Uafhængige spændings- og strømkilder
En spændingskilde er en enhed, der giver en konstant eller variabel elektrisk potentialeforskel mellem dens terminaler. En strømkilde er en enhed, der giver en konstant eller variabel elektrisk strøm gennem dens terminaler. Både spændings- og strømkilder er afgørende for at drive forskellige elektriske kredsløb og enheder.
Men ikke alle kilder er ens. Afhængigt af hvordan de opfører sig og interagerer med andre kredsløbskomponenter, kan kilder inddeles i to hovedkategorier: uafhængige og afhængige.
Hvad er en uafhængig spændings- eller strømkilde?
En uafhængig kilde er en kilde, der ikke afhænger af nogen anden størrelse i kredsløbet. Dens udgangsspænding eller -strøm er fastlagt af dens egne karakteristika og ændrer sig ikke med belastningen eller nogen anden kredsløbsforhold.
En uafhængig spændingskilde opretholder en bestemt spænding over dens terminaler, uanset hvilken strøm der løber gennem den. En uafhængig strømkilde opretholder en bestemt strøm gennem dens terminaler, uanset hvilken spænding der er over den.
Uafhængige kilder kan være enten konstante eller tidsvarierende. En konstant kilde giver en fast værdi af spænding eller strøm under sin drift. En tidsvarierende kilde giver en ændring i spænding eller strøm ifølge en funktion af tid, som for eksempel en sinusformet bølge, et pulssignal eller en ramp.
Symbolerne, der bruges til at repræsentere uafhængige kilder, vises nedenfor. Pilen inde i cirklen angiver retningen af strømmen for strømkilder og polariteten af spændingen for spændingskilder.
Nogle eksempler på uafhængige kilder er batterier, solceller, generatorer, alternatorer osv.
Hvad er en afhængig spændings- eller strømkilde?
En afhængig kilde er en kilde, der afhænger af en anden størrelse i kredsløbet. Dens udgangsspænding eller -strøm er en funktion af spændingen eller strømmen i en anden del af kredsløbet. En afhængig kilde kaldes også en kontrolleret kilde.
En afhængig kilde kan være enten spændningskontrolleret eller strømkontrolleret. En spændningskontrolleret kilde har sin udgang bestemt af spændingen over en anden komponent i kredsløbet. En strømkontrolleret kilde har sin udgang bestemt af strømmen gennem en anden komponent i kredsløbet.
En afhængig kilde kan også være enten spændningsafhængig eller strøm afhængig. En spændningsafhængig kilde giver en spændingsudgang, der er proportional med den kontrollerende spænding eller strøm. En strøm afhængig kilde giver en strømudgang, der er proportional med den kontrollerende spænding eller strøm.
Symbolerne, der bruges til at repræsentere afhængige kilder, vises nedenfor. Diamantformen angiver, at kilden er afhængig. Pilen inde i diamanten angiver retningen af udgangsstrømmen for strømkilder og polariteten af udgangsspændingen for spændingskilder. Pilen uden for diamanten angiver retningen af den kontrollerende strøm for strøm-kontrollerede kilder og polariteten af den kontrollerende spænding for spændingskontrollerede kilder.
Nogle eksempler på afhængige kilder er forstærkere, transistorer, operationsforstærkere osv.
Afhængige kilder kan også være konstante eller tidsvarierende, afhængigt af om den kontrollerende størrelse er konstant eller tidsvarierende.
Hvad er en ideel spændings- eller strømkilde?
En ideel kilde er en teoretisk begreb, der repræsenterer en idealiseret opførsel af en kilde. En ideel kilde har ingen intern modstand eller impedans og kan give ubegrænset effekt til kredsløbet.
En ideel spændingskilde opretholder en konstant spænding over dens terminaler, uanset belastningsimpedansen eller strømmen. En ideel strømkilde opretholder en konstant strøm gennem dens terminaler, uanset belastningsimpedansen eller spændingen.
Symbolerne, der bruges til at repræsentere ideelle kilder, er de samme som dem, der bruges for uafhængige kilder, undtagen at der ikke er nogen indikation af nogen intern modstand eller impedans.
Der findes ingen praktisk eksempel på en ideel kilde, men nogle reelle kilder kan approximeres som ideelle kilder under visse forhold. For eksempel kan en batteri betragtes som en ideel spændingskilde, når dens interne modstand er foranedeliglig i forhold til belastningsmodstanden. Ligeledes kan en fotovoltaisk celle betragtes som en ideel strømkilde, når dens interne modstand er foranedeliglig i forhold til belastningsmodstanden.
Hvordan konverterer man mellem spændings- og strømkilder?
Enhver reel kilde kan repræsenteres som enten en spændingskilde eller en strømkilde med en tilsvarende intern modstand eller impedans. Dette betyder, at enhver spændingskilde kan konverteres til en tilsvarende strømkilde og vice versa.
For at konvertere en spændingskilde til en tilsvarende strømkilde skal vi finde to parametre: udgangsstrømmen og den interne modstand af strømkilden.
Udgangsstrømmen af den tilsvarende strømkilde er lig med kortslutningsstrømmen af den originale spændingskilde. Dette betyder, at vi skal finde den strøm, der løber gennem terminalerne af den originale spændingskilde, når de forbinder med en tråd med nul modstand.
Den interne modstand af den tilsvarende strømkilde er lig med den
