Đặc tính bên ngoài của nguồn EMF
Đặc tính bên ngoài phản ánh sự phụ thuộc của điện áp đầu cực nguồn vào độ lớn của tải — dòng điện nguồn do tải cung cấp. Điện áp đầu cực nguồn nhỏ hơn EMF theo lượng điện áp rơi điện trở trong của nguồn (1):
Phương trình này tương ứng với đặc tính bên ngoài của nguồn EMF (Hình 1). xây dựng trên hai điểm:
1) tại I = 0 E = U;
2) tại U = 0 E = R0I.
Rõ ràng, điện áp ở các cực của nguồn EMF càng cao thì điện trở trong của nó càng thấp.
Trong một nguồn EMF lý tưởng, R0 = 0, U = E (điện áp không phụ thuộc vào độ lớn của tải). Tuy nhiên, khi phân tích và tính toán một mạch điện, không phải lúc nào cũng thuận tiện để biểu diễn nguồn năng lượng điện dưới dạng nguồn EMF. Nếu điện trở trong của nguồn vượt quá đáng kể điện trở ngoài của mạch, ví dụ, xảy ra trong điện tử, thì chúng ta nhận được rằng dòng điện trong mạch I = U / (R + R0) và tại R0 >> R thực tế không phụ thuộc vào điện trở tải. Trong trường hợp này, nguồn năng lượng được trình bày dưới dạng nguồn hiện tại.
Quả sung. 1.
Chúng tôi chia phương trình (1) cho R0 (2):
Phương trình (2) tương ứng với mạch tương đương như trong Hình. 2. Ở đây Ib = U/R0 và Ik = E/R0, I = Ik — Ib thì (3)
Đối với nguồn dòng điện lý tưởng, Rc = ∞. Các đặc tính điện áp hiện tại của các nguồn hiện tại và lý tưởng được hiển thị trong Hình. 3.
Cơm. 2
Cơm. 3
Khi không có sự phân biệt rõ ràng giữa các giá trị của R và R0, thì có thể sử dụng nguồn EMF hoặc nguồn dòng điện làm nguồn điện tương đương được tính toán. Trong trường hợp sau, biểu thức (3) được sử dụng để xác định điện áp rơi.
Chế độ vận hành nguồn
Nguồn có thể hoạt động ở các chế độ sau:
1. Chế độ định mức là chế độ hoạt động mà nguồn do nhà sản xuất thiết kế. Đối với chế độ này, dòng điện danh định Inom và điện áp danh định Unom hoặc công suất Pnom được chỉ định trong hộ chiếu của nguồn.
2. Chế độ không tải. Ở chế độ này, mạch ngoài bị ngắt khỏi nguồn, dòng điện nguồn là I = 0, và do đó điện áp đầu cực nguồn là điện áp mạch hở Uxx = E — xem phương trình (1).
3. Chế độ ngắn mạch. Điện trở của mạch ngoài nguồn bằng không. Dòng nguồn chỉ bị giới hạn bởi điện trở trong của nó. Từ phương trình (1) tại U = 0 ta thu được I = Ikz = U/R0. Để giảm tổn thất năng lượng trong nguồn EMF, R0 phải càng nhỏ càng tốt và trong nguồn lý tưởng R0 = 0. Với điều này, Ikz >> Inom và không thể chấp nhận được đối với nguồn.
4. Chế độ hợp đồng — đây là chế độ trong đó công suất tối đa được truyền từ nguồn đến người dùng. Bạn có thể xác định nguồn điện này thông qua các thông số của nguồn. Vì vậy, công suất truyền đến tải, P = I2R. P = Pmax tại R = R0.Khi đó công suất cực đại đưa đến người sử dụng là Pmax = E2/4R0. Hiệu suất của nguồn ở chế độ tuân thủ không vượt quá 50%. trong đó loại trừ việc sử dụng nó trong kỹ thuật điện công nghiệp. Chế độ tương ứng được sử dụng trong các mạch dòng điện thấp của thiết bị điện tử.