מאפיינים חיצוניים של מקור EMF

המאפיין החיצוני משקף את התלות של מתח מסוף המקור בגודל העומס - זרם המקור שניתן על ידי העומס. מתח מסוף המקור קטן מה-EMF בכמות נפילת המתח התנגדות פנימית של המקור (1):

משוואה זו מתאימה למאפיין החיצוני של מקור EMF (איור 1). בנוי על שתי נקודות:

1) ב-I = 0 E = U;

2) ב-U = 0 E = R0I.

ברור שככל שהמתח במסופים של מקור ה-EMF גבוה יותר, ההתנגדות הפנימית שלו נמוכה יותר.

במקור EMF אידיאלי, R0 = 0, U = E (המתח אינו תלוי בגודל העומס). עם זאת, בעת ניתוח וחישוב מעגל, לא תמיד נוח לייצג את מקור האנרגיה החשמלית כמקור של EMF. אם ההתנגדות הפנימית של המקור עולה באופן משמעותי על ההתנגדות החיצונית של המעגל, אשר, למשל, מתרחשת באלקטרוניקה, אז נקבל שהזרם במעגל I = U / (R + R0) וב-R0 >> R למעשה אינו תלוי בהתנגדות העומס. במקרה זה, מקור האנרגיה מוצג כמקור נוכחי.

תאנה. 1.

נחלק את המשוואה (1) ב-R0 (2):

משוואה (2) מתאימה למעגל המקביל המוצג באיור. 2. כאן Ib = U / R0 ו-Ik = E / R0, I = Ik — Ib אז (3)

עבור מקור זרם אידיאלי, Rc = ∞. מאפייני מתח הזרם של מקורות זרם אמיתיים ואידיאליים מוצגים באיור. 3.

אורז. 2

אורז. 3

כאשר אין הבחנה ברורה בין הערכים של R ו-R0, ניתן להשתמש במקור EMF או במקור זרם כמקבילה המחושבת של מקור הכוח. במקרה האחרון, ביטוי (3) משמש לקביעת מפל המתח.

מצבי הפעלה של מקור

המקור יכול לעבוד במצבים הבאים:

1. מצב מדורג הוא אופן הפעולה שעבורו תוכנן המקור על ידי היצרן. עבור מצב זה, הזרם הנומינלי Inom והמתח הנומינלי Unom או הספק Pnom מצוינים בדרכון של המקור.

2. מצב סרק. במצב זה, המעגל החיצוני מנותק מהמקור, זרם המקור הוא I = 0, ולכן מתח מסוף המקור הוא מתח המעגל הפתוח Uxx = E - ראה משוואה (1).

3. מצב קצר חשמלי. ההתנגדות של המעגל החיצוני למקור היא אפס. זרם המקור מוגבל רק על ידי ההתנגדות הפנימית שלו. ממשוואה (1) ב-U = 0 נקבל I = Ikz = U / R0. כדי להפחית את הפסדי האנרגיה במקור ה-EMF, R0 צריך להיות קטן ככל האפשר, ובמקור אידיאלי R0 = 0. בהינתן זה, Ikz >> Inom והוא לא מקובל עבור המקור.

4. מצב חוזה - זהו מצב בו מועבר ההספק המרבי מהמקור למשתמש. אתה יכול לקבוע את ההספק הזה באמצעות פרמטרי המקור. אז, הכוח המועבר לעומס, P = I2R. P = Pmax ב-R = R0.אז ההספק המרבי הנמסר למשתמש הוא Pmax = E2 / 4R0. יעילות המקור במצב תאימות אינה עולה על 50%. מה שלא כולל את השימוש בה בהנדסת חשמל תעשייתית. המצב המתאים משמש במעגלי זרם נמוך של מכשירים אלקטרוניים.