Uavhengige spenning- og strømkilder

En spenning-kilde er et enhet som gir en konstant eller variabel elektrisk potensial forskjell mellom dens terminaler. En strømkilde er en enhet som gir en konstant eller variabel elektrisk strøm gjennom sine terminaler. Både spenning- og strømkilder er nødvendige for å drive ulike elektriske kretser og enheter.

Men ikke alle kilder er like. Avhengig av hvordan de oppfører seg og interagerer med andre kretselementer, kan kilder bli klassifisert i to hovedkategorier: uavhengige og avhengige.

Hva er en uavhengig spenning- eller strømkilde?

En uavhengig kilde er en kilde som ikke avhenger av noen annen størrelse i kretsen. Dens utgangsspenning eller -strøm er fastsatt av dens egne egenskaper og endrer seg ikke med belastningen eller noen annen kretsbetingelse.

En uavhengig spenningkilde vedlikeholder en angitt spenning over sine terminaler uansett strømmen som flyter gjennom den. En uavhengig strømkilde vedlikeholder en angitt strøm gjennom sine terminaler uansett spenningen over dem.

Uavhengige kilder kan være enten konstante eller tidsvarierende. En konstant kilde gir en fast verdi av spenning eller strøm gjennom sin drift. En tidsvarierende kilde gir en endrende verdi av spenning eller strøm ifølge en funksjon av tid, som en sinusformet bølge, en puls eller en rampe.

Symbolene som brukes for å representere uavhengige kilder vises nedenfor. Pilen inni sirkelen indikerer retningen av strømmen for strømkilder og polariteten av spenningen for spenningkilder.

Noen eksempler på uavhengige kilder er batterier, solceller, generatorer, alternatorer, etc.

Hva er en avhengig spenning- eller strømkilde?

En avhengig kilde er en kilde som avhenger av en annen størrelse i kretsen. Dens utgangsspenning eller -strøm er en funksjon av spenningen eller strømmen i en annen del av kretsen. En avhengig kilde kalles også en kontrollert kilde.

En avhengig kilde kan være enten spenning-kontrollert eller strøm-kontrollert. En spenning-kontrollert kilde har sin utgang bestemt av spenningen over et annet element i kretsen. En strøm-kontrollert kilde har sin utgang bestemt av strømmen gjennom et annet element i kretsen.

En avhengig kilde kan også være enten spenning-avhengig eller strøm-avhengig. En spenning-avhengig kilde gir en spenning utgang som er proporsjonal til den kontrollerende spenningen eller -strømmen. En strøm-avhengig kilde gir en strøm utgang som er proporsjonal til den kontrollerende spenningen eller -strømmen.

Symbolene som brukes for å representere avhengige kilder vises nedenfor. Diamantformen indikerer at kilde er avhengig. Pilen inni diamanten indikerer retningen av utgangsstrømmen for strømkilder og polariteten av utgangsspenningen for spenningkilder. Pilen utenfor diamanten indikerer retningen av kontrollerende strøm for strøm-kontrollerte kilder og polariteten av kontrollerende spenning for spenning-kontrollerte kilder.

Noen eksempler på avhengige kilder er forsterkere, transistorer, operasjonsforsterkere, etc.

Avhengige kilder kan også være konstante eller tidsvarierende, avhengig av om den kontrollerende størrelsen er konstant eller tidsvarierende.

Hva er en ideell spenning- eller strømkilde?

En ideell kilde er et teoretisk konsept som representerer en idealisert oppførsel av en kilde. En ideell kilde har ingen intern motstand eller impedans og kan gi ubegrenset effekt til kretsen.

En ideell spenningkilde vedlikeholder en konstant spenning over sine terminaler uansett belastningsimpedansen eller -strømmen. En ideell strømkilde vedlikeholder en konstant strøm gjennom sine terminaler uansett belastningsimpedansen eller -spenningen.

Symbolene som brukes for å representere ideelle kilder er de samme som de som brukes for uavhengige kilder, unntatt at det ikke er noen indikasjon på noen intern motstand eller impedans.

Det finnes ingen praktisk eksempel på en ideell kilde, men noen reelle kilder kan omtrentlig betraktes som ideelle kilder under visse betingelser. For eksempel kan en batteri betraktes som en ideell spenningkilde når dens interne motstand er fornekkelig sammenlignet med belastningsmotstanden. På samme måte kan en fotovoltaisk celle betraktes som en ideell strømkilde når dens interne motstand er fornekkelig sammenlignet med belastningsmotstanden.

Hvordan konvertere mellom spenning- og strømkilder?

Enhver reell kilde kan representeres som enten en spenningkilde eller en strømkilde med en ekvivalent intern motstand eller impedans. Dette betyr at enhver spenningkilde kan konverteres til en ekvivalent strømkilde og vice versa.

For å konvertere en spenningkilde til en ekvivalent strømkilde, må vi finne to parametre: utgangsstrømmen og den interne motstanden til strømkilden.

Utgangsstrømmen av den ekvivalente strømkilden er lik kortslutningsstrømmen av den opprinnelige spenningkilden. Dette betyr at vi må finne strømmen som flyter gjennom terminalene av den opprinnelige spenningkilden når de er koblet sammen med en tråd med null motstand.

Den interne motstanden av den ekvivalente strømkilden er lik den