, известный как ток стока .

Мы можем утверждать, что полевой МОП-транзистор действительно является источником тока, посмотрев на его характеристику I _D = f (V _DS ):

Рис. 9: Выходная характеристика MOSFET

В зависимости от напряжения управляющего затвора (V _GS ) характеристика усилителя MOSFET становится плоской после определенного значения выходного напряжения V _DS .Эта характеристика в области насыщения типична для источника тока.

Источник тока с регулируемым током

В случае CCCS вход и выход имеют одинаковую природу (токи), поэтому коэффициент усиления является безразмерной величиной, обозначенной k .

Мы снова проиллюстрируем аналогичную схему, которая объединяет CCCS, чтобы прояснить, как получить выходные величины:

Рис.10: Схема CCCS

Входной ток, управляющий CCCS, здесь определяется непосредственно законом Ома: I _IN = V ₁ / (R ₁ + R ₂ ) = 5 мА .Выходной ток получается умножением входного тока на коэффициент усиления k, I _S = k.I _IN = 3 мА . Наконец, выходное напряжение снова определяется применением закона Ома к резистору R ₃ , В _S = I _S × R ₃ = 0,6 В .

Примерами CCCS являются усилители на основе биполярных переходных транзисторов (BJT), читатель может обратиться к руководствам по усилителю с общим эмиттером и усилителю с общим коллектором, чтобы получить более подробную информацию.

Рисунок 11 — график выходной характеристики в коллекторной ветви (C) для нескольких командных базовых токов (I _B ):

рис. 11: BJT-вольт-амперная характеристика

Мы снова распознаем плоскую вольт-амперную функцию после определенного значения напряжения, типичного для источника тока, точно такого, как для усилителя MOSFET.

Заключение

Чтобы концептуализировать источники тока, мы сначала представили идеальных источников тока , которые являются не настоящими устройствами, а скорее идеальной конструкцией.Идеальные источники тока обеспечивают постоянное и стабильное значение выходного тока независимо от значения напряжения на выходной нагрузке. Они идентифицируются по плоской ВАХ, которая предполагает, что может быть обеспечено бесконечное количество энергии.

Источники реального тока, однако, имеют небольшую крутизну кривой ВАХ для учета внутренних потерь мощности. Величина этого наклона определяется проводимостью сопротивления источника, размещенного параллельно источнику.Сопротивление источника физически отсутствует в устройстве, но это скорее способ объяснить и упростить расчеты.

Более того, мы видели, что некоторые правила подключения должны быть приняты во внимание при проектировании цепей, включающих источники тока. Не рекомендуется размещать источник тока в разомкнутой цепи и объединять в сети два или более источника. Однако параллельное соединение допустимо, поскольку это полезный метод, который может увеличить выходной ток.

Наконец, мы увидели, что некоторыми специальными источниками тока можно управлять с помощью внешнего элемента схемы. Они известны как зависимых источников , и для текущих источников существует два типа:

1. Источники тока с регулируемым напряжением (VCCS)
2. Источники тока с регулируемым током (CCCS)

Типичными примерами источников, зависящих от тока, являются полевые МОП-транзисторы (VCCS) и биполярные транзисторы (CCCS).

Преобразование источника (напряжение в ток и ток в напряжение)

Что такое преобразование источника?

Преобразование электрического источника (или просто «преобразование источника») — это метод упрощения схем путем замены источника напряжения на его эквивалентный источник тока или источника тока на эквивалентный ему источник напряжения.Преобразования источников реализованы с использованием теорем Тевенина и Нортона.

Преобразование источника — это метод, используемый для упрощения электрической цепи.

Мы проиллюстрируем, как это делается, на примере.

Возьмем простой источник напряжения и последовательно подключенное к нему сопротивление.

Это последовательное сопротивление обычно представляет собой внутреннее сопротивление практического источника напряжения.

Теперь давайте закоротим выходные клеммы цепи источника напряжения, как показано ниже,

Теперь, применив закон Кирхгофа к приведенной выше схеме, мы получим,

Где, I — ток, подаваемый источником напряжения, когда он замкнут накоротко.

Теперь давайте возьмем источник тока того же тока I, который создает такое же напряжение холостого хода на своих открытых выводах, как показано ниже,

Теперь, применяя Закон Кирхгофа по току в узле 1 вышеупомянутой схемы, мы получаем,

Из уравнений (i) и (ii) получаем,

Напряжение холостого хода обоих источников равно V, а ток короткого замыкания обоих источников равен I. его эквивалентный источник тока.

Итак, эти источник напряжения и источник тока эквивалентны друг другу.

Источник тока представляет собой двойную форму источника напряжения, а источник напряжения — двойную форму источника тока.

Источник напряжения можно преобразовать в эквивалентный источник тока, а источник тока также можно преобразовать в эквивалентный источник напряжения.

Если вы предпочитаете видеообъяснение преобразования тока в источник напряжения, посмотрите видео ниже:

Преобразование источника напряжения в источник тока

Предположим, что источник напряжения с напряжением на клеммах V и внутренним сопротивление r.Это сопротивление последовательно. Ток, подаваемый источником, равен:

, когда источник на клеммах закорочен.

Этот ток подается от эквивалентного источника тока, и такое же сопротивление r будет подключено к источнику. Преобразование источника напряжения в источник тока показано на следующем рисунке.

Преобразование источника тока в источник напряжения

Аналогично предположим, что источник тока имеет значение I и внутреннее сопротивление r.Теперь, согласно закону Ома, напряжение на источнике можно рассчитать как

Следовательно, напряжение, появляющееся на источнике, когда клеммы разомкнуты, равно V.

Что это за сток и ток источника?

Любой, кто подключался к цифровым выходам систем сбора данных или регистрации данных (например, к цифровым выходам наших стартовых комплектов DI-149 и DI-155), боролся со спецификациями тока потребителя и источника, и они продолжают оставаться темой путаницы для многих.Когда ток имеет значение и что это такое? То же самое для источника тока.

Ссылки на ток потребителя и источника делаются относительно устройства переключения тока внутри системы. В большинстве случаев это простой транзистор. Под током источника понимается способность цифрового выходного порта к подавать ток . Потребляемый ток относится к способности порта получать ток . Следующий рисунок может помочь.

В приведенном выше примере наша цель — зажечь простой светодиод, используя коммутационную способность порта цифрового вывода.Вверху показано текущее исходное приложение, а внизу — подход текущего приемника. Обратите внимание на направление тока в обоих случаях: источник подает ток, а сток принимает ток.

Когда порт подает (или истекает) ток, он ограничен токоограничивающим резистором R. Вы можете или не сможете потреблять достаточно тока, чтобы зажечь светодиод, в зависимости от текущих требований светодиода, но в любом случае вы не повредите порт. Предположим, что светодиод горит очень тускло (или не горит совсем), поэтому источник тока не подходит.Другими словами, цифровой порт не может обеспечить (или источник) достаточного тока. Что ты можешь сделать?

Один из вариантов — предоставить собственный источник питания, который может подавать соответствующий ток, использовать порт для управления протеканием тока и, таким образом, включать и выключать светодиод. Эта конфигурация показана внизу рисунка. Теперь цифровой порт больше не подает (не исходит) ток, а настроен на его прием (или прием). Чтобы предотвратить повреждение порта, вам необходимо учитывать его максимальные характеристики потребляемого тока.Если понизить значение больше, чем это значение, транзисторный ключ Q сожжется, и цифровой порт станет неработоспособным. Резистор Rsink обеспечивает ограничение тока, когда транзистор потребляет ток.

А теперь давайте немного коснемся этого приложения и предположим, что максимальная спецификация потребляемого тока для данного цифрового выходного порта составляет 10 мА. Мы игнорируем любые светодиоды, для которых требуется ток более 10 мА, и выбираем тот, который рассчитан на 5 мА и имеет прямое напряжение 2 В. Игнорируя сопротивление Q во включенном состоянии (обычно очень маленькое), мы можем рассчитать Rsink равным (5-2 ) / 0.005 = 600 Ом, чтобы гарантировать, что порт не потребляет более 5 мА, что значительно ниже его максимального номинального тока 10 мА.

Последним моментом является то, что управляющий сигнал на базе Q для источника тока по сравнению с приложением-потребителем инвертируется. Логическая 1, примененная к базе Q в текущем приложении-источнике, выключает светодиод. Логическая 1 включает его для текущего приложения-приемника.

Подписывайтесь на нас

Как сделать схему источника постоянного тока | Custom

Как работает цепь питания?

Напряжение вызывает ток, а не наоборот! Итак, чтобы создать устройство, обеспечивающее постоянный ток независимо от нагрузки, мы должны использовать отрицательную обратную связь и преобразовать ток, протекающий через нашу нагрузку, в напряжение.К счастью, есть очень простой способ преобразовать ток в напряжение, который включает использование резистора небольшого сопротивления (в нашем случае резистора 0,1 Ом). Напряжение на этом резисторе будет пропорционально току (благодаря V = IR), и с его помощью мы можем зафиксировать ток в цепи. Напряжение через резистор подается на отрицательный вход операционного усилителя, а фиксированное известное напряжение подается на положительный вывод. Выход операционного усилителя подключен к базе силового транзистора (игнорируя пару Дарлингтона), который контролирует, сколько тока может протекать через схему.Операционный усилитель в этой схеме (U1A) находится в замкнутом контуре, потому что отрицательный вход и выход соединены вместе (через Q3), и поэтому операционный усилитель будет «пытаться» поддерживать на клеммах + и — одинаковый потенциал напряжения. .

Лучший способ увидеть, как работает эта схема, — это пример:

Мы хотим установить наш источник постоянного тока на 1 ампер, и мы подключили нагрузку 1 Ом на выходе. Если через цепь протекает 1 ампер, мы должны ожидать увидеть напряжение 0,1 В на цепи 0.Резистор сопротивлением 1 Ом, поэтому мы настраиваем потенциометр так, чтобы на положительный вывод U1A подавалось напряжение 0,1 В.

Если ток, протекающий через нагрузку, ниже 1 А, тогда напряжение на резисторе 0,1 Ом будет меньше 0,1 В, и это видно на отрицательной клемме U1A.