.svg/1280px-Ohms_law_voltage_source_(white_background).svg.png)
Источник напряжения — это двухконтактное устройство , которое может поддерживать фиксированное напряжение . [1] Идеальный источник напряжения может поддерживать фиксированное напряжение независимо от сопротивления нагрузки или выходного тока . Однако реальный источник напряжения не может обеспечивать неограниченный ток.
Источник напряжения является дуалом источника тока . Реальные источники электроэнергии, такие как батареи и генераторы , могут быть смоделированы для целей анализа как комбинация идеального источника напряжения и дополнительных комбинаций элементов импеданса .
Идеальный источник напряжения — это двухполюсное устройство, которое поддерживает фиксированное падение напряжения на своих клеммах. Его часто используют как математическую абстракцию, упрощающую анализ реальных электрических цепей. Если напряжение на идеальном источнике напряжения может быть указано независимо от любой другой переменной в цепи, он называется независимым источником напряжения. И наоборот, если напряжение на идеальном источнике напряжения определяется каким-либо другим напряжением или током в цепи, он называется зависимым или управляемым источником напряжения . Математическая модель усилителя будет включать зависимые источники напряжения, величина которых регулируется некоторым фиксированным отношением к входному сигналу, например. [2] При анализе неисправностей в электроэнергетических системах вся сеть взаимосвязанных источников и линий передачи может быть с пользой заменена идеальным (переменным) источником напряжения и одним эквивалентным импедансом.
Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю; он способен поставлять или поглощать любое количество тока. Ток через идеальный источник напряжения полностью определяется внешней цепью. При подключении к разомкнутой цепи ток нулевой, а значит, и мощность нулевая. При подключении к сопротивлению нагрузки ток через источник стремится к бесконечности, поскольку сопротивление нагрузки стремится к нулю (короткое замыкание). Таким образом, идеальный источник напряжения может поставлять неограниченную мощность.
Если два идеальных независимых источника напряжения напрямую соединены параллельно , они должны иметь абсолютно одинаковое напряжение; в противном случае это создает логическую ошибку , аналогичную записи уравнения .
Параллельные источники напряжения разделяют нагрузку тока: если точный дубликат напряжения подключен параллельно к исходному, любой из них будет обеспечивать половину электрического тока , который обеспечивал бы исходный источник напряжения. Для остальной части цепи ничего не изменилось: эти два источника напряжения вместе обеспечивают то же напряжение и тот же ток, что и исходный источник по отдельности.
Ни один реальный источник напряжения не идеален; все имеют ненулевое эффективное внутреннее сопротивление, и ни один не может обеспечить неограниченный ток. Однако внутреннее сопротивление реального источника напряжения эффективно моделируется в линейном анализе цепи путем последовательного объединения ненулевого сопротивления с идеальным источником напряжения ( эквивалентная схема Тевенина ).
Большинство источников электроэнергии ( сеть , батарея ) моделируются как источники напряжения. Идеальный источник напряжения не вырабатывает энергию, когда он нагружен разомкнутой цепью (т. е. бесконечным импедансом ), но приближается к бесконечной энергии и току, когда сопротивление нагрузки приближается к нулю ( короткое замыкание ). Такое теоретическое устройство имело бы выходное сопротивление нулевое Ом последовательно с источником. Реальный источник напряжения имеет очень низкое, но ненулевое внутреннее сопротивление и выходное сопротивление , часто намного меньше 1 Ом.
Наоборот, источник тока обеспечивает постоянный ток, пока нагрузка, подключенная к клеммам источника, имеет достаточно низкое сопротивление. Идеальный источник тока не будет обеспечивать энергию для короткого замыкания и будет приближаться к бесконечной энергии и напряжению, когда сопротивление нагрузки приближается к бесконечности (разомкнутая цепь). Идеальный источник тока имеет бесконечное выходное сопротивление параллельно источнику. Реальный источник тока имеет очень высокое, но конечное выходное сопротивление . В случае транзисторных источников тока типичным является сопротивление в несколько мегаом (на низких частотах).
Поскольку идеальных источников любого типа не существует (все реальные примеры имеют конечный и ненулевой импеданс источника), любой источник тока можно рассматривать как источник напряжения с тем же импедансом источника и наоборот. Источники напряжения и источники тока иногда называют дуалами друг друга, и любой неидеальный источник можно преобразовать из одного в другой, применив теорему Нортона или теорему Тевенена .
