Vnútorný odpor prúdového zdroja. Vnútorný odpor

úvod

Potreba zaviesť pojem môže byť ilustrovaný nasledujúcim príkladom. Porovnajte dva chemické zdroje jednosmerného prúdu s rovnakým napätím:

• Automobilová olovnatá batéria s napätím 12 voltov a kapacitou 55 Ah
• Osem AA batérií zapojených do série. Celkové napätie takejto batérie je tiež 12 voltov, kapacita je oveľa menšia - asi 1 Ah

Napriek tomu istému napätiu sa tieto zdroje značne líšia pri práci na rovnakom zaťažení. Takto je automobilová batéria schopná dodávať veľký prúd do záťaže (motor auta sa štartuje od batérie, zatiaľ čo štartér spotrebuje 250 ampérov) a štartér sa vôbec neotáča z reťaze batérií. Relatívne malá kapacita batérií nie je príčinou: jedna amp-hodina v batériách stačí na to, aby sa štartér otočil na 14 sekúnd (pri prúde 250 A).

Pre dvojtónové siete obsahujúce zdroje (t.j. generátory napätia a generátory prúdu) je preto potrebné hovoriť interný  odpor (alebo impedancia). Ak dva-terminál neobsahuje zdroje, potom " interný  odpor "pre takúto dvojpólovú sieť znamená to isté ako proste  "Odpor".

Súvisiace výrazy

Ak je vstup a / alebo výstup rozlíšený v každom systéme, často sa používajú nasledujúce pojmy:

Fyzikálne princípy

Napriek tomu, že na ekvivalentnom obvode je vnútorný odpor reprezentovaný ako jeden pasívny prvok (s aktívnym odporom, to znamená, že rezistor je nutne prítomný v ňom), vnútorný odpor nie je koncentrovaný v žiadnom prvku. Bipolárny vzhľad samotný správať sa  ako keby sa koncentrovala vnútorná impedancia a generátor napätia. V skutočnosti je vnútorný odpor vonkajším prejavom kombinácie fyzických účinkov:

• Ak je v sieti s dvoma portami iba zdroj energie bez akéhokoľvek elektrického obvodu (napríklad galvanického prvku), je vnútorný odpor takmer čisto aktívny (pokiaľ nie je veľmi vysoký), je to spôsobené fyzikálnymi účinkami, ktoré neumožňujú, aby výkon daný týmto zdrojom na zaťaženie prekročil určitý limit , Najjednoduchším príkladom takého účinku je nenulový odpor vodičov elektrického obvodu. Ale spravidla účinky neelektrické  prírody. Napríklad výkon môže byť obmedzený kontaktnou oblasťou látok zapojených do reakcie, v generátore vodných elektrární - obmedzeným tlakom vody atď.
• V prípade dvojpólu, obsahujúceho vnútri elektrický obvod, vnútorný odpor je "rozptýlený" v obvodových prvkoch (okrem mechanizmov uvedených vyššie v zdroji).

Odtiaľ tiež nasledujte niektoré vlastnosti vnútorného odporu:

Vplyv vnútorného odporu na vlastnosti dvojpólu

Vplyv interného odporu je vlastnosťou každej aktívnej dvojpólových sietí. Hlavným výsledkom prítomnosti vnútorného odporu je obmedzenie elektrického výkonu, ktorý sa dá dosiahnuť pri zaťažení dodávanom z tejto dvojpolohovej siete.

Predpokladajme, že existuje dvojportová sieť, ktorú možno opísať vyššie uvedeným ekvivalentným obvodom. Dvojportové zariadenie má dva neznáme parametre, ktoré sa musia nájsť:

• EMF generátor napätia U
• Vnútorný odpor r

Všeobecne platí, že na určenie dvoch neznámych je potrebné urobiť dve merania: meranie napätia na výstupe z dvoch koncových zariadení (t.j. potenciálny rozdiel U out = φ 2 - φ 1) pri dvoch rôznych zaťažovacích prúdoch. Potom je možné zistiť neznáme parametre zo systému rovníc:

kde U out1 I 1, U out2  - výstupné napätie pri prúde I 2, Pri riešení systému rovníc nájdeme neznáme neznáme:

Zvyčajne sa na výpočet vnútorného odporu používa jednoduchšia metóda: napätie je v pohotovostnom režime a prúd je v režime skratovania dvojvodičového obvodu. V tomto prípade je systém () napísaný nasledovne:

kde U oc  - výstupné napätie v pohotovostnom režime (eng. otvorený okruh), tj pri prúde s nulovým zaťažením; I sc  - prúd záťaže v režime skratu (eng. skrat), to znamená zaťaženie s nulovým odporom. Tu sa berie do úvahy, že výstupný prúd v režime voľnobehu a výstupné napätie v režime skratovania sa rovnajú nule. Z posledných rovníc sa okamžite dostaneme:

meranie

predstava meranie  platné pre skutočné zariadenie (nie však pre schému). Priame meranie pomocou ohmmetra nie je možné, pretože nie je možné pripojiť meracie prístroje k vnútorným odporovým vodičom. Preto je nevyhnutné nepriame meranie, ktoré sa podstatne nelíši od výpočtu - napätie pri zaťažení sa vyžaduje aj pri dvoch rôznych hodnotách prúdu. Nie je však vždy možné použiť zjednodušený vzorec (2), pretože nie každé skutočné dvojpólové zariadenie umožňuje prevádzku v režime skratu.

Niekedy sa používa nasledujúca jednoduchá metóda merania, ktorá nevyžaduje výpočty:

• Merané nečinné napätie
• Ako záťaž je pripojený premenlivý odpor a jeho odpor je zvolený tak, aby napätie na ňom bolo polovicu napätia bez zaťaženia.

Po opísaných postupoch musí byť odpor odporu zaťaženia meraný pomocou ohmmeteru - bude sa rovnať vnútornému odporu dvojprúdovej siete.

Bez ohľadu na metódu merania je potrebné dávať pozor na preťaženie siete s dvomi portami, to znamená, že prúd by nemal prekročiť maximálne prípustné hodnoty pre túto dvojportovú sieť.

Reaktívny vnútorný odpor

Ak ekvivalentný obvod dvojpólového zariadenia obsahuje reaktívne prvky - kondenzátory a / alebo induktory, potom kalkulácie  reaktívny vnútorný odpor sa robí rovnako ako aktívny, ale namiesto odporu rezistorov sa odoberajú komplexné impedancie prvkov zahrnutých v obvode a namiesto napätia a prúdov ich komplexné amplitúdy, to znamená, výpočet sa vykonáva s použitím metódy komplexnej amplitúdy.

meranie  reaktívny vnútorný odpor má nejaké zvláštnosti, pretože je komplexnou hodnotou a nie skalárnou hodnotou:

• Môžete vyhľadávať rôzne parametre komplexnej hodnoty: modul, argument, iba skutočnú alebo imaginárnu časť a tiež komplexné číslo v plnom rozsahu. Preto technika merania bude závisieť od toho, čo chceme prijať.
• Každý z uvedených parametrov závisí od frekvencie. Teoreticky je potrebné odstrániť úplné informácie o reaktívnom vnútornom odporu meraním závislosť  na frekvencii, t.j. vykonajte merania zo všetkých Frekvencie, ktoré tento dvojpólový zdroj môže generovať.

prihláška

Vo väčšine prípadov by ste nemali hovoriť prihláška  vnútorný odpor a asi účtovníctva  jeho negatívny dopad, pretože vnútorný odpor je skôr negatívny. Avšak v niektorých systémoch je jednoducho potrebná prítomnosť vnútorného odporu s nominálnou hodnotou.

Zjednodušenie ekvivalentných obvodov

Znázornenie dvojprúdovej siete ako kombinácie generátora napätia a vnútorného odporu je najjednoduchším a najčastejšie používaným ekvivalentným obvodom dvojportovej siete.

Zodpovedajúci zdroj a zaťaženie

Zhoda zdroja a záťaže je voľbou pomeru odporu zaťaženia a vnútorného odporu zdroja na dosiahnutie špecifikovaných vlastností výsledného systému (spravidla sa pokúšajú dosiahnuť maximálnu hodnotu akéhokoľvek parametra pre tento zdroj). Najbežnejšie používané typy zhody sú:

Prúdové a napájacie napájanie by sa malo používať s opatrnosťou, pretože existuje nebezpečenstvo preťaženia zdroja.

Nízke zníženie napätia

Niekedy sa k zdroju pridáva umelo zvýšený odpor (pridáva sa k vnútornému odporu zdroja), aby sa výrazne znížilo napätie, ktoré sa z neho dostalo. Pridanie odporu ako prídavného odporu (tzv. Ochladzovací rezistor) vedie k zbytočnému uvoľneniu energie. Aby sa nestratili energie, systémy striedavého prúdu používajú reaktívne tlmiace impedancie, najčastejšie kondenzátory. Takto vyrobené kondenzátorové napájacie zdroje. Podobne, pomocou kapacitného kohútika z vedenia vysokého napätia môžete získať malé napätie na napájanie akýchkoľvek samostatných zariadení.

Minimalizácia šumu

Pri zosilnení slabých signálov sa často vyskytuje problém minimalizovania šumu, ktorý zosilňovač prináša do signálu. Ak to chcete urobiť, použite špeciálne zosilňovače s nízkym šumomavšak sú navrhnuté tak, aby sa najnižšia hodnota šumu dosiahla len v určitom rozsahu výstupného odporu zdroja signálu. Napríklad zosilovač s nízkym šumom poskytuje minimálny šum len vo výstupe výstupnej impedancie zdroja od 1 kΩ do 10 kΩ; Ak má zdroj signálu nižšiu výstupnú impedanciu (napríklad mikrofón s výstupnou impedanciou 30 ohmov), potom by mal byť medzi zdrojom a zosilňovačom použitý krokový transformátor, ktorý zvýši výstupnú impedanciu (a tiež signálne napätie) na požadovanú hodnotu.

obmedzenia

Koncept vnútorného odporu sa zavádza prostredníctvom ekvivalentného obvodu, preto sa uplatňujú rovnaké obmedzenia ako pre uplatnenie ekvivalentných obvodov.

príklady

Hodnoty vnútorného odporu sú relatívne: to, čo sa považuje za malé, napríklad pre galvanické články, je veľmi silné pre silnú batériu. Nižšie sú uvedené príklady dvojstupňových a ich vnútorných odporových hodnôt. r, Triviálne dvojpólový prípad bez zdrojov  -Li uvedené inak.

Nízky vnútorný odpor

Vysoký vnútorný odpor

Negatívny vnútorný odpor

Existujú bipolárne siete, ktorých vnútorný odpor má negatívny  hodnota V obvyklom aktívne  odpor dochádza disipácia energie, v tryska  odporová energia sa uloží a potom uvoľní späť do zdroja. Zvláštnosťou negatívnej rezistencie je, že je sama zdrojom energie. Z tohto dôvodu nedochádza k negatívnemu odporu vo svojej čistej forme, ale môže byť simulovaný len elektronickým obvodom, ktorý nevyhnutne obsahuje zdroj energie. Záporný vnútorný odpor je možné dosiahnuť v obvodoch pomocou:

• prvky s negatívnym diferenciálnym odporom, napríklad tunelové diódy

Systémy s negatívnou rezistenciou sú potenciálne nestabilné a preto môžu byť použité na budovanie oscilátorov.

Pozri tiež

referencie

literatúra

• Zernov N.V., Karpov V.G.  Teória rádiových obvodov. - M. - L .: Energia, 1965. - 892 s.
• Jones M.H.  Elektronika - praktický kurz. - M .: Technosphere, 2006. - 512 s. ISBN 5-94836-086-5

poznámky

Nadácia Wikimedia. 2010.Polytechnický terminologický vysvetľujúci slovník

Predpokladajme, že existuje jednoduchý elektrický uzavretý obvod, ktorý obsahuje zdroj prúdu, ako je generátor, galvanický článok alebo batéria, a odpor, ktorý má odpor R. Pretože prúd v obvode nie je nikde prerušený, prúdi do zdroja.

V takejto situácii možno povedať, že každý zdroj má určitý vnútorný odpor, ktorý zabraňuje prúdu. Tento vnútorný odpor charakterizuje zdroj prúdu a je označený písmenom r. Pri batérii alebo batérii je vnútorný odpor odporom roztoku elektrolytu a elektród, pre generátor, odpor statorových vinutí atď.

Preto je zdroj prúdu charakterizovaný ako hodnotou EMF, tak aj hodnotou vlastného vnútorného odporu r - obe tieto charakteristiky ukazujú kvalitu zdroja.

Elektrostatické generátory vysokého napätia (napríklad generátor Van de Graaff alebo generátor Wimshurst) majú obrovský EMF meraný v miliónoch voltov, zatiaľ čo ich vnútorný odpor je meraný v stovkách mega, a preto nie sú vhodné na výrobu veľkých prúdov.

Galvanické články (ako napríklad batéria) majú naopak napätie približne 1 voltu, hoci ich vnútorný odpor je rádovo frakcií alebo maximálne desať ohmov a preto môžu byť z galvanických prvkov získané prúdy v jednotkách a desiatkach ampérov.

Tento diagram znázorňuje skutočný zdroj s pripojenou záťažou. Tu sú uvedené jeho vnútorný odpor, ako aj odpor voči zaťaženiu. Podľa toho sa prúd v tomto obvode bude rovnať:

Keďže časť vonkajšieho obvodu je homogénna, je možné nájsť záťažové napätie z Ohmovho zákona:

Vyjadrenie odporu záťaže z prvej rovnice a nahradenie jej hodnoty v druhej rovnici, získame závislosť napätia na zaťažení od prúdu v uzavretom obvode:

V uzavretej slučke sa EMF rovná súčtu poklesov napätia na prvkoch vonkajšieho obvodu a na vnútorný odpor samotného zdroja. Závislosť napätia na zaťažení na zaťaženom prúde je ideálne lineárna.

Graf ukazuje to, ale experimentálne údaje o skutočnom rezistore (krížia sa v blízkosti grafu) sa vždy líšia od ideálu:

Experimenty a logika ukazujú, že pri prúde s nulovým zaťažením je napätie na vonkajšom obvode rovnaké ako zdrojové napätie a pri nulovom napätí na zaťažení je prúd v obvode rovnaký. Táto vlastnosť reálnych obvodov pomáha experimentálne nájsť emf a vnútorný odpor skutočných zdrojov.

Experimentálne zistenie vnútorného odporu

Ak chcete experimentálne určiť tieto charakteristiky, vytvorte graf napätia na zaťažení z prúdu a potom ho extrapolujte na priesečník s osami.

V bode križovatky grafu s napätím je hodnota emf zdroja a v bode priesečníka s prúdovou osou je veľkosť skratového prúdu. Ako výsledok, vnútorný odpor je podľa vzorca:

Rozvinutý zdroj užitočného výkonu je pridelený na záťaž. Na obrázku je znázornený graf závislosti závislosti tohto výkonu na zaťažení. Táto krivka začína od priesečníka súradnicových osí na nulovom bode, potom sa zvyšuje na maximálnu hodnotu a potom klesá na nulu s odporom zaťaženia rovným nekonečnu.

Na nájdenie maximálneho odporu zaťaženia, pri ktorom sa teoreticky vyvinie maximálny výkon s daným zdrojom, sa odvodí derivát vzorca s výkonom vzhľadom na R a rovní sa na nulu. Maximálny výkon sa vyvíja, keď sa odpor externého obvodu rovná vnútornému odporu zdroja:

Táto poloha na maximálnom výkone pri R = r umožňuje experimentálne nájsť vnútorný odpor zdroja tým, že sa vytvorí závislosť výkonu uvoľneného na záťaži od hodnoty odporu zaťaženia. Zistenie skutočného, ​​nie teoretického odporu zaťaženia, ktorý poskytuje maximálny výkon, určuje skutočný vnútorný odpor napájacieho zdroja.

Účinnosť zdroja prúdu ukazuje pomer maximálneho výkonu uvoľneného pri zaťažení k celkovému výkonu, ktorý sa momentálne vyvíja

Vnútorný odpor prúdových zdrojov je zanedbateľný.
  Vnútorný odpor prúdového zdroja je zanedbateľný.
  Vnútorný odpor prúdového zdroja vypočítaný týmto vzorcom bude striktne platný iba pre daný rozsah zaťaženia v dôsledku skutočnosti, že polarizácia nie je úmerná hustote prúdu.
  Vnútorný odpor zdroja prúdu je odpor, ktorý má zdroj prúdu. To je dôležitá vlastnosť akéhokoľvek zdroja prúdu, ktorý určuje jeho vnútorný pokles napätia, napätie, ktoré môže zdroj vytvoriť na koncoch obvodu, ktorý napája, a najväčší prúd, ktorý môže zdroj poskytnúť počas skratu.
  Vnútorný odpor zdroja prúdu je odpor, ktorý má zdroj prúdu.
  Vnútorný odpor prúdu, odpory spojovacích vodičov a kontaktov v kľúči sú zanedbateľné.
Čo je vnútorný odpor zdroja prúdu, ktorý EMF 30, ak je po vonkajšom obvode odporu o 6 ohmov napätie na svorkách batérie stane rovná 18 V.
  Odtiaľ nájdeme vnútorný odpor aktuálneho zdroja.
  V nasledujúcom prípade by mal byť vnútorný odpor prúdu a vodičov zanedbávaný, ak nie je v danom stave špecifikovaný.
  Tu je prsia s malým vnútorným odporom prúdového zdroja a teda malý odpor rgK žiarovky relatívne malá. V súlade s tým Tzara, určená najmä vysokou odolnosťou RGK (získaného ako výsledok, že pri vypúšťaní mriežka potenciál je záporný potenciál vzhľadom ku katóde) je mnohokrát väčšia než Tzara a dĺžka exponenciálny impulzu na výstupe (za predpokladu, že trvanie polovičné amplitúdy) v niekoľko desiatokkrát dlhšie ako trvanie impulzu, ktoré bolo zadané na vstup.
  Pre určenie elektromotorické silu a vnútorný odpor zdroja energie, ak poloha motora reostat ampérmeter ukazuje 0 2 voltmeter - 1 8, a v inej polohe motora - 0 4 Au 1. júna resp.
  Označujeme r - vnútorný odpor prúdového zdroja, cez R - odpor každého voltmetra.
  Nič, pretože vnútorný odpor aktuálneho zdroja je nekonečne veľký.
  Najprv určujeme emf a vnútorný odpor aktuálneho zdroja.

Pre určenie elektromotorické silu a vnútorný odpor zdroja prúdu na výstupe bol pripojený prvý odpor R2 ohmov, potom - rezistor A2 4 ohmy.
  Sklon týchto kriviek je určený vnútorným odporom prúdového zdroja. Tento koncept zvyčajne zahŕňa tak ohmický odpor, ako aj odpor spôsobený polarizáciou.
  Tu sa zanedbáva odpor spojovacích vodičov a vnútorný odpor zdroja prúdu.
  Aby sme vytvorili takýto režim, je nevyhnutné, aby vnútorný odpor aktuálneho zdroja bol väčší ako odpor prechodu základne-emigra, tak v otvorenom, ako aj v uzavretom stave. Najčastejšie je táto podmienka splnená, keď je indukčná cievka zapnutá sériovo so vstupom tranzistora, ktorý je tiež slučkovou cievkou.
  Pri prechode súčasnej časti výkonu sa priradí vnútorný odpor prúdového zdroja.
  Aké sú negatívne dôsledky skutočnosti, že vnútorný odpor aktuálneho zdroja diferenčnej fázy má konečnú hodnotu?
Reťazec z dvoch paralelných konárov. U (pre t sekundy je rovnaké) Vzťahy medzi jednotkami energie Napájanie prenášané na zaťaženie bude maximálne rovnaké ako vnútorný odpor zdroja prúdu a odpor záťaže.
  Často dochádza k vážnym nedorozumeniam medzi študentmi z dôvodu neschopnosti riadne zohľadniť vplyv vnútorného odporu prúdových zdrojov na prevádzkový režim celého elektrického obvodu. Niekoľko problémov v odseku (napríklad 383, 385, 386, 392 až 395 atď.) Sa osobitne venuje objasneniu tejto otázky, ako aj objasnenie problému výberu najvýhodnejších prevádzkových podmienok pre súčasné zdroje.
  Kryštály zinočnatého amínu sú nevodivé a tvorba tejto zlúčeniny vedie k zvýšeniu vnútorného odporu prúdového zdroja.
  V akejkoľvek uzavretej slučke (napríklad a) 6 sa algebraický súčet elektromotorických síl rovná algebraickému súčtu produktov prúdov k odporom jednotlivých častí obvodu.Pri výpočte súčtu produktov prúdov k odporom jednotlivých častí obvodu by sa mali brať do úvahy aj vnútorné odpory prúdových zdrojov.
  Ak predpokladáme, že kapacita C0z je zanedbateľná, alebo ju zahrnúť do obvodu kvadrupólu Q, potom sa interný odpor prúdu / g môže považovať za platný a rovný Y.
  Prijalo sa, že maximálny výkon je pridelený záťaži za predpokladu, že veľkosť vonkajšieho odporu obvodu R sa rovná vnútornému odporu prúdového zdroja.
  Tu R znamená odpor všetkých rezistorov, ktoré tvoria obvod (zaťažovací odpor), a g znamená vnútorný odpor prúdového zdroja.

Tu R znamená odpor všetkých rezistorov tvoriacich obvod (odpor záťaže) a t znamená vnútorný odpor prúdového zdroja.
  Mechanický systém a jeho elektrické modely (kvadrupólová metóda) Ako už bolo uvedené vyššie, vnútorný odpor zdroja napätia (prvý analógový systém) musí byť veľmi malý a vnútorný odpor prúdového zdroja (druhý analógový systém) musí byť veľmi veľký v porovnaní s odporom modelu.
  Pozitívne vlastnosti posudzovaného meniča zahŕňajú skutočnosť, že nestanovuje osobitne prísne požiadavky na prechodovú odolnosť kľúčov, pretože veľkosť ich prechodového odporu je len malou časťou vnútorného odporu prúdového zdroja a neovplyvňuje presnosť prevodu.
Takže pri postupnom zahrnutí n identických prúdových zdrojov je elektromotorická sila výslednej batérie n násobkom elektromotorickej sily oddeleného prúdového zdroja, avšak v tomto prípade nielen elektromotorické sily, ale aj vnútorné odpory prúdových zdrojov. Takéto zahrnutie je výhodné, keď je vonkajší odpor obvodu veľmi veľký v porovnaní s vnútorným odporom.
  Treba poznamenať, že diagram na obr. 1 - 2 6 zodpovedá diagramu na obr. 1 - 1, ale len vo vzťahu k energii uvoľnenej v odporovom zaťažení R a nie je ekvivalentná voči energii uvoľnenej vo vnútornom odpore zdroja prúdu.
  Ale súčet potenciálnych rozdielov uzavretého okruhu je nulový, súčet odporov všetkých úsekov uzavretého obvodu je jeho celkový odpor, ktorý je obyčajne napísaný vo forme dvoch pojmov: R - vonkajší (s ohľadom na zdroje) odpor u - vnútorný odpor prúdových zdrojov.
  Druhá schéma [IMAGE] napríklad. V tejto rovnici r a r% - vnútorné odpory prúdových zdrojov e a e2 - nie sú znázornené na diagrame; IR, IR2 a IRS sú poklesy napätia na vonkajších odporoch obvodu; / g a / r2 - pokles napätia na vnútorné odpory zdrojov prúdu.
  Vnútorný odpor prúdového zdroja môže byť buď čisto aktívny alebo reaktívny.
  Závislosť pomeru p / ro (vyjadrený v decibeloch akustického tlaku na povrchu pevného valca (s výškou rovnou jeho priemerom, kocka, guľa na akustický tlak, ktorá sa uskutočnila na poli pred ich vložením) z pomeru dA (alebo priemeru valca - (alebo okrajov kociek na vlnovú dĺžku.Výrobný parameter krivky je uhol Φ medzi osou valca, kocky, gule a smerom príchodu zvuku.Pri výpočte zosilňovačov mikrofónu sa používajú nasledujúce úvahy: Nominálna impedancia mikrofónu je vnútorná impedancia zdrojového prúdu na vstupe zosilňovača, vstupný zosilňovač odpor - impedancia záťaže mikrofónu.
  Ako zdroj prúdu v potenciometriu najčastejšie používané batérie alebo suché články, oveľa menej často - stabilizované zdroje jednosmerného prúdu. Moderné potenciometre sú navrhnuté tak, aby vnútorný odpor zdroja prúdu neovplyvnil prevádzku potenciometra. Pri práci so suchými batériami a akumulátormi je potrebné vziať do úvahy závislosť výbojového prúdu na čase, ktorý má minimálny sklon 10 až 15 minút po zapnutí.
Distribúcia elektrického napätia pozdĺž vinutia supravodivého magnetu počas vytvárania normálnej zóny v ňom. V skutočnosti (obr.9.2) vzniká vysoký potenciál vnútri vinutia, kde je aktívna zložka napätia namierená na indukčnú. Malý potenciálny rozdiel medzi napájacími vodičmi je spôsobený vnútorným odporom zdroja prúdu, ktorý sa zvyčajne automaticky vypne, keď sa magnet prepne do normálneho stavu. Ale aj keby sa to nestalo, napätie pri súčasnom zdroji bude len pár voltov v porovnaní so stovkami a možno aj tisíckami voltov v normálnej zóne. Preto môže byť zdrojové napätie zanedbané, ale zdroj prúdu by mal byť odpojený čo najrýchlejšie, aby sa zabránilo dlhodobému vytváraniu tepla vo vinutí a kryostatu.

Symbol Rt na obr. 5.12 a uviedol vnútorný odpor aktuálneho zdroja.
  Kľúč, skratový bod A k zemi, s nízkym odporom v otvorenom stave. Odolnosť verejného kľúča je zvyčajne zanedbateľná v porovnaní s vnútorným odporom súčasného zdroja. Preto pokles napätia na klávese spôsobuje zanedbateľnú chybu.
  Závislosť nabíjacieho prúdu geo. Na obr. 3 znázorňuje závislosť nabíjacieho prúdu geometrickej kapacity na čase bez zohľadnenia absorpčných prúdov. Treba poznamenať, že súčasný pokles v tomto prípade je určený vnútorným odporom zdroja prúdu a nie stavom izolácie.
  Je dobré, že pri riešení problému ste použili metódu ekvivalentnej aktívnej dvojpólových sietí. Bohužiaľ ste urobili chybu pri určovaní hodnoty odporu aktívnej dvojkonečnej siete R3K: vnútorný odpor prúdového zdroja je nekonečne veľký, a preto je pasívna dvojterminálová sieť, na ktorú sa obvod na obr. 2 premení. 6.13 a, pri určovaní R3K, bude obsahovať dva odporové prvky spojené v sérii.
  K, pretože inak musí výraz (5.1) brať do úvahy aj napätie priamo na vstupe zosilňovača. Druhou limitujúcou podmienkou v odvodenom vzťahu (5.1) je predpoklad, že vnútorný odpor prúdového zdroja je veľmi malý.
  Transformátor teda mení hodnotu odporu R o k2 krát. Toto sa vo veľkej miere využíva pri vývoji rôznych elektrických obvodov, ktoré zodpovedajú zaťaženiu odporu s vnútorným odporom zdrojov prúdu.
Hlavné typy jednofázových transformátorov Jednofázové vysokovýkonné transformátory. Transformátor teda mení hodnotu odporu g o k2 krát. Táto vlastnosť sa široko využíva pri navrhovaní rôznych elektrických obvodov, aby zodpovedali odporovým zaťaženiam s vnútorným odporom prúdových zdrojov.
  Jednoduchý elektrický obvod. Ohmov zákon platí nielen pre miesto, ale pre celý elektrický okruh. V tomto prípade sa celkový odpor všetkých prvkov obvodu vrátane vnútorného odporu prúdového zdroja nahradí hodnotou R. V najjednoduchších výpočtoch však obvody zvyčajne zanedbávajú odpor spojovacích vodičov a vnútorný odpor zdroja prúdu.
  Obvod DC. Napätie pôsobiace vo vonkajšom elektrickom obvode prúdového zdroja môže byť reprezentované ako súčet poklesov napätia na jednotlivých prvkoch tohto obvodu. Ale napokon prúd cirkulujúci v obvode prúdi cez zdroj prúdu, ktorý má svoj vlastný odpor, nazývaný vnútorný odpor prúdového zdroja.

Otázka číslo 1. Elektrotechnika  - Ide o oblasť vedy a techniky, ktorá skúma elektrické a magnetické javy a ich použitie na praktické účely.

Elektrický okruh  - je súbor zariadení určených na výrobu, prenos, konverziu a použitie elektrického prúdu.

Všetky elektrotechnické zariadenia podľa ich účelu, princípu pôsobenia a konštrukčného návrhu. možno rozdeliť na tri veľké skupiny.

Zdroje energie, tj zariadenia, ktoré produkujú elektrický prúd (generátory, termočlánky, fotovoltaické články, chemické prvky).

prijímačaalebo zaťaženie, t.j. zariadenia, ktoré spotrebúvajú elektrický prúd (elektrické motory, žiarovky, elektrické zariadenia atď.).

Guides,  ako aj rôzne spínacie zariadenia (spínače, relé, stykače atď.).

Smeruje sa smerový pohyb elektrických nábojov elektrický šok, Elektrický prúd sa môže vyskytnúť v uzavretom okruhu. Je nazývaný elektrický prúd, ktorého smer a veľkosť sa nemení jednosmerný prúd  a označte veľké písmeno ja.

Elektrický prúd, ktorého veľkosť a smer nezostáva konštantný, sa nazýva striedavý prúd.  Hodnota striedavého prúdu v uvažovanom čase sa nazýva okamžitá a označená malým písmenom.   ja.

Na prevádzku elektrického obvodu je potrebná prítomnosť zdrojov energie. V akomkoľvek zdroji v dôsledku síl tretích strán neelektrického pôvodu elektromotorická sila, Na zdrojových svorkách dochádza potenciálny rozdiel alebo napätie, pod vplyvom ktorého vo vonkajšej časti obvodu pripojeného k zdroju vzniká elektrický prúd.

Tam sú aktívne a pasívne obvody, časti a prvky reťazí. aktívny  elektrické obvody obsahujúce zdroje energie, pasívny  - elektrické obvody, ktoré neobsahujú zdroje energie. Objednáva sa elektrický obvod lineárneak žiadny parameter obvodu nie je závislý od veľkosti alebo smeru prúdu alebo napätia. Elektrický okruh je nelineárneak obsahuje aspoň jeden nelineárny prvok. Parametre nelineárnych prvkov závisia od veľkosti alebo smeru prúdu alebo napätia.

Elektrický okruh  - Toto je grafický obraz elektrického obvodu, ktorý obsahuje symboly zariadení a ukazuje spojenie týchto zariadení. Na obr. 1.1 znázorňuje elektrický obvod obvodu pozostávajúci zo zdroja energie, žiaroviek 1 a 2, elektromotora 3.

Na uľahčenie analýzy je elektrický obvod nahradený náhradným obvodom.

Náhradný vzor  - je grafický obraz elektrického obvodu pomocou ideálnych prvkov, ktorých parametre sú parametrami nahradených prvkov.

Obrázok 1.2 znázorňuje vzor náhrady.

Najjednoduchšie pasívne prvky  rovnocenné systémy sú odpor, indukčnosť a kapacita.

V reálnom obvode majú nielen odpor alebo odpor, ale aj vodiče, cievky, kondenzátory atď., Majú elektrický odpor. Spoločnou vlastnosťou všetkých zariadení s odolnosťou je nevratná konverzia elektrickej energie na teplo. Tepelná energia uvoľnená v odporu je užitočná alebo rozptýlená v priestore. V náhradnom okruhu je vo všetkých prípadoch, keď je potrebné zohľadniť ireverzibilnú konverziu energie, zahrnutá aj odpor.

Odpor vodiča je určený vzorcom

kde l je dĺžka vodiča;

Sekcia S;

r je odpor.

Inverzia odporu sa nazýva vodivosť.

Odpor je meraný v ohmoch (ohmoch) a vodivosti - v Siemens (cm).Odolnosť pasívneho obvodu vo všeobecnosti  určený vzorcom

kde P - spotreba energie;

I - prúd. Odpor v ekvivalentnom obvode je znázornený nasledovne:

Pomocou indukčnosti  sa nazýva ideálny prvok ekvivalentného obvodu, ktorý charakterizuje schopnosť obvodu akumulovať magnetické pole. Cievková indukčnosť meraná v Henry [GN],  určený vzorcom

kde W je počet závitov cievky;

F je magnetický tok cievky, excitovaný prúdom i.

Obrázok zobrazuje obraz indukčnosti v ekvivalentnom obvode

kapacita  sa nazýva ideálny prvok ekvivalentného obvodu, ktorý charakterizuje schopnosť úseku elektrického obvodu akumulovať elektrické pole. Kapacity majú len kondenzátory. Kapacita zostávajúcich prvkov reťazca je zanedbateľná. Kapacitná kapacita meraná v kg faradah (F.) sa určuje podľa vzorca:

kde q je náboj na kondenzátorových doskách;

Uc je napätie cez kondenzátor.

Obrázok zobrazuje obraz kapacity v ekvivalentnom okruhu.

Každý zdroj energie môže byť reprezentovaný ako zdroj emf alebo prúdový zdroj. Zdroj EMF  - Ide o zdroj charakterizovaný elektromotorickou silou a vnútorným odporom. Ideálny je zdroj EMF, ktorého vnútorný odpor je nulový.

ukazuje zdroj EMF, ktorého svorkami je pripojený odpor R.

Ri je vnútorný odpor zdroja EMF.

EMF šípky smeruje z bodu najnižšieho potenciálu do bodu najvyššieho potenciálu, šípka napätia na svorkách zdroja U12 smeruje opačným smerom od bodu s vyšším potenciálom k bodu s nižším potenciálom.

Prúd (1.2) (1.3)

Pri ideálnom zdroji EMF je vnútorný odpor Ri = 0, U12 = E.

Z vzorca (1.3) možno vidieť, že napätie na termináloch skutočného zdroja EMF klesá so zvyšujúcim sa prúdom. Pre ideálny zdroj napätie na svorkách nezávisí od prúdu a je rovnaké ako elektromotorická sila.

Je možný iný spôsob idealizácie zdroja: jeho zastúpenie ako zdroj prúdu.

Zdroj prúdu  nazývaný zdroj energie, charakterizovaný veľkosťou súčasnej a vnútornej vodivosti.

Ideálny je zdroj prúdu, ktorého vnútorná vodivosť je nulová.

Rozdelíme ľavú a pravú stranu rovnice (1.2) o Ri a dostaneme sa

kde je prúd aktuálneho zdroja; - vnútorná vodivosť.

Pri ideálnom prúdovom zdroji gi = 0 a J = I.

Prúd ideálneho zdroja nezávisí od odporu vonkajšej časti obvodu., Zostáva konštantná bez ohľadu na zaťaženie. Bežný obraz zdroja prúdu je znázornený na obr.

Každý skutočný zdroj EMF môže byť konvertovaný na zdroj prúdu a naopak.  Zdroj energie, ktorého vnútorný odpor je malý v porovnaní s odporom zaťaženia, približuje jeho vlastnosti k ideálnemu zdroju EMF.

Ak je vnútorný odpor zdroja veľký v porovnaní s odporom vonkajšieho obvodu, je jeho vlastnosti blízko k ideálnemu zdroju prúdu.

Existujú rozvetvené a nerozvetvené schémy.

Na obr. 1.5 zobrazuje nerozložené schémy.

Na obr. 1.6 znázorňuje rozvetvený obvod obsahujúci dva zdroje emf a 5 odporov.

Odolnosť spojovacích drôtov sa rovná nule.

Rozvetvená schéma  - Jedná sa o zložitú kombináciu zlúčenín pasívnych a aktívnych prvkov.

Obr. 1.5 Časť elektrického obvodu, cez ktorú prechádza ten istý prúd, sa nazýva vetva, Spojenie dvoch alebo viacerých pobočiek elektrického obvodu sa nazýva uzol, Uzol, v ktorom sa stretnú obe pobočky, sa nazýva vyhnúť, Uzol je nevykoreniteľné, ak sú v ňom spojené tri pobočky. Uzol v diagrame je označený ako bod.

dôsledný  Oni nazývajú tak spojenie častí okruhu, v ktorom prechádza rovnaký prúd cez všetky úseky. S paralelným  spojenie všetkých častí reťaze sú pripojené k rovnakému páru uzlov, sú pod rovnakým napätím.

Zobrazí sa každá uzavretá cesta, ktorá obsahuje niekoľko pobočiek obrys.

V závislosti od zaťaženia sa rozlišujú nasledovné. režimov prevádzky: menovitý, voľnobeh, skrat, zodpovedajúci režim.

V menovitom režime elektrické zariadenia pracujú za podmienok špecifikovaných v pasových údajoch výrobcu. Pri normálnych podmienkach neprekračuje prúd, napätie a výkon stanovené hodnoty.

Režim nečinnosti sa vyskytuje pri otvorenom okruhu alebo odpojení od zaťaženia.

Režim skratu sa dosiahne, keď je odpor záťaže nulový. Skratový prúd je niekoľkokrát menovitý. Režim skratu je nezvyčajný.

Zhodný režim je režim prenosu zo zdroja na impedanciu zaťaženia najvyššieho výkonu. Spárovaný režim nastane, keď sa odpor voči zaťaženiu rovná vnútornému odporu zdroja. V tomto prípade sa na záťaž priradí maximálny výkon.

ukazuje časť obvodu s odporom R. Prúd pretekajúci odporom R je úmerný poklesu napätia naprieč odporom a nepriamo úmerný veľkosti tohto odporu.

Zaznamená sa pokles napätia naprieč odporom aktuálny produktpreteká odporom pre množstvo tohto odporu

Základné zákony elektrických obvodov, spolu s Ohmovým zákonom, sú zákony súčasnej rovnováhy v ramifi- káciách (prvý zákon Kirchhoffa) a rovnováha napätia na uzavretých úsekoch obvodu (druhý Kirchhoffov zákon). V súlade s prvým Kirchhoffovým zákonom je algebraický súčet prúdov v každom uzle obvodu nula:

Vezmime schému a napíšeme ju na rovnicu podľa prvého Kirchhoffovho zákona alebo Prúdy smerované do uzla sú označené znamienkom plus a prúdy smerované z uzla sú označené znamienkom mínus.

Podľa druhého zákona Kirchhoffa sa algebraická suma emf pozdĺž každej uzavretej slučky rovná algebraickému súčtu poklesov napätia v tejto slučke.

Urobte schému a napíšeme rovnicu pre vonkajšiu kontúru tohto schémy podľa druhého zákona Kirchhoffa. Ak to chcete urobiť, vyberte ľubovoľne smer obtoku obvodu, napríklad v smere hodinových ručičiek. EMF a pokles napätia sú napísané v ľavej a pravej časti rovnice značkou plus, ak ich smer sa zhoduje so smerom obtokového okruhu a znamienko mínus, ak sa nezhodujú.

Pri určovaní prúdu v pobočke obsahujúcej zdroj emf použite Ohmov zákon pre aktívnu vetvu. Vezmite pobočku obsahujúcu odpory a zdroje emf. Vetva je spojená s uzlami a-b, smer prúdu v odbočke je známy Vykonajte uzavretú slučku, ktorá pozostáva z aktívnej vetvy a napäťovej šípky Uab a napíšte rovnicu podľa druhého zákona Kirchhoffa. Zvoľte smer obtoku obvodu v smere hodinových ručičiek. Z tejto rovnice odvodíme vzorec pre aktuálny Vo všeobecnosti: kde R je súčet odporov pobočky;

E je algebraická suma emf.

EMF vo vzorci je napísané znamienkom plus, ak sa jeho smer zhoduje so smerom prúdu a so znamienkom mínus, ak tomu tak nie je.

Otázka číslo 2. Ideálny zdroj EMFje aktívny prvok s dvomi svorkami, ktorých napätie nezávisí od odporu vonkajšieho obvodu, to znamená, že nezávisí od prúdu prechádzajúceho cez zdroj. Obrázok ideálneho zdroja EMF je znázornený na obr. 1,8A

Predpokladá sa, že vo vnútri takého zdroja chýbajú pasívne prvky (r, L, C) a preto prúd prúdu cez ne nespôsobuje pokles napätia. Vnútorný odpor ideálneho zdroja EMF je nulový.

Na rozdiel od pasívnych prvkov, kde prúd preteká z väčšieho potenciálu na menší, tento proces je obrátený pri zdroji EMF kvôli pôsobeniu vnútorných síl zdroja. Práca vynaložená na presunutie poplatku z výstupu "-" do záveru "+" a vzťahujúca sa na veľkosť tohto náboja sa nazýva elektromotorická sila zdroja, a všeobecne označované ako e, a konštantný EMF, ako E. V dôsledku toho je napätie na svorkách zdroja EMF u = e, to znamená, že kladný smer napätia je opačný voči kladnému EMF smeru.

Neexistujú žiadne ideálne zdroje emf v prírode. Neexistuje žiadny takýto zdroj, skrat (pripojenie vodičov vodičom s odporom rovným nule), ktoré vedie k nekonečne veľkým prúdom ikz =. V každom zdroji je vnútorný odpor, pokles napätia, na ktorom počas skratu vyvažuje emf zdroja, preto má skratový prúd konečnú hodnotu.

Zdroj emf konečnej sily je zobrazený ako ideálny zdroj emf a pasívny prvok zapojený do série (obrázok 1.8.b), ktorého parametre sú zvolené tak, aby odrážali skutočné procesy na výstupoch zdroja. V obvodoch s jednosmerným prúdom je vnútorný odpor (na obrázku 1.8b označený ako Rνn), ktorého hodnota je oveľa menšia ako parametre vonkajšieho obvodu. V niektorých prípadoch môže byť tento odpor zanedbateľný (v závislosti od požadovanej presnosti výpočtu). Vlastnosti prúdového napätia ideálneho (1) a reálneho (2) zdroja jednosmerného napätia sú znázornené na obr.

Zdroj prúdu  je aktívny prvok, ktorého prúd je prakticky nezávislý od napätia na jeho svorkách. Môže to byť, ak odpor zdroja prúdu je neprimerane vyšší ako odpor vonkajšieho obvodu. Odporúča sa zaviesť koncept ideálneho zdroja prúdu. Je zrejmé, že pre ideálny prúdový zdroj je vnútorný odpor nekonečno.

Symbol ideálneho zdroja prúdu je znázornený na obr. 1.9a. Dvojité šípky a značky (+) a (-) označujú pozitívny smer prúdu a polarity zdroja.

Ak pripojíte odpor k ideálnemu prúdovému zdroju a zvýšite ho na nekonečno, napätie na jeho svorkách a teda aj napájanie sa bude zvyšovať neurčito. Preto ideálny zdroj prúdu, ako aj ideálny zdroj EMF, sú považované za zdroj nekonečnej energie.

Zdroje konečného výkonu (skutočné) sú zobrazené ako ideálne s pripojeným pasívnym prvkom (obrázok 1.9b), ktorý obmedzuje výkon dodaný do vonkajšieho obvodu a odráža vnútorné parametre zdroja. Prúd skutočného zdroja je menší ako súčasný ideál o veľkosť aktuálneho Iνn prúdiaceho cez vnútorný odpor Rvn.

Otázka číslo 3. Pomocou indukčnosti sa nazýva idealizovaný prvok elektrického obvodu, v ktorom je uložená energia magnetického poľa. Uskladnenie energie elektrického poľa alebo premena elektrickej energie na iné typy energie v nej nenastane.

Najbližšie k idealizovanému prvku - indukčnosť - je skutočný prvok elektrického obvodu - indukčná cievka. Na rozdiel od indukčnosti v induktívnej cievke sa nachádza aj skladovanie energie elektrického poľa a premena elektrickej energie na iné formy energie, najmä na tepelnú energiu.

Kvantifikácia schopnosti reálneho a idealizovaného elektrického obvodu uchovávať energiu magnetického poľa je charakterizovaná parametrom nazvaným indukčnosť.

Takže termín "indukčnosť" sa používa ako názov idealizovaného prvku elektrického obvodu ako názov parametra, ktorý kvantitatívne charakterizuje vlastnosti tohto prvku a ako názov hlavného parametra indukčnej cievky.

Vzťah medzi napätím a prúdom v induktívnej cievke je určený zákonom elektromagnetickej indukcie, z čoho vyplýva, že keď magnetický tok prenikne do indukčnej cievky, v ňom je indukovaná elektromotorická sila e, úmerná rýchlosti zmeny spojky toku cievky a usmerňovaná tak, že prúd, ktorý indukuje zabrániť zmene magnetického toku:

Spojenie toku cievky sa rovná algebraickému súčtu magnetického toku prenikajúceho jeho jednotlivými otáčkami:

kde N je počet závitov cievky.

Induktancia V systéme SI jednotiek vyjadruje magnetický tok a tok v weber (WB).

Magnetický tok F, ktorý vo všeobecnosti preniká každým zo závitov cievky, môže obsahovať dve zložky: magnetický tok samočinnej indukcie Fsi a magnetický tok vonkajších polí Fvp: F - Fsi + Fvp.

Prvou zložkou je magnetický tok spôsobený prúdom prúdiacim cez cievku, druhý je určený magnetickými poľami, ktorých existencia nesúvisí s prúdom cievky - magnetického poľa Zeme, magnetických polí iných cievok a permanentných magnetov. Ak je druhá zložka magnetického toku spôsobená magnetickým poľom druhej cievky, potom sa nazýva magnetický tok vzájomnej indukcie.

Spojenie cievkového toku, ako aj magnetický tok Φ, môže byť reprezentované ako súčet dvoch zložiek: ψ = ψsi + ψvp

Induktancia vyvolaná indukčnou cievkou EMF e môže byť naopak reprezentovaná súčtom samočinne indukovaného EMF, ktorý je spôsobený zmenou magnetického toku samoindukcie a EMF spôsobené zmenou magnetického toku vonkajším k cievkovým poliam:

e = esi + eub,

tu ste - EMF samoindukcie, evp - EMF vonkajších polí.

Ak sú magnetické toky vonkajšieho poľa induktívnej cievky nulou a cievka prechádza len tokom samoindukcie, potom je v cievke indukovaná iba emf samoindukcie.

Samočinné spojenie toku závisí od prúdu prúdiaceho cez cievku. Tento vzťah, nazývaný Weber-ampere charakteristický pre indukčnú cievku, je vo všeobecnosti nelineárny (obrázok 2, krivka 1). V konkrétnom prípade, napríklad pre cievku bez magnetického jadra, táto závislosť môže byť lineárna (obrázok 2, krivka 2).

Weber-amp charakteristiky indukčnej cievky: 1 - nelineárne, 2 - lineárne.

V systéme jednotiek SI sa indukčnosť vyjadruje v henry (gn).

Pri analýze obvodov zvyčajne nie je hodnota emf indukovanej v cievke, ale napätie na jej svorkách, ktorého pozitívny smer sa volí tak, aby sa zhodoval s pozitívnym smerom prúdu: Idealizovaný prvok elektrického obvodu - indukčnosť sa môže považovať za zjednodušený model indukčnej cievky, čo odráža schopnosť cievky uchovávať energiu z magnetického poľa.

Pri lineárnej indukčnosti je napätie na svorkách úmerné rýchlosti zmeny prúdu. Pri prúde jednosmerného prúdu indukčnosťou je napätie na jeho svorkách nulové, preto odpor indukcie voči jednosmernému prúdu je nulový.