Co to jest transformacja źródła?
Transformacja źródła
Transformacja źródła odnosi się do zastąpienia jednego typu źródła elektrycznego równoważną alternatywą. Praktyczne źródło napięcia można przekształcić w równoważne praktyczne źródło prądu i na odwrót.
Praktyczne źródło napięcia
Praktyczne źródło napięcia składa się z idealnego źródła napięcia połączonego szeregowo z wewnętrznym oporem (lub impedancją, dla obwodów AC). Dla idealnego źródła napięcia, ta wewnętrzna impedancja wynosi zero, co oznacza, że napięcie wyjściowe pozostaje stałe niezależnie od prądu obciążenia. Przykładami są baterie, akumulatory i generatory.
Praktyczne źródło prądu
Praktyczne źródło prądu składa się z idealnego źródła prądu połączonego równolegle z wewnętrznym oporem (lub impedancją). Dla idealnego źródła prądu, ta równoległa impedancja jest nieskończona, zapewniając, że prąd wyjściowy pozostaje stały niezależnie od napięcia obciążenia. Urządzenia półprzewodnikowe, takie jak tranzystory, często modelowane są jako źródła prądu. Wyjścia z źródeł napięcia DC lub AC nazywane są odpowiednio źródłami stałego lub zmiennego prądu.
Wzajemna transformowalność
Źródła napięcia i prądu są wzajemnie transformowalne poprzez transformację źródła. Aby to zilustrować, rozważmy poniższy obwód:
Rysunek A przedstawia praktyczne źródło napięcia połączone szeregowo z wewnętrznym oporem rv, podczas gdy Rysunek B przedstawia praktyczne źródło prądu z równoległym wewnętrznym oporem ri.
Dla praktycznego źródła napięcia, prąd obciążenia dany jest przez równanie:
Gdzie,
iLv to prąd obciążenia dla praktycznego źródła napięcia
V to napięcie
rv to wewnętrzny opór źródła napięcia
rL to opór obciążenia
Założono, że opór obciążenia rL jest podłączony do terminali x-y. Podobnie, dla praktycznego źródła prądu, prąd obciążenia dany jest przez:
iLi to prąd obciążenia dla praktycznego źródła prądu
I to prąd
ri to wewnętrzny opór źródła prądu
rL to opór obciążenia podłączony do terminali x-y na rysunku B
Dwa źródła stają się identyczne, gdy równujemy równanie (1) i równanie (2)
Jednakże, dla źródła prądu, gdy terminale x-y są otwarte (nie ma podłączonego obciążenia), napięcie na terminalach x-y wynosi V = I ×ri. Zatem otrzymujemy:
Zatem, dla dowolnego praktycznego źródła napięcia z ideałnym napięciem V i wewnętrznym oporem rv, źródło napięcia może być zastąpione przez źródło prądu I z wewnętrznym oporem połączonym równolegle z źródłem prądu.
Transformacja źródła: przekształcenie źródła napięcia w źródło prądu
Gdy źródło napięcia jest połączone szeregowo z oporem i musi zostać przekształcone w źródło prądu, opór jest podłączany równolegle do źródła prądu, jak pokazano na powyższym rysunku. Wartość źródła prądu dana jest przez:R
Na powyższym schemacie obwodu, źródło prądu połączone równolegle z oporem może być przekształcone w źródło napięcia poprzez umieszczenie oporu szeregowo z źródłem napięcia. Wartość źródła napięcia dana jest przez:Vs = Is × R
