Независимые источники напряжения и тока

Источник напряжения — это устройство, которое обеспечивает постоянное или переменное электрическое напряжение между его выводами. Источник тока — это устройство, которое обеспечивает постоянный или переменный электрический ток через свои выводы. Оба типа источников необходимы для питания различных электрических цепей и устройств.

Однако не все источники одинаковы. В зависимости от их поведения и взаимодействия с другими элементами цепи, источники можно классифицировать на две основные категории: независимые и зависимые.

Что такое независимый источник напряжения или тока?

Независимый источник — это источник, который не зависит ни от какого другого параметра в цепи. Его выходное напряжение или ток определяются собственными характеристиками и не изменяются при изменении нагрузки или других условий в цепи.

Независимый источник напряжения поддерживает заданное напряжение на своих выводах, независимо от протекающего через него тока. Независимый источник тока поддерживает заданный ток через свои выводы, независимо от напряжения на них.

Независимые источники могут быть либо постоянными, либо переменными во времени. Постоянный источник обеспечивает фиксированное значение напряжения или тока в течение всего периода работы. Переменный источник обеспечивает изменяющееся значение напряжения или тока в соответствии с функцией времени, такой как синусоидальная волна, импульс или пилообразная волна.

Символы, используемые для обозначения независимых источников, показаны ниже. Стрелка внутри круга указывает направление тока для источников тока и полярность напряжения для источников напряжения.

Примеры независимых источников включают батареи, солнечные элементы, генераторы, альтернаторы и т.д.

Что такое зависимый источник напряжения или тока?

Зависимый источник — это источник, который зависит от другого параметра в цепи. Его выходное напряжение или ток является функцией напряжения или тока другой части цепи. Зависимый источник также называется управляемым источником.

Зависимый источник может быть либо управляемым напряжением, либо управляемым током. Управляемый напряжением источник имеет свой выход, определяемый напряжением на другом элементе цепи. Управляемый током источник имеет свой выход, определяемый током через другой элемент цепи.

Зависимый источник также может быть либо зависящим от напряжения, либо зависящим от тока. Зависящий от напряжения источник обеспечивает напряжение, пропорциональное управляющему напряжению или току. Зависящий от тока источник обеспечивает ток, пропорциональный управляющему напряжению или току.

Символы, используемые для обозначения зависимых источников, показаны ниже. Алмазная форма указывает, что источник зависим. Стрелка внутри алмаза указывает направление выходного тока для источников тока и полярность выходного напряжения для источников напряжения. Стрелка снаружи алмаза указывает направление управляющего тока для управляемых током источников и полярность управляющего напряжения для управляемых напряжением источников.

Примеры зависимых источников включают усилители, транзисторы, операционные усилители и т.д.

Зависимые источники также могут быть постоянными или переменными во времени, в зависимости от того, является ли управляющий параметр постоянным или переменным во времени.

Что такое идеальный источник напряжения или тока?

Идеальный источник — это теоретическое понятие, представляющее идеализированное поведение источника. Идеальный источник не имеет внутреннего сопротивления или импеданса и может предоставлять бесконечную мощность цепи.

Идеальный источник напряжения поддерживает постоянное напряжение на своих выводах, независимо от сопротивления нагрузки или тока. Идеальный источник тока поддерживает постоянный ток через свои выводы, независимо от сопротивления нагрузки или напряжения.

Символы, используемые для обозначения идеальных источников, такие же, как и для независимых источников, за исключением того, что нет указания на какое-либо внутреннее сопротивление или импеданс.

Практических примеров идеального источника нет, но некоторые реальные источники могут быть приближены к идеальным источникам при определенных условиях. Например, батарею можно считать идеальным источником напряжения, когда ее внутреннее сопротивление пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением нагрузки. Аналогично, фотоэлемент можно считать идеальным источником тока, когда его внутреннее сопротивление пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением нагрузки.

Как перевести из источника напряжения в источник тока и наоборот?

Любой реальный источник можно представить как источник напряжения или источник тока с эквивалентным внутренним сопротивлением или импедансом. Это означает, что любой источник напряжения можно преобразовать в эквивалентный источник тока и наоборот.

Для преобразования источника напряжения в эквивалентный источник тока необходимо найти два параметра: выходной ток и внутреннее сопротивление источника тока.

Выходной ток эквивалентного источника тока равен короткозамкнутому току исходного источника напряжения. Это означает, что необходимо найти ток, протекающий через выводы исходного источника напряжения, когда они соединены проводом с нулевым сопротивлением.

Внутреннее сопротивление эквивалентного источника тока равно сопротивлению разомкнутой цепи исходного источника напряжения. Это означает, что необходимо найти сопротивление между выводами исходного источника напряжения, когда они отключены от любой нагрузки.

Для преобразования источника тока в эквивалентный источник напряжения необходимо найти два параметра: выходное напряжение и внутреннее сопротивление источника напряжения.