منابع ولتاژ و جریان مستقل

یک ولتاژ منبع دستگاهی است که ولتاژ ثابت یا متغیر بین انتهایان خود ارائه می‌دهد. یک منبع جریان دستگاهی است که جریان الکتریکی ثابت یا متغیر از طریق انتهایان خود ارائه می‌دهد. هر دو منبع ولتاژ و جریان برای تأمین انرژی به مدارهای الکتریکی مختلف ضروری هستند.

با این حال، تمام منابع یکسان نیستند. بسته به نحوه رفتار و تعامل آنها با عناصر مداری دیگر، منابع می‌توانند به دو دسته اصلی تقسیم‌بندی شوند: مستقل و وابسته.

چیست منبع ولتاژ یا جریان مستقل؟

منبع مستقل یک منبع است که به هیچ کمیت دیگری در مدار وابسته نیست. ولتاژ یا جریان خروجی آن توسط ویژگی‌های خود مشخص می‌شود و با تغییر بار یا هر شرایط دیگری در مدار تغییر نمی‌کند.

منبع ولتاژ مستقل ولتاژ مشخصی را بین انتهایان خود حفظ می‌کند صرف نظر از جریان عبوری از آن. منبع جریان مستقل جریان مشخصی را از طریق انتهایان خود حفظ می‌کند صرف نظر از ولتاژ بین آن.

منابع مستقل می‌توانند ثابت یا متغیر با زمان باشند. یک منبع ثابت مقدار ثابت ولتاژ یا جریان را در طول عملکرد خود ارائه می‌دهد. یک منبع متغیر با زمان مقدار متفاوت ولتاژ یا جریان را بر اساس تابعی از زمان، مانند یک امپالس سینوسی، پالس یا رمپ، ارائه می‌دهد.

نمادهای استفاده شده برای نمایش منابع مستقل در زیر نشان داده شده‌اند. پیکان داخل دایره جهت جریان برای منابع جریان و قطبیت ولتاژ برای منابع ولتاژ را نشان می‌دهد.

برخی از نمونه‌های منابع مستقل شامل باتری‌ها، سلول‌های خورشیدی، ژنراتورها، آلترناتورها و غیره هستند.

چیست منبع ولتاژ یا جریان وابسته؟

منبع وابسته یک منبع است که به کمیت دیگری در مدار وابسته است. ولتاژ یا جریان خروجی آن تابع ولتاژ یا جریان بخش دیگری از مدار است. منبع وابسته همچنین به عنوان منبع کنترل شده نیز شناخته می‌شود.

منبع وابسته می‌تواند ولتاژ کنترل شده یا جریان کنترل شده باشد. منبع ولتاژ کنترل شده خروجی خود را توسط ولتاژ بین عنصر دیگری در مدار مشخص می‌کند. منبع جریان کنترل شده خروجی خود را توسط جریان عبوری از عنصر دیگری در مدار مشخص می‌کند.

منبع وابسته می‌تواند ولتاژ یا جریان کنترل شده باشد. منبع ولتاژ کنترل شده ولتاژ خروجی را ارائه می‌دهد که متناسب با ولتاژ یا جریان کنترل کننده است. منبع جریان کنترل شده جریان خروجی را ارائه می‌دهد که متناسب با ولتاژ یا جریان کنترل کننده است.

نمادهای استفاده شده برای نمایش منابع وابسته در زیر نشان داده شده‌اند. شکل الماسی نشان می‌دهد که منبع وابسته است. پیکان داخل الماس جهت جریان خروجی برای منابع جریان و قطبیت ولتاژ خروجی برای منابع ولتاژ را نشان می‌دهد. پیکان خارج الماس جهت جریان کنترل کننده برای منابع جریان کنترل شده و قطبیت ولتاژ کنترل کننده برای منابع ولتاژ کنترل شده را نشان می‌دهد.

برخی از نمونه‌های منابع وابسته شامل تقویت‌کننده‌ها، ترانزیستورها، تقویت‌کننده‌های عملیاتی و غیره هستند.

منابع وابسته می‌توانند ثابت یا متغیر با زمان باشند، بسته به اینکه کمیت کنترل کننده ثابت یا متغیر با زمان باشد.

چیست منبع ولتاژ یا جریان ایده‌آل؟

منبع ایده‌آل یک مفهوم نظری است که رفتار ایده‌آل یک منبع را نشان می‌دهد. منبع ایده‌آل هیچ مقاومت یا امپدانس داخلی ندارد و می‌تواند انرژی نامحدودی به مدار ارائه دهد.

منبع ولتاژ ایده‌آل ولتاژ ثابتی را بین انتهایان خود حفظ می‌کند صرف نظر از امپدانس بار یا جریان. منبع جریان ایده‌آل جریان ثابتی را از طریق انتهایان خود حفظ می‌کند صرف نظر از امپدانس بار یا ولتاژ.

نمادهای استفاده شده برای نمایش منابع ایده‌آل همان نمادهای استفاده شده برای منابع مستقل هستند، با این تفاوت که هیچ نشانه‌ای از مقاومت یا امپدانس داخلی وجود ندارد.

مثال عملی از یک منبع ایده‌آل وجود ندارد، اما برخی منابع واقعی می‌توانند تحت شرایط خاص به عنوان منابع ایده‌آل تقریب زده شوند. به عنوان مثال، یک باتری می‌تواند به عنوان یک منبع ولتاژ ایده‌آل در نظر گرفته شود وقتی مقاومت داخلی آن ناچیز نسبت به مقاومت بار باشد. به همین ترتیب، یک سلول فتوولتائیک می‌تواند به عنوان یک منبع جریان ایده‌آل در نظر گرفته شود وقتی مقاومت داخلی آن ناچیز نسبت به مقاومت بار باشد.

چگونه می‌توان بین منابع ولتاژ و جریان تبدیل کرد؟

هر منبع واقعی می‌تواند به عنوان یک منبع ولتاژ یا جریان با مقاومت یا امپدانس داخلی معادل نمایش داده شود. این بدان معناست که هر منبع ولتاژ می‌تواند به یک منبع جریان معادل تبدیل شود و بالعکس.

برای تبدیل یک منبع ولتاژ به یک منبع جریان معادل، ما نیاز به یافتن دو پارامتر داریم: جریان خروجی و مقاومت داخلی منبع جریان.

جریان خروجی منبع جریان معادل برابر با جریان کوتاه‌مداری منبع ولتاژ اصلی است. این بدان معناست که ما باید جریانی را که از طریق انتهایان منبع ولتاژ اصلی جریان می‌یابد وقتی که آنها با سیمی با مقاومت صفر متصل شده‌اند پیدا کنیم.

مقاومت داخلی منبع جریان معادل برابر با