Trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez prądu, telefon pozostanie bez ładowania, a oglądanie filmu stanie się po prostu niemożliwe. Tak, bez tego zjawiska życie wydaje się trudne. Ale aby go zdobyć, potrzebujesz strumienia energii, którego fizyczny komponent może mieć inny charakter. W elektrotechnice zwykle dzieli się baterie na dwie grupy: przez prąd stały lub stres. Są idealne, ale istnieją tylko w teorii i są prawdziwe, co można zobaczyć w praktyce.
Idealne źródło prądu (generator)
Na początek rozważ wersję abstrakcyjną: prąd utworzony w tym urządzeniu, zawsze taki sam. Na podstawie prawa Ohma możemy łatwo stwierdzić, że napięcie zależy tylko od rezystancja podłączonego obciążenia. Wewnętrzna rezystancja takiej baterii jest nieskończona, dlatego nie wpływa na główny parametr. Ponieważ bieżąca wartość jest stała, tylko rezystancja podłączonego obciążenia wpływa na wartość mocy jednostki teoretycznej. W przypadku zwarcia zachowana jest również główna właściwość źródła.
Taki idealny element można stworzyć tylko teoretycznie, stosuje się go do modelowania procesów elektromagnetycznych. W praktyce taki system jest niemożliwy do osiągnięcia, dlatego rozważamy zmianę materiału.
Prawdziwy generator
Główna różnica między prawdziwym a idealnym urządzeniem - obecność wewnętrznego oporu. Im wyższy ten parametr, tym bliższy element ulepszonej wersji. Z tego wynika, że wartości napięcia i mocy są skończone, to znaczy mają pewien zakres roboczy. Jednocześnie system ma również ograniczenie podłączonego obciążenia. Podczas rozwiązywania problemów rzeczywiste urządzenie jest przedstawiane jako idealne, z wewnętrznym oporem połączonym równolegle.
Obsługa tego urządzenia jest możliwa za pomocą bezczynny (bez obciążenia zewnętrznego) ze względu na fakt, że mamy zamkniętą pętlę z powodu wewnętrznego oporu. Prąd wyjściowy w tym trybie jest zredukowany do zera. Po krótkim podłączeniu (tryb zwarcia) otrzymujemy wartość maksymalną, a napięcie wyjściowe spada do 0.
Jako przykład takiego urządzenia sięgamy do induktor. Ta pozycja obowiązuje, gdy obwód jest otwarty. Różnica potencjałów w tym trybie gwałtownie wzrasta w porównaniu do poprzedniego stanu. Chodzi o EMF indukcji własnej powstającej w tym elemencie. Wraz ze wzrostem napięcia cewka gromadzi energię, a wraz ze spadkiem przekazuje ją do sieci.
Innym przykładem jest wtórny przekładnik prądowy, które zawsze powinny być zwarte w normalnych warunkach pracy. W przeciwnym razie, jeśli nastąpi przerwa, stanie się generatorem. Chodzi o prawo zachowania energii, więc moc uzwojenia pierwotnego i wtórnego powinna być taka sama. Parametry uzwojenia pierwotnego pozostają niezmienione ze względu na cechy konstrukcyjne transformatora (uzwojenie ma jeden obrót). W przypadku przerwy w uzwojeniu wtórnym nie będzie odpowiednio uporządkowanego ruchu naładowanych cząstek, napięcie gwałtownie wzrośnie.
Idealne źródło napięcia (EMF)
Dla idealnego urządzenia napięcie wynosi niezmienny parametr i nie zależy od wartości prądu obciążenia, jednak jego wewnętrzna rezystancja wynosi 0. Jeśli stworzenie tego urządzenia byłoby możliwe, reprezentowało ono źródło nieskończonej mocy. Wielkość prądu i mocy przy podłączonym obciążeniu dążyła do nieskończonej liczby. Ale, jak wiemy, moc ma skończoną wartość.
Opisana bateria jest koncepcją teoretyczną; w praktyce takich warunków nie można osiągnąć, dlatego jest używana tylko w procesach modelowania.
Prawdziwe źródło napięcia
W rzeczywistości mamy urządzenie EMF, które charakteryzuje się obecnością wewnętrznego oporu, z tego powodu prąd będzie miał wartość graniczna. W większości urządzeń rezystancja wewnętrzna jest nieznaczna w porównaniu ze wskaźnikami zewnętrznymi, a im mniejszy ten parametr, tym bliższa idealna opcja. Wraz ze wzrostem prądu nastąpi spadek napięcia. W obliczeniach jest on wyznaczony jako idealne źródło pola elektromagnetycznego o rezystancji połączonej szeregowo. Prąd przesyłany przez źródło wynosi 0, jeśli utworzono tryb bezczynności. Jeśli wystąpi zwarcie, przyjmie ono wartość maksymalną, a różnica potencjałów na wyjściu wyniesie 0.
Jako przykład rozważ akumulator, którego zasada działania opiera się na reakcji chemicznej.
Wniosek
- Rzeczywiste urządzenia, w przeciwieństwie do urządzeń idealnych, zawierają opór wewnętrzny.
- Różnica między idealnym urządzeniem prądowym a napięciem polega na tym, który parametr jest stały i nie zależy od podłączonego obciążenia. Odpowiada to ich nazwom, dla urządzeń EMF - napięcie, dla generatora - prąd.
- Podczas rysowania obwodu równoważnego wewnętrzna rezystancja źródła prądu jest podłączona równolegle, napięcie jest połączone szeregowo.
- W przypadku rzeczywistych urządzeń istnieje różnica w rezystancji wewnętrznej: lepiej, aby generatory miały wysoką rezystancję, dla źródła pola elektromagnetycznego - małego.
