Важко уявити сучасний світ без електрики, телефон залишиться без підзарядки, а перегляд фільму просто стане неможливим. Так, без цього явища життя здасться важкою. Але для того щоб отримати його, потрібен потік енергії, фізична складова якого, може мати різний характер. В електротехніці прийнято поділяти елементи живлення на дві групи: по постійному струму або напрузі. Вони бувають ідеальними, але існуючі лише в теорії і реальні, які можливо побачити на практиці.
Ідеальний джерело струму (генератор)
Для початку розглянемо абстрактний варіант: сила струму, створена в цьому пристрої, завжди однакова. Спираючись на закон Ома, можна легко зробити висновок, що напруга залежить лише від опору підключеного навантаження. Внутрішній опір такого елемента живлення має нескінченну величину, тому не впливає на основний параметр. Внаслідок того, що сила струму значення постійне, то на значення потужності теоретичного агрегату впливає тільки опір підключеного навантаження. У пристрої, при виникненні короткого замикання, також зберігається основна властивість джерела.
Такий ідеальний елемент можна створити лише в теорії, його застосовують при моделюванні електромагнітних процесів. На практиці такої системи досягти неможливо, тому розглянемо матеріальну варіацію.
реальний генератор
Головна відмінність між реальним і ідеальним пристроєм - наявність внутрішнього опору. Чим вище цей параметр, тим ближче елемент до поліпшеного варіанту. З цього випливає, що напруга і потужність значення кінцеві, т. Е мають певний робочий діапазон. При цьому система також має обмеженням по приєднується навантаженні. При вирішенні завдань, реальний пристрій зображують як ідеального, з підключеним в паралель внутрішнім опором.
Експлуатація даного агрегату можлива при холостому ході (Без зовнішнього навантаження) внаслідок того, що маємо замкнутий контур за рахунок внутрішнього опору. Струм на виході під час такого режиму знижується до нульового значення. При підключенні накоротко (режим короткого замикання) одержимо максимальну величину, а вихідна напруга опуститься до 0.
Як приклад такого пристрою, звернемося до котушці індуктивності. Це положення справедливо в момент розмикання ланцюга. Так різниця потенціалів в такому режимі різко збільшується в порівнянні з попереднім станом. Вся справа в ЕРС самоіндукції виникає в цьому елементі. При збільшенні напруги котушка накопичує енергію, при зниженні віддає її в мережу.
Ще одним прикладом є вторинна обмотка трансформатора струму, яка в нормальних умовах роботи завжди повинна бути закорочена. В іншому випадку, якщо в ній відбудеться розрив, то вона стане генератором. Вся справа в законі збереження енергії, так потужність на первинної та вторинної обмотці повинна бути однаковою. Параметри первинної обмотки незмінні, внаслідок конструктивних особливостей трансформатора (обмотка має один виток). При обриві у вторинній обмотці, упорядкованого руху заряджених часток не буде, відповідно напруга різко зросте.
Ідеальний джерело напруги (ЕРС)
У ідеального пристрою, напруга є незмінним параметром і не залежить від значення навантажувального струму, разом з тим, його внутрішній опір дорівнює 0. Якщо створення даного приладу було б можливим, то він представляв джерело нескінченної потужності. Величина струму і потужності при підключеній навантаженні прагнула до нескінченного числа. Але, як ми знаємо потужність, має кінцеве значення.
Описаний елемент живлення, є теоретичним поняттям, на практиці таких умов досягти неможливо, тому застосовується лише в моделюванні процесів.
Реальний джерело напруги
В реальності маємо пристрій ЕРС, яке характеризується наявністю внутрішнього опору, з цієї причини струм буде мати граничне значення. У більшості пристроїв внутрішнє опір незначна величина, якщо порівнювати із зовнішніми показниками, і чим менше це параметр, тим ближче до ідеального варіанту. При збільшенні струму відбуватиметься падіння напруги. У розрахунках позначається як ідеальне джерело ЕРС з підключеним послідовно опором. Струм через джерело дорівнює 0, якщо створений режим холостого ходу. У разі виникнення короткого замикання, прийме максимальне значення, а різниця потенціалів на виході стане рівною 0.
Як приклад можна розглянути акумуляторну батарею, принцип роботи якої, заснований на хімічній реакції.
висновок
- Реальні прилади на відміну від ідеальних пристроїв містять внутрішній опір.
- Що стосується відмінності ідеального пристрою струму від напруги, то воно полягає в тому, який параметр є постійним і не залежить від приєднується навантаження. Це відповідає їх назвам, для приладів ЕДС- напруга, для генератора - струм.
- При складанні схеми заміщення, внутрішній опір джерела струму підключається паралельно, напруги - послідовно.
- Для реальних пристроїв, існує різниця у внутрішньому опорі: для генераторів краще мати великий опір, для джерела ЕРС - мале.
