Источник электродвижущей силы (напряжения)

Источники электрической энергии

Идеальный источник напряжения или идеальный источник электродвижущей силы Е представляет собой простейший активный элемент, напряжение U на зажимах которого не зависит от тока I, протекающего через эти зажимы. Напряжение U на зажимах идеального источника напряжения при любом токе в цепи равно его электродвижущей силе E = U при условии, что внутри источника тока нет.

Графическое изображение реального и идеального источника напряжения, а также их внешние характеристики приведены на рис. 2.1.

Стрелка внутри кружка на рис.2. 1, а, б указывает направление ЭДС от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с более высоким потенциалом. Стрелка вне кружка на этом же рис. 2.1, а, б поясняет направление напряжения от зажима источника с более высоким потенциалом к зажиму с меньшим потенциалом.

I I U + E при R_BH = 0 E + U E U н R_BH ≈ R_H R_H ─ R_H U_HOM R_BH ─ R_BH R_BH << R_H 0 I I_HOM I^*_K I_K а) б) в) Рис. 2.1. Графическое изображение реального (а), идеального (б) источников напряжения и их внешние характеристики (в)

Уравнение внешней характеристики идеального источника постоянного напряжения (рис. 2.1, в) представляет собой прямую линию, параллельную оси токов, а уравнение внешней характеристики линеаризованного в окрестностях точки H номинального режима работы источника напряжения, когда R_BH << R_H, имеет вид прямой линии:

U = E - R_BH·I = I·R_H = E - R_BH·I. (2.1)

Из уравнения (2.1) получим

. (2.2)

Из анализа выражения (2.2) следует, что в цепи с идеальным источником напряжения (рис. 2.1, б) при уменьшении сопротивления нагрузки R_H ток и, следовательно, выделяемая мощность неограниченно возрастают, так как R_BH = 0. Вследствие этого идеальный источник напряжения иногда называют источником бесконечной мощности.

В режиме холостого хода, то есть при отключенной нагрузке (R_H = ∞ и I = 0), напряжение на зажимах, как идеального, так и реального источника равно ЭДС (U_ХХ = E).

При коротком замыкании реального источника, когда R_H = 0 и U = 0, ток короткого замыкания равен , а идеального источника напряжения ток короткого замыкания равен бесконечно большому значению. На практике по ряду причин ток короткого замыкания имеет значение I^*_K, что проиллюстрировано на рис. 2.1, в. Режим короткого замыкания крайне не желателен для источника напряжения.

Дата добавления: 2014-01-15