В электротехнике выходное сопротивление электрической сети является мерой сопротивления току ( импеданс ), как статическому ( сопротивление ), так и динамическому ( реактивное сопротивление ), в подключенной сети нагрузки , которая является внутренней по отношению к электрическому источнику . Выходное сопротивление является мерой склонности источника к падению напряжения , когда нагрузка потребляет ток, причем сеть источника является частью сети, которая передает, а сеть нагрузки является частью сети, которая потребляет.
По этой причине выходное сопротивление иногда называют сопротивлением источника или внутренним сопротивлением .
.svg/1280px-Source_and_load_circuit_Z_(2).svg.png)
Все устройства и соединения имеют ненулевое сопротивление и реактивное сопротивление, и поэтому ни одно устройство не может быть идеальным источником. Выходное сопротивление часто используется для моделирования реакции источника на ток. Некоторая часть измеренного выходного сопротивления устройства может физически не существовать внутри устройства; некоторые из них являются артефактами, которые обусловлены химическими, термодинамическими или механическими свойствами источника. Это сопротивление можно представить как сопротивление, включенное последовательно с идеальным источником напряжения или параллельно с идеальным источником тока ( см .: Последовательные и параллельные цепи ).
Источники моделируются как идеальные источники (идеальные означают источники, которые всегда сохраняют желаемое значение) в сочетании с их выходным импедансом. Выходной импеданс определяется как этот смоделированный и/или реальный импеданс последовательно с идеальным источником напряжения. Математически источники тока и напряжения могут быть преобразованы друг в друга с помощью теоремы Тевенена и теоремы Нортона .
В случае нелинейного устройства , такого как транзистор , термин «выходное сопротивление» обычно относится к воздействию сигнала малой амплитуды и будет меняться в зависимости от точки смещения транзистора, то есть от постоянного тока (DC) и напряжения, приложенных к устройству.
Сопротивление источника чисто резистивного устройства можно определить экспериментально, увеличивая нагрузку устройства до тех пор, пока напряжение на нагрузке (переменного или постоянного тока) не станет равно половине напряжения разомкнутой цепи. В этой точке сопротивление нагрузки и внутреннее сопротивление равны.
Его можно точнее описать, отслеживая кривые напряжения и тока для различных нагрузок и вычисляя сопротивление по закону Ома . (Внутреннее сопротивление может быть разным для различных типов нагрузки или на разных частотах, особенно в таких устройствах, как химические батареи.)
Обобщенное сопротивление источника для реактивного (индуктивного или емкостного) устройства определить сложнее, и обычно его измеряют с помощью специализированных приборов, а не путем проведения множества измерений вручную.
Реальное выходное сопротивление (Z S ) усилителя мощности обычно меньше 0,1 Ом, но это редко указывается. Вместо этого оно «скрыто» в параметре коэффициента затухания , который равен:
Решая для Z S ,
дает малое сопротивление источника (выходное сопротивление) усилителя мощности. Его можно рассчитать из Z L громкоговорителя (обычно 2, 4 или 8 Ом) и заданного значения коэффициента затухания.
Обычно в аудио и hifi входное сопротивление компонентов в несколько раз (технически более 10) превышает выходное сопротивление подключенного к ним устройства. Это называется мостовым соединением импеданса или мостовым соединением напряжения.
В этом случае Z L >> Z S , (на практике:) DF > 10
В видео, РЧ и других системах импедансы входов и выходов одинаковы. Это называется согласованием импедансов или согласованным соединением.
В этом случае Z S = Z L , DF = 1/1 = 1 .
Фактический выходной импеданс для большинства устройств не совпадает с номинальным выходным импедансом. Усилитель мощности может иметь номинальный импеданс 8 Ом, но фактический выходной импеданс будет меняться в зависимости от условий цепи. Номинальный выходной импеданс — это импеданс, в который усилитель может подать максимальное количество мощности без сбоев.
Внутреннее сопротивление — это концепция, которая помогает моделировать электрические последствия сложных химических реакций внутри батареи . Невозможно напрямую измерить внутреннее сопротивление батареи, но его можно рассчитать по данным тока и напряжения, измеренным в цепи. Когда к батарее прикладывается нагрузка, внутреннее сопротивление можно рассчитать по следующим уравнениям:
где
Внутреннее сопротивление меняется в зависимости от возраста батареи, но для большинства коммерческих батарей внутреннее сопротивление составляет порядка 1 Ом.
Когда через ячейку проходит ток, измеренная ЭДС ниже, чем когда ток не подается ячейкой. Причина этого в том, что часть доступной энергии ячейки используется для перемещения зарядов через ячейку. Эта энергия тратится на так называемое «внутреннее сопротивление» этой ячейки. Эта трата энергии проявляется как потеря напряжения. Внутреннее сопротивление равно .
