Onafhankelijke Spannings- en Stromebronnen
Een spanningsbron is een apparaat dat een constante of variabele elektrische potentiaalverschil tussen zijn aansluitingen biedt. Een stroombron is een apparaat dat een constante of variabele elektrische stroom door zijn aansluitingen leidt. Zowel spannings- als stroombronnen zijn essentieel voor het voeden van verschillende elektrische circuits en apparaten.
Niet alle bronnen zijn echter hetzelfde. Afhankelijk van hoe ze zich gedragen en met andere circuit-elementen interacteren, kunnen bronnen worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën: onafhankelijk en afhankelijk.
Wat is een onafhankelijke spannings- of stroombron?
Een onafhankelijke bron is een bron die niet afhankelijk is van enige andere grootheid in het circuit. De uitvoerspanning of -stroom wordt bepaald door de eigen eigenschappen van de bron en verandert niet met de belasting of enige andere circuitconditie.
Een onafhankelijke spanningsbron behoudt een gespecificeerde spanning over zijn aansluitingen, ongeacht de stroom die erdoorheen loopt. Een onafhankelijke stroombron behoudt een gespecificeerde stroom door zijn aansluitingen, ongeacht de spanning over deze aansluitingen.
Onafhankelijke bronnen kunnen constant of tijdafhankelijk zijn. Een constante bron biedt een vaste waarde van spanning of stroom gedurende de gehele werking. Een tijdafhankelijke bron biedt een veranderende waarde van spanning of stroom volgens een functie van de tijd, zoals een sinusoïdale golf, een puls of een oplopende stroom.
De symbolen die worden gebruikt om onafhankelijke bronnen te vertegenwoordigen, staan hieronder weergegeven. De pijl binnen de cirkel geeft de richting van de stroom aan voor stroombronnen en de polariteit van de spanning voor spanningsbronnen.
Enkele voorbeelden van onafhankelijke bronnen zijn batterijen, zonnecellen, generatoren, alternators, enz.
Wat is een afhankelijke spannings- of stroombron?
Een afhankelijke bron is een bron die afhankelijk is van een andere grootheid in het circuit. De uitvoerspanning of -stroom is een functie van de spanning of stroom van een ander deel van het circuit. Een afhankelijke bron wordt ook wel een gecontroleerde bron genoemd.
Een afhankelijke bron kan zowel spanningsgecontroleerd als stroomgecontroleerd zijn. Een spanningsgecontroleerde bron heeft zijn uitvoer bepaald door de spanning over een ander element in het circuit. Een stroomgecontroleerde bron heeft zijn uitvoer bepaald door de stroom door een ander element in het circuit.
Een afhankelijke bron kan ook zowel spanningsafhankelijk als stroomafhankelijk zijn. Een spanningsafhankelijke bron levert een spanningsuitvoer die evenredig is met de bestuurderspanning of -stroom. Een stroomafhankelijke bron levert een stroomuitvoer die evenredig is met de bestuurderspanning of -stroom.
De symbolen die worden gebruikt om afhankelijke bronnen te vertegenwoordigen, staan hieronder weergegeven. De diamantvorm geeft aan dat de bron afhankelijk is. De pijl binnen de diamant geeft de richting van de uitvoerstroom aan voor stroombronnen en de polariteit van de uitvoerspanning voor spanningsbronnen. De pijl buiten de diamant geeft de richting van de besturingsstroom aan voor stroomgecontroleerde bronnen en de polariteit van de besturingsspanning voor spanningsgecontroleerde bronnen.
Enkele voorbeelden van afhankelijke bronnen zijn versterkers, transistors, operationele versterkers, enz.
Afhankelijke bronnen kunnen ook constant of tijdafhankelijk zijn, afhankelijk van of de besturingsgrootheid constant of tijdafhankelijk is.
Wat is een ideale spannings- of stroombron?
Een ideale bron is een theoretisch concept dat een ideaal gedrag van een bron vertegenwoordigt. Een ideale bron heeft geen interne weerstand of impedantie en kan oneindig veel vermogen aan het circuit leveren.
Een ideale spanningsbron behoudt een constante spanning over zijn aansluitingen, ongeacht de belastingsimpedantie of stroom. Een ideale stroombron behoudt een constante stroom door zijn aansluitingen, ongeacht de belastingsimpedantie of spanning.
De symbolen die worden gebruikt om ideale bronnen te vertegenwoordigen, zijn dezelfde als die voor onafhankelijke bronnen, behalve dat er geen indicatie is van enige interne weerstand of impedantie.
Er is geen praktijkvoorbeeld van een ideale bron, maar sommige echte bronnen kunnen onder bepaalde omstandigheden als ideale bronnen worden benaderd. Bijvoorbeeld, een batterij kan als een ideale spanningsbron worden beschouwd wanneer de interne weerstand verwaarloosbaar is ten opzichte van de belastingsweerstand. Op soortgelijke wijze kan een fotovoltaïsche cel als een ideale stroombron worden beschouwd wanneer de interne weerstand verwaarloosbaar is ten opzichte van de belastingsweerstand.
Hoe te converteren tussen spannings- en stroombronnen?
Elke echte bron kan worden weergegeven als een spanningsbron of een stroombron met een equivalente interne weerstand of impedantie. Dit betekent dat elke spanningsbron kan worden omgezet in een equivalente stroombron en vice versa.
Om een spanningsbron om te zetten in een equivalente stroombron, moeten we twee parameters vinden: de uitvoerstroom en de interne weerstand van de stroombron.
De uitvoerstroom van de equivalente stroombron is gelijk aan de kortsluitspanning van de oorspronkelijke spanningsbron. Dit betekent dat we de stroom moeten vinden die door de aansluitingen van de oorspronkelijke spanningsbron stroomt wanneer ze door een draad met nul weerstand worden verbonden.
De interne weerstand van de equivalente stroombron is gelijk aan de
