Je ťažké si predstaviť moderný svet bez elektriny, telefón zostane bez nabíjania a sledovanie filmu bude jednoducho nemožné. Áno, bez tohto javu sa bude život zdať ťažký. Ale aby ste to dosiahli, potrebujete prúd energie, ktorého fyzická zložka môže mať odlišný charakter. V elektrotechnike je obvyklé rozdeliť batérie do dvoch skupín: jednosmerným prúdom alebo napätie. Sú ideálne, ale existujú iba teoreticky a reálne, čo je možné vidieť v praxi.
Ideálny zdroj prúdu (generátor)
Na začiatok zvážte abstraktnú verziu: aktuálnu vytvorenú v tomto zariadení, vždy to isté. Na základe Ohmovho zákona môžeme ľahko vyvodiť záver, že napätie závisí iba od odpor pripojenej záťaže. Vnútorný odpor takejto batérie je nekonečný, preto neovplyvňuje hlavný parameter. Vzhľadom na to, že aktuálna hodnota je konštantná, ovplyvňuje hodnotu výkonu teoretickej jednotky iba odpor pripojeného zaťaženia. V prípade skratu sa zachová aj hlavná vlastnosť zdroja.
Taký ideálny prvok je možné vytvoriť iba teoreticky, používa sa pri modelovaní elektromagnetických procesov. V praxi sa takýto systém nedá dosiahnuť, preto berieme do úvahy materiálne variácie.
Skutočný generátor
Hlavný rozdiel medzi skutočným a ideálnym zariadením - prítomnosť vnútorného odporu. Čím vyšší je tento parameter, tým bližšie je prvok vylepšenej verzii. Z toho vyplýva, že hodnoty napätia a výkonu sú obmedzené, to znamená, že majú určitý pracovný rozsah. Súčasne má systém tiež obmedzenia týkajúce sa pripojeného zaťaženia. Pri riešení problémov je skutočné zariadenie znázornené ako ideálne s paralelne zapojeným vnútorným odporom.
Ovládanie tohto zariadenia je možné pomocou voľnobehu (bez vonkajšieho zaťaženia), pretože máme uzavretú slučku kvôli vnútornému odporu. Výstupný prúd sa počas tohto režimu zníži na nulu. Pri krátkom zapojení (skratový režim) dostaneme maximálnu hodnotu a výstupné napätie klesne na 0.
Ako príklad takého zariadenia sa obrátime na induktor. Táto poloha je platná, keď je obvod otvorený. Potenciálny rozdiel v tomto režime sa teda v porovnaní s predchádzajúcim stavom výrazne zvyšuje. Je to všetko o EMF sebavedomia vznikajúceho v tomto prvku. Cievka pri zvyšujúcom sa napätí akumuluje energiu a pri poklese ju dodáva do siete.
Ďalším príkladom je prúdový transformátor sekundárny, ktoré by mali byť za normálnych prevádzkových podmienok vždy skratované. V opačnom prípade, ak dôjde k prerušeniu, stane sa generátorom. Je to všetko o zákone o šetrení energie, takže sila na primárne a sekundárne vinutie by mala byť rovnaká. Parametre primárneho vinutia sú nezmenené v dôsledku konštrukčných vlastností transformátora (vinutie má jednu otáčku). V prípade prerušenia sekundárneho vinutia nedôjde k usporiadanému pohybu nabitých častíc, respektíve sa napätie prudko zvýši.
Ideálny zdroj napätia (EMF)
Pre ideálne zariadenie je napätie nemenný parameter a nezávisí od hodnoty záťažového prúdu, avšak jeho vnútorný odpor je 0. Ak by bolo možné vytvorenie tohto zariadenia, predstavovalo by to zdroj nekonečnej energie. Veľkosť prúdu a výkonu s pripojenou záťažou smerovala k nekonečnému číslu. Ale, ako vieme moc, má konečnú hodnotu.
Opísaná batéria je teoretická koncepcia, v praxi sa také podmienky nedajú dosiahnuť, preto sa používa iba v procesoch modelovania.
Zdroj skutočného napätia
V skutočnosti máme EMF zariadenie, ktoré sa vyznačuje prítomnosťou vnútorného odporu, a preto bude mať prúd hraničná hodnota. Vo väčšine zariadení je vnútorný odpor zanedbateľný v porovnaní s externými indikátormi a čím je tento parameter menší, tým je ideálna možnosť bližšie. So zvyšujúcim sa prúdom dôjde k poklesu napätia. Vo výpočtoch je určený ako ideálny zdroj EMF so sériovo zapojeným odporom. Ak je vytvorený režim nečinnosti, prúd cez zdroj je 0. Ak dôjde ku skratu, získa sa maximálna hodnota a rozdiel potenciálov na výstupe sa rovná 0.
Ako príklad uvážte nabíjateľná batéria, ktorých princíp činnosti je založený na chemickej reakcii.
záver
- Skutočné zariadenia, na rozdiel od ideálnych zariadení, obsahujú vnútorný odpor.
- Pokiaľ ide o rozdiel medzi ideálnym prúdovým zariadením a napätím, pozostáva z toho, ktorý parameter je konštantný a nezávisí od pripojeného zaťaženia. To zodpovedá ich názvu pre zariadenia EMF - napätie, pre generátor - prúd.
- Pri zostavovaní ekvivalentného obvodu sa paralelne pripája vnútorný odpor zdroja prúdu, sériové napätie.
- Pre skutočné zariadenia je rozdiel v internom odpore: je lepšie, aby generátory mali vysoký odpor, pre zdroj EMF - malý.
