Riippumattomat jännite- ja virranlähteet

Jännitelähde on laite, joka tarjoaa vakio- tai vaihtelevan sähköisen potentiaalin erotuksen sen päätepisteiden välillä. Virtalähde on laite, joka tarjoaa vakio- tai vaihtelevan sähkövirran sen päätepisteiden kautta. Molemmat jännite- ja virtalähteet ovat olennaisia erilaisten sähköverkkojen ja laitteiden toiminnalle.

Kaikki lähteet eivät kuitenkaan ole samoja. Lähteiden käyttäytyminen ja vuorovaikutus muiden piiriosien kanssa määrittävät ne kahdeksi pääluokaksi: riippumattomiin ja riippuviin.

Mikä on riippumaton jännite- tai virtalähde?

Riippumaton lähde on sellainen, joka ei riipu minkään muun suureen piirissä. Sen ulostulovirta tai -jännite on määrätty sen omilla ominaisuuksilla eikä se muutu kuormituksen tai muiden piiriolosuhteiden mukaan.

Riippumaton jännitelähde ylläpitää määritettyä jännitettä sen päätepisteiden välillä riippumatta siitä, kuinka paljon virtaa kulkee läpi. Riippumaton virtalähde ylläpitää määritettyä virtaa sen päätepisteiden kautta riippumatta siitä, mikä on jännite sen päätepisteiden välillä.

Riippumatonta lähdettä voi olla joko vakio- tai aikavaihteleva. Vakiolähde tarjoaa vakion jännitteen tai virran koko toimintansa ajan. Aikavaihteleva lähde tarjoaa muuttuvan jännitteen tai virran ajan funktion mukaan, kuten sinimuotoinen aalto, pulssi tai rampi.

Riippumattomien lähteiden symbolit näkyvät alla. Ympyrän sisällä oleva nuoli viittaa virtasäilöjen virtasuuntaan ja jännitesäilöjen jännitteen polaarisuuntaan.

Joitakin esimerkkejä riippumattomista lähteistä ovat akut, aurinkopaneelit, generaattorit, vaihtojenneraattorit jne.

Mikä on riippuva jännite- tai virtalähde?

Riippuva lähde on sellainen, joka riippuu toisesta suureesta piirissä. Sen ulostulovirta tai -jännite on toisen osan jännitteen tai virran funktio. Riippuvaa lähdettä kutsutaan myös kontrolloiduksi lähdelle.

Riippuva lähde voi olla joko jännitekontrolloitu tai virtakontrolloitu. Jännitekontrolloidun lähdteen ulostulo määräytyy toisen elementin jännitteestä piirissä. Virtakontrolloidun lähdteen ulostulo määräytyy toisen elementin virtasta piirissä.

Riippuva lähde voi olla myös jännite- tai virtariippuva. Jänniteriippuva lähde tarjoaa jännitteen, joka on verrannollinen ohjaavaan jännitteeseen tai virtaan. Virtariippuva lähde tarjoaa virran, joka on verrannollinen ohjaavaan jännitteeseen tai virtaan.

Käytetyt symbolit riippuville lähteille näkyvät alla. Timanttimuotoinen muoto viittaa siihen, että lähde on riippuva. Timantin sisällä oleva nuoli viittaa virtasäilöjen virtasuuntaan ja jännitesäilöjen jännitteen polaarisuuntaan. Timantin ulkopuolella oleva nuoli viittaa ohjaavan virran suuntaan virtakontrolloiduissa lähteissä ja ohjaavan jännitteen polaarisuuntaan jännitekontrolloiduissa lähteissä.

Joitakin esimerkkejä riippuvista lähteistä ovat vahvistimet, transistorit, operatiiviset vahvistimet jne.

Riippuvia lähteitä voivat olla myös vakio- tai aikavaihtelevia, riippuen siitä, onko ohjaava suure vakio- tai aikavaihteleva.

Mikä on ideaali jännite- tai virtalähde?

Ideaali lähde on teoreettinen käsite, joka edustaa lähteen idealisoitua käyttäytymistä. Ideaalilla lähdellä ei ole sisäistä vastusta tai impedanssia, ja se voi tarjota äärettömän voiman piiriin.

Ideaali jännitelähde ylläpitää vakio jännitettä sen päätepisteiden välillä riippumatta kuormituksen impedanssista tai virrasta. Ideaali virtalähde ylläpitää vakio virtaa sen päätepisteiden kautta riippumatta kuormituksen impedanssista tai jännitteestä.

Ideaalilähteiden symboleissa ei ole mitään merkintää sisäisestä vastuksesta tai impedanssista.

Praktisia esimerkkejä ideaalilähteistä ei ole, mutta jotkin reaalilähteet voidaan arvioida ideaalilähteiksi tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi akku voidaan pitää ideaalijännitelähteenä, kun sen sisäinen vastus on huomioon otettuna pieni verrattuna kuormitusvastukseen. Samalla tavalla, aurinkopaneeli voidaan pitää ideaalivirtalähteenä, kun sen sisäinen vastus on huomioon otettuna pieni verrattuna kuormitusvastukseen.

Miten muuttaa jännite- ja virtalähteitä toisikseen?

Mikä tahansa reaalilähde voidaan esittää joko jännitelähteenä tai virtalähteenä, jonka tasa-arvoisella sisäisellä vastuksella tai impedanssilla. Tämä tarkoittaa, että jokainen jännitelähde voidaan muuttaa vastaavaksi virtalähteeksi ja päinvastoin.

Muuttaaksemme jännitelähteen vastaavaksi virtalähteeksi, meidän täytyy löytää kaksi parametria: virtalähteen ulostulovirta ja sisäinen vastus.

Virtalähteen ulostulovirta on sama kuin alkuperäisen jännitelähteen lyhytkiertovirta. Tämä tarkoittaa, että meidän täytyy löytää virta, joka kulkee alkuperäisen jännitelähteen päätepisteiden kautta, kun ne on yhdistetty nolla vastuksella.

Virtalähteen sisäinen vastus on sama kuin alkuperäisen jännitelähteen avoimen kytkentän vastus. Tämä tarkoittaa, että meidän täytyy löytää vastus alkuperäisen jännitelähteen päätepisteiden välillä, kun ne on irrotettu kaikelta kuormiltamme.

Muuttaaksemme virtalähteen vastaavaksi jännitelähteenä, meidän täytyy löytää kaksi parametria: jännitelähteen ulostulujännite ja sisäinen vastus.

Jännitelähteen ul