При решении задач по теоретическим основам электротехники (ТОЭ), часто возникает такая необходимость преобразовать источник напряжения (ЭДС) в эквивалентный источник тока так, чтобы токи в остальной части цепи не изменились.
Если преобразовать участок цепи относительно внешних зажимов (объединить два и более последовательно или параллельно включенных резисторов в один эквивалентный, преобразовать ЭДС в эквивалентный источник тока, преобразовать источник тока в эквивалентный ЭДС и т. д.), то такое преобразование называется эквивалентным. При этом токи и напряжения в остальных ветвях должны оставаться неизменными.
В качестве примера рассмотрим схему цепи, изображенную на рисунке ниже.
На рисунке 1а изображен реальный источник ЭДС, имеющий внутреннее сопротивление. Выводы реального источника ЭДС подключены к точкам 1 и 2, а в качестве нагрузки применяется резистор сопротивлением Rн.
Если мы преобразуем этот источник ЭДС в эквивалентный источник тока, изображенный на рисунке 2б, то ток и напряжение на нагрузке останутся неизменными (например, если в цепи с источником ЭДС ток в нагрузке равняется 10 А, то после преобразования ЭДС в эквивалентный источник тока, ток в нагрузке также должен равняться 10 А).
Уравнение внешней характеристики для цепи, изображенной на рисунке 2а, запишется как:
Поделим все уравнение на r0
Где I - ток, протекающий через нагрузку;
E/r0 - ток короткого замыкания источника ЭДС;
U12/r0 = I0 - ток, протекающий через внутреннее сопротивление.
Таким образом, участок цепи, содержащий источник ЭДС и сопротивление, можно заменить другим участком цепи, содержащей источник тока и проводимость, так что токи и напряжения внешней цепи останутся неизменными при условии, что ток источника и внутренняя проводимость определяются выражениями:
В свою очередь, источник тока можно заменить эквивалентным источником ЭДС при условии, что внутреннее сопротивление и ЭДС источника определяются выражениями:
Вот таким образом, можно преобразовать ЭДС в эквивалентный источник тока и, сделать обратное преобразование.
Следующая тема, которую мы рассмотрим: пассивные элементы электрических цепей.
Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации.
Читайте также:
1. Как электроэнергия передается от электростанций до наших домов;
2. Что такое электрический ток - простыми словами;