Здравствуйте, Дорогие друзья! В этой статье мы с Вами рассмотрим некоторые особенности источников питания. Я называю их так именно из-за темы этой статьи. До сих пор мы рассматривали схемы, содержащие в себе только источники напряжения. Делали мы это по одной простой причине: источник напряжения отдаёт в схему столько тока, сколько нужно. Вы думаете, что я опечатался? Нет, всё верно: электрическая цепь включается параллельно источнику, ведь так? А по Второму закону Кирхгофа сумма падений напряжений на компонентах цепи равна напряжению, которое отдаёт в эту цепь источник. Смотрим на рисунок 1.
Хммм… А что, если схему мы представим следующим образом. Точнее схему оставим ту же, а изменим обозначения на ней:
Теперь получается, что источник отдаёт в цепь ток, а необходимые значения падений напряжений на нагрузках получаются при протекании по ветвям ответвленных по Первому закону Кирхгофа токов. Так что же мы применяем для питания схемы: источник тока или источник напряжения? Отвечу вопросом на вопрос: а что нам удобнее использовать? Сейчас поясню. Любой источник питания имеет собственное сопротивление, его часто называют внутренним. А теперь смотрим на рисунок 3 и удивляемся, как один источник может быть представлен и как источник тока, и как источник напряжения.
Эти схемы имеют своих «авторов»: та что слева носит название источника Нортона, та что справа – источника Тевенина. Многие для объяснения сути этих источников начинают «городить» про закоротки, перемычки и даже дополнительно вносят в схему условный источник напряжения. Этого делать категорически не нужно, если Вы действительно хотите понять смысл замещений, а не запутаться! Итак, начнем немного издалека и приблизимся к сути: пусть у нас имеется идеальный источник напряжения с номиналом U. Смотрим на рисунок 4. На нем я отобразил УГО элемента.
Что такое идеальный источник напряжения? А это то самое, о чем мы говорили в самом начале статьи: напряжение на его клеммах всегда одинаковое, тока в нагрузку он может отдать столько, сколько надо и ещё останется, потери напряжения нулевые. Стоооп! А какие потери могут быть в источнике питания? Ещё какие. Мы выяснили, что у источника есть внутреннее сопротивление, ну а законы Кирхгофа и Ома никто не отменял. Есть сопротивление, есть ток, а значит будет и падение напряжения. То есть часть «ресурсов» источник будет расходовать сам на себя и «греть воздух». Так оно и есть. Но это только в реальных источниках. А в идеальных? В идеальных источниках постоянного напряжения внутреннее сопротивление равняется нулю, то есть потерь нет. Видели ли Вы когда-нибудь батарейку, которая пролежит десяток лет и не разрядится? Нет? Вот и я не видел. Конечно, в батарейке принцип разрядки немного другой, но, думаю, сравнение Вы поняли. Итак, идеальный источник, он на то и идеальный, что создать его невозможно. На рисунке же как бы условно показано стрелкой, что сопротивления нет. Теперь смотрим на эквивалентные схемы. Схема Нортона является по сути источником напряжения, и, при том, реальным. Смотрите сами: у нас имеется идеальный источник тока I1, параллельно ему расположено внутреннее сопротивление источника Rвн, ток протекает через нагрузку, при этом, ответвляется и протекает через Rвн. И что нам это даёт? Конечно же падение напряжения на клеммах источника, то есть разность потенциалов на выводах резистора. Таким образом, ток в цепи будет следующим:
То есть источник тока стал источником напряжения. Как всё просто-то оказывается) А теперь запомните ещё одну важную особенность: внутреннее сопротивление идеального источника тока стремится к бесконечности. Если посмотрите на УГО этого компонента, то это также станет понятно: на рисунке 3 показан идеальный источник тока, он представлен в виде двух стрелок указывающих направление тока, но при этом между стрелками разрыв, то есть огромное сопротивление.
Идём дальше. Как из напряжения получить ток? Да просто: нужно нагрузку включить последовательно источнику напряжения. За чем дело встало? Берем идеальный источник напряжения, последовательно ему включаем сопротивление Rвн. Теперь у нас имеется как бы и источник напряжения с номиналом U, но он является источником тока. При этом ток в цепи равен току через нагрузку:
Вот такая небольшая статья на сегодня. Я посчитал важным «вклинить» её в курс, потому что преобразование «источник Нортона < = > источник Тевенина» очень скоро нам понадобятся. Но, не будем забегать вперед. В следующей статье мы поговорим о том, как решать системы уравнений методом Гаусса (конечно же будут матрицы). А пока что, если моя статья была Вам полезна, порекомендуйте её друзьям, возможно и им она пригодится. Также, если Вам не трудно, поставьте лайк, я буду знать, что тружусь не напрасно. Если Вы не подписаны на мой канал – исправьте это, ведь впереди будут ещё очень много интересного. Спасибо, что читаете! Удачи!
