Неидеальные (реальные) источники тока и ЭДС

Решение.

Является элемент источником или потребителем - зависит от того, в каком направлении протекает через него ток, и какова разность потенциалов на его зажимах. Если ток протекает от большего потенциала к меньшему (от плюса к минусу), то элемент является потребителем. Если от минуса к плюсу – источником. На рисунках к задаче все показано.

Реализовать идеальный источник тока или ЭДС на практике невозможно. Значит, неидеальные источники тока и ЭДС будут выглядеть следующим образом:

Неидеальный источник ЭДСНеидеальный источник тока

Посмотрим, как изменятся вольт-амперные характеристики. Теперь для неидеального источника ЭДС в зависимости от протекающего тока разность потенциалов будет меняться. Очевидно, будет наблюдаться падение напряжения (ток через внутреннее сопротивление течет от + к –). Значит и характеристика будет падающей. Аналогично для неидеального источника тока, падение напряжение будет происходить на внутренней проводимости.

Заметим, что характеристики неидеальных источником тока и ЭДС практически ничем не отличаются, разве что наклоном к вертикали. Этого достаточно, чтобы преобразовать неидеальный источник ЭДС в неидеальный источник тока, и наоборот. Построим по двум известным точкам (значения тока и напряжения на координатных осях) общую прямую для неидеальных источников:

При совпадении характеристик мы получаем, что . Т.е. мы можем преобразовать неидеальный источник ЭДС в неидеальный источник тока, и наоборот. Идеальный источник тока к идеальному источнику ЭДС и наоборот преобразовать невозможно.

Это есть пример эквивалентного преобразования элементов. Преобразование считается эквивалентным, когда для внешней цепи токи, напряжения и мощности (внешние характеристики) сохраняются. С внутренними дело обстоит несколько по-другому. Рассмотрим этот случай.

Возьмем цепи, состоящие из неидеальных источников (тока и напряжения) и нагрузки.

В случае для источника ЭДС ток через нагрузку , значит, мощность, которая выделяется на нагрузке, равна:

.

Теперь рассмотрим аналогичную схему с источником тока. По нашему эквивалентному преобразованию, . Тогда ток, который будет протекать через нагрузку, будет равен

.

Тогда для мощности получаем:

Т.е. при таком изменении сохранились напряжение и мощность на нагрузке.

Посмотрим, что происходит с внутренними соотношениями. Для этого вычислим мощность, выделяющуюся на внутреннем сопротивлении источников.

В первом случае (для источника ЭДС ):

Во втором случае (для источника тока )

Если , то внутренние соотношения при эквивалентном преобразовании цепей в общем случае не сохраняются.

Дата добавления: 2014-01-05