Что называется внешней характеристикой источника эдс приведите ее уравнение
Внешняя характеристика источника ЭДС
Этому уравнению соответствует внешняя характеристика источника ЭДС (рис. 1). построенная по двум точкам:
Очевидно, что напряжение на зажимах источника ЭДС тем больше, чем меньше его внутреннее сопротивление.
В идеальном источнике ЭДС R0=0, U=E (напряжение не зависит от величины нагрузки). Однако не всегда при анализе и расчете цепи источник электрической энергии удобно представлять в качестве источника ЭДС. Если внутреннее сопротивление источника значительно превышает внешнее сопротивление цепи, что, например, имеет место в электронике, то получим, что ток в цепи I=U/(R+R0) и при R0>>R практически не зависит от сопротивления нагрузки. В этом случае источник энергии представляют в качестве источника тока.
Разделим уравнение (1) на R0 (2):
Для идеального источника тока Rс = ∞. Вольтамперные характеристики реального и идеального источников тока показаны на рис. 3.
Режимы работы источника
Источник может работать в следующих режимах:
3. Режим короткого замыкания. Сопротивление внешней по отношению к источнику цепи равно нулю. Ток источника ограничивается только его внутренним сопротивлением. Из уравнения (1) при U=0 получаем I = Iкз = U / R0. Для уменьшения потерь энергии в источнике ЭДС R0 должно быть возможно меньшим, а в идеальном источнике R0 = 0. С учетом этого Iкз >> Iном и является недопустимым для источника.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Этому уравнению соответствует внешняя характеристика источника ЭДС (рис. 1). построенная по двум точкам:
Очевидно, что напряжение на зажимах источника ЭДС тем больше, чем меньше его внутреннее сопротивление.
В идеальном источнике ЭДС R0=0, U=E (напряжение не зависит от величины нагрузки). Однако не всегда при анализе и расчете цепи источник электрической энергии удобно представлять в качестве источника ЭДС. Если внутреннее сопротивление источника значительно превышает внешнее сопротивление цепи, что, например, имеет место в электронике, то получим, что ток в цепи I=U/(R+R0) и при R0>>R практически не зависит от сопротивления нагрузки. В этом случае источник энергии представляют в качестве источника тока.
Разделим уравнение (1) на R0 (2):
Для идеального источника тока Rс = ∞. Вольтамперные характеристики реального и идеального источников тока показаны на рис. 3.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
ЛЕКЦИЯ 4. Рис.3.7. Внешняя характеристика источника эдс
Рис.3.7. Внешняя характеристика источника эдс
Источникомили генератором тока называют такой идеализированный элемент электрической цепи, ток через который не зависит от величины напряжения на его выводах (рис. 3.8 а − прежнее обозначение, 3.8 б − современное обозначение). Идеальный источник тока должен обладать бесконечно большой мощностью, так как даже при разомкнутых выводах через него будет протекать ток, что соответствует бесконечно большому напряжению. Поэтому всякий реальный генератор тока должен обладать внутренним сопротивлением 
которое на схемах считают включённым параллельно идеальному генератору (рис. 3.8, в).
Источник эдс и генератор тока называют эквивалентными, если подключение к ним одинаковых нагрузок вызывает протекание через них одинаковых токов и появление на выводах одинаковых напряжений. В предельном случае холостого хода (сопротивление нагрузки бесконечно велико, то есть к выводам источников ничего не подключено) напряжение на выводах генератора тока должно равняться эдс, то есть
Рис. 3.8. Генератор тока (а, б – идеальные, в – реальный конечной мощности)
В режиме короткого замыкания токи во внешней цепи должны быть одинаковыми:
Следовательно, источник эдс величиной 
и внутренним сопротивлением 
(рис. 3.6, б) можно заменить эквивалентным генератором (рис. 3.8, в) с током короткого замыкания (3.20) и внутренним сопротивлением
как это следует из выражений (3.19) и (3.20).
И наоборот, генератор тока величиной 
и внутренним сопротивлением 
может быть заменён эквивалентным источником эдс величиной 
с внутренним сопротивлением 
.
Источники эдс и генераторы тока могут быть независимыми и зависимыми.
Зависимым источником эдс называют такой источник, в котором эдс зависит только от тока, протекающего в другой ветви, или только от напряжения на некотором другом участке цепи.
Зависимым генератором тока называют такой генератор, в котором ток зависит только от тока, протекающего в другой ветви, или только от напряжения на некотором другом участке цепи.
У зависимых источников отсутствуют независимые составляющие.
Зависимые источники эдс и тока являются управляемыми, так как изменение тока в другой ветви или напряжения на другом участке электрической цепи приводит к изменению величины эдс зависимого источника эдс или тока зависимого генератора тока.
Различают четыре типа управляемых источников:
1) источник напряжения (эдс), управляемый напряжением (ИНУН) – 
− рис. 3.9 а,
2) источник напряжения (эдс), управляемый током (ИНУТ) – 
− рис. 3.9 б,
3) источник тока, управляемый напряжением (ИТУН) – 
− рис. 3.9 в,
4) источник тока, управляемый током (ИТУТ) – 
− рис. 3.9 г.
Рис. 9. Схемы управляемых источников напряжения и тока (а ИНУН, б – ИНУТ, в – ИТУН, г – ИТУТ)
Вид функций 
и 
может быть любым, однако в теории цепей рассматривают в основном линейно управляемые зависимые источники вида 
, где 
называют коэффициентом управления. Коэффициенты управления для ИНУН и ИТУТ являются безразмерными величинами, 
для ИНУТ имеет размерность сопротивления, для ИТУН – размерность проводимости.
Примером цепи с зависимыми источниками является биполярный транзистор, эквивалентная схема которого приведена на рис. 3.10. Величина эдс источника 
зависит от выходного напряжения 
, а величина тока генератора тока – от тока базы. Коэффициентами пропорциональности являются внутренние, собственные параметры транзистора – коэффициент усиления по напряжению 
и коэффициент усиления по току 
.
Рис. 3.10. Эквивалентная схема транзистора типа 
с зависимыми источниками напряжения и тока
Идеальный источник ЭДС
Идеальный источник ЭДС имеет неизменные ЭДС и напряжение на зажимах при всех токах нагрузки. У реального источника ЭДС и напряжение на зажимах изменяются при изменении нагрузки, например вследствие падения напряжения в обмотках генератора постоянного тока. Поэтому реальные источники ЭДС изображается с помощью двух последовательно включенных элементов – идеального источника ЭДС и сопротивления, которое учитывает внутреннее сопротивление реального источника (рисунок 2.3 а). Свойства реального источника ЭДС отражает вольт-амперная характеристика (ВАХ) или внешняя характеристика – зависимость напряжения между его выводами от тока источника (рисунок 2.3 б). Уравнение внешней характеристики реального источника ЭДС:
.
Рисунок 2.3. Схема замещения (а) и внешняя характеристика(б) реального источника ЭДС
Уменьшение напряжения источника электрической энергии при увеличении тока объясняется увеличением падения напряжения на его внутреннем сопротивлении. В большинстве случаев внутреннее сопротивление источника ЭДС относительно мало и напряжение на его зажимах мало изменяется с нагрузкой.
Идеальный источник токаобеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при изменении их сопротивления. У реального источника ток во внешней цепи изменяется при изменении сопротивления. Поэтому реальный источник тока изображается на схемах как идеальный источник тока с параллельно включенным сопротивлением, величина которого определяется из характеристики элемента (рисунок 2.4 а). Внешняя характеристика источника тока приведена на рисунке 2.4 б.
Рисунок 2.4 Схема замещения (а) и внешняя характеристика (б) реального источника тока
Различают несколько режимов работы источников энергии. В режиме холостого хода приемники электрической энергии отключены и ток источника равен нулю. Напряжение на зажимах источника равно его ЭДС, так как отсутствует падение напряжения на внутреннем сопротивлении. Короткое замыкание является аварийным режимом, когда зажимы источника энергии замкнуты накоротко. При этом ток в цепи определяется только внутренним сопротивлением источника, которое обычно достаточно мало, поэтому токи короткого замыкания достигают недопустимо больших значений. В номинальном режиме источник энергии может работать неопределенно длительное время без перегрева или других недопустимых последствий. Согласованный режим работы осуществляется, когда источник отдает в нагрузку максимальную мощность. Условие передачи максимальной мощности может быть получено из уравнения внешней характеристики источника:
,
если выразить из этого уравнения ток нагрузки:
,
получим закон Ома для замкнутой цепи с последовательной схемой замещения источника. Мощность, отдаваемая источником ЭДС (с последовательной схемой замещения) в нагрузку:
.
Для источника тока (с параллельной схемой замещения) мощность, отдаваемая в нагрузку:
.
Мощность, отдаваемая источником в нагрузку будет максимальна, при максимальном значении соотношения 
. Максимум этого соотношения можно определить, взяв первую производную дроби по 
и приравняв ее к нулю. Максимум будет при 
. Следовательно, мощность, отдаваемая источником во внешнюю цепь будет максимальна, когда сопротивление внешней цепи 
равно внутреннему сопротивлению источника 
.
Внешняя характеристика источника ЭДС
Внешняя характеристика источника ЭДС – это график, который показывает, как меняется напряжение на нагрузке в зависимости от тока нагрузки. На рис.8 показан график с числовыми значениями, соответствующими примеру 4, рассмотренному ниже.
Рис.8. График внешней характеристики источника ЭДС
Из графика видно, что с ростом тока, потребляемого от источника, напряжение на нагрузке падает. Чтобы понять причину этого явления преобразуем формулу закона Ома для полной цепи:
Рассмотрим последнюю формулу. Видно, что напряжение Uн на нагрузке источника (и на его клеммах) меньше чем величина ЭДС источника на величину потери напряжения внутри источника.
Уменьшение напряжения с ростом тока объясняется тем, что при увеличении тока растет произведение 
. Это произведение – потеря напряжения на внутреннем сопротивлении источника ЭДС.
Правила построения графиков
1. Размер осей не менее 5 на 6 см.
2. Оси должны быть обозначены соответствующей буквой, должно быть ясно, какая величина отложена вдоль оси. Необходимо указать размерность величин, отображаемых по осям См. рис. 8. В данном случае по вертикальной оси отложено напряжение U, измеряемое в вольтах, а по горизонтальной оси – ток I, измеряемый в амперах.
3. Масштаб следует выбирать так, чтобы график использовал всю площадь, ограниченную осями. Отметки масштаба ставятся через каждый сантиметр (не через клетку). Цифра масштаба выбирается произвольно, но должна быть «круглой», например 20 Вольт в см. Недопустимы отметки масштаба с нецелыми числами.
4. Под графиком должна быть подпись, поясняющая его назначение, в данном случае: “Внешняя характеристика источника ЭДС”.
Любой график, в частности этот, обеспечивает наглядность характера изменения величины и позволяет без вычислений получить массу промежуточных значений исходной величины.
Пример 4. Построение графика внешней характеристики
Построить внешнюю характеристику для источника с параметрами: 
, 
График внешней характеристики является прямой линией. Её можно построить по двум точкам. Определим координаты этих точек:
1) холостой ход 
= 0, 
Таким образом, координаты этой точки: 3 вольта по вертикальной оси и ноль ампер – по горизонтальной.
2) короткое замыкание 
, 
Координаты второй точки: ток равен 3А, напряжение равно нулю.
Отметив на осях координат точки, соответствующие полученным значениям и соединим их прямой линией. График, построенный по результатам вычислений, показан на рис.8.