Oberoende spännings- och strömkällor
En spänningskälla är en enhet som ger en konstant eller varierande elektrisk potential mellan dess terminaler. En strömkälla är en enhet som ger ett konstant eller varierande elektriskt strömstyrka genom sina terminaler. Både spänning- och strömkällor är viktiga för att driva olika elektriska kretsar och enheter.
Men inte alla källor är lika. Beroende på hur de beter sig och interagerar med andra kretselement kan källor indelas i två huvudkategorier: oberoende och beroende.
Vad är en oberoende spännings- eller strömkälla?
En oberoende källa är en källa som inte beror på någon annan storhet i kretsen. Dess utgångsspänning eller -ström är fastställd av dess egna egenskaper och ändras inte med lasten eller några andra kretsförhållanden.
En oberoende spänningkälla upprätthåller en angiven spänning över sina terminaler oavsett den ström som flödar genom den. En oberoende strömkälla upprätthåller en angiven ström genom sina terminaler oavsett spänningen över dem.
Oberoende källor kan vara antingen konstanta eller tidsvarierande. En konstant källa ger en fast spänning eller ström under sin drift. En tidsvarierande källa ger en föränderlig spänning eller ström enligt en funktion av tid, till exempel en sinusvåg, en puls eller en ramp.
Symbolerna som används för att representera oberoende källor visas nedan. Pilen inuti cirkeln anger riktningen för strömmen för strömkällor och polariteten för spänningen för spänningkällor.
Några exempel på oberoende källor är batterier, solceller, generatorer, alternatorer, etc.
Vad är en beroende spännings- eller strömkälla?
En beroende källa är en källa som beror på en annan storhet i kretsen. Dess utgångsspänning eller -ström är en funktion av spänningen eller strömmen i en annan del av kretsen. En beroende källa kallas också en kontrollerad källa.
En beroende källa kan vara antingen spänningsstyrd eller strömsstyrd. En spänningsstyrd källa har sin utgång bestämd av spänningen över ett annat element i kretsen. En strömsstyrd källa har sin utgång bestämd av strömmen genom ett annat element i kretsen.
En beroende källa kan också vara antingen spänningsberoende eller strömsberoende. En spänningsberoende källa ger en spänningsutgång som är proportionell till den styrande spänningen eller strömmen. En strömsberoende källa ger en strömutgång som är proportionell till den styrande spänningen eller strömmen.
Symbolerna som används för att representera beroende källor visas nedan. Diamentformen indikerar att källan är beroende. Pilen inuti diamanten anger riktningen för utgångsströmmen för strömkällor och polariteten för utgångsspänningen för spänningkällor. Pilen utanför diamanten anger riktningen för den styrande strömmen för strömsstyrda källor och polariteten för den styrande spänningen för spänningsstyrda källor.
Några exempel på beroende källor är förstärkare, transistorer, operationsförstärkare, etc.
Beroende källor kan också vara konstanta eller tidsvarierande, beroende på om den styrande storheten är konstant eller tidsvarierande.
Vad är en ideal spännings- eller strömkälla?
En ideal källa är ett teoretiskt begrepp som representerar en idealiserad beteende hos en källa. En ideal källa har ingen intern motstånd eller impedans och kan ge obegränsad effekt till kretsen.
En ideal spänningkälla upprätthåller en konstant spänning över sina terminaler oavsett belastningsimpedansen eller strömmen. En ideal strömkälla upprätthåller en konstant ström genom sina terminaler oavsett belastningsimpedansen eller spänningen.
Symbolerna som används för att representera ideal källor är samma som de som används för oberoende källor, förutom att det inte finns något tecken på något internt motstånd eller impedans.
Det finns inget praktiskt exempel på en ideal källa, men vissa verkliga källor kan approximeras som ideal källor under vissa förhållanden. Till exempel kan en batteri betraktas som en ideal spänningkälla när dess internt motstånd är försumbart jämfört med belastningsmotståndet. På samma sätt kan en fotovoltaisk cell betraktas som en ideal strömkälla när dess internt motstånd är försumbart jämfört med belastningsmotståndet.
Hur man konverterar mellan spännings- och strömkällor?
Alla verkliga källor kan representeras som antingen en spänningkälla eller en strömkälla med en motsvarande intern motstånd eller impedans. Detta betyder att alla spänningkällor kan konverteras till en motsvarande strömkälla och vice versa.
För att konvertera en spänningkälla till en motsvarande strömkälla behöver vi hitta två parametrar: utgångsströmmen och det interna motståndet för strömkällan.
Utgångsströmmen för den motsvarande strömkällan är lika med kortslutningsströmmen för den ursprungliga spänningkällan. Detta innebär att vi behöver hitta strömmen som flödar genom terminalerna för den ursprungliga spänningkällan när de är anslutna av en tråd med noll motstånd.
Det interna motståndet för den motsvarande strömkällan är lika med
