Caratteristiche esterne della sorgente EMF

La caratteristica esterna riflette la dipendenza della tensione del terminale della sorgente dall'entità del carico - la corrente della sorgente fornita dal carico. La tensione del terminale sorgente è inferiore all'EMF per la quantità di caduta di tensione resistenza interna della sorgente (1):

Questa equazione corrisponde alla caratteristica esterna della sorgente EMF (Fig. 1). costruita su due punti:

1) a I = 0 E = U;

2) a U = 0 E = R0I.

Ovviamente, maggiore è la tensione ai terminali della sorgente EMF, minore è la sua resistenza interna.

In una sorgente EMF ideale, R0 = 0, U = E (la tensione non dipende dall'entità del carico). Tuttavia, quando si analizza e si calcola un circuito, non è sempre conveniente rappresentare la fonte di energia elettrica come fonte di campi elettromagnetici. Se la resistenza interna della sorgente supera significativamente la resistenza esterna del circuito, che, ad esempio, si verifica nell'elettronica, otteniamo che la corrente nel circuito I = U / (R + R0) e in R0 >> R praticamente non dipende dalla resistenza di carico. In questo caso, la fonte di energia è presentata come fonte di corrente.

Fico. 1.

Dividiamo l'equazione (1) per R0 (2):

L'equazione (2) corrisponde al circuito equivalente mostrato in Fig. 2. Qui Ib = U / R0 e Ik = E / R0, I = Ik — Ib quindi (3)

Per una sorgente di corrente ideale, Rc = ∞. Le caratteristiche corrente-tensione delle sorgenti di corrente reali e ideali sono mostrate in Fig. 3.

Riso. 2

Riso. 3

Quando non vi è una chiara distinzione tra i valori di R e R0, è possibile utilizzare una sorgente EMF o una sorgente di corrente come equivalente calcolato della sorgente di alimentazione. In quest'ultimo caso, l'espressione (3) viene utilizzata per determinare la caduta di tensione.

Modalità di funzionamento della sorgente

La sorgente può funzionare nelle seguenti modalità:

1. La modalità nominale è la modalità di funzionamento per la quale la sorgente è progettata dal produttore. Per questa modalità, la corrente nominale Inom e la tensione nominale Unom o la potenza Pnom sono indicate nel passaporto della sorgente.

2. Modalità inattiva. In questa modalità, il circuito esterno è disconnesso dalla sorgente, la corrente della sorgente è I = 0 e quindi la tensione del terminale della sorgente è la tensione a circuito aperto Uxx = E - vedere l'equazione (1).

3. Modalità di cortocircuito. La resistenza del circuito esterno alla sorgente è zero. La corrente della sorgente è limitata solo dalla sua resistenza interna. Dall'equazione (1) a U = 0 otteniamo I = Ikz = U / R0. Per ridurre le perdite di energia nella sorgente EMF, R0 dovrebbe essere il più piccolo possibile e in una sorgente ideale R0 = 0. Detto questo, Ikz >> Inom ed è inaccettabile per la sorgente.

4. Modalità contratto: questa è una modalità in cui la massima potenza viene trasmessa dalla sorgente all'utente. Puoi determinare questa potenza attraverso i parametri della sorgente. Quindi, la potenza trasferita al carico, P = I2R. P = Pmax in R = R0.Allora la massima potenza erogata all'utenza è Pmax = E2 / 4R0. L'efficienza della sorgente in modalità compliance non supera il 50%. che ne esclude l'uso nell'ingegneria elettrica industriale. La modalità corrispondente viene utilizzata nei circuiti a bassa corrente di dispositivi elettronici.