Источники ЭДС и источники тока. Их эквивалентность

Источник ЭДС идеальный и реальный, источник тока. Их взаимное

преобразование

Если при работе источника он не нагревается, то потери энергии внутри отсутствуют и источник называется идеальным. Напряжение между выводами идеального источника ЭДС не зависит от тока. Вольтамперная характеристика его, называемая внешней характеристикой, изображена на рис. 1.2,а, схематично на рис.1.2, б. Однако все источники при работе нагреваются, поэтому обладают внутренним электрическим сопротивлением R_вн. Эквивалентная схема такого источника приведена не рис.1.2,в, а на рис.1.2,г изображена схема соединения источника с нагрузкой.

При напряжении U = 0 ток источника равен току короткого замыкания: .

а б в г

Рис 1.2

В расчетах электрических цепей, кроме источников ЭДС, используют источники тока (рис. 1.3,б).

Источник тока – это такой идеальный источник, который вырабатывает неизменную по величине силу электрического тока ( ) независимо от нагрузки.

Реальный источник тока – это такой источник, у которого внутреннее сопротивление не равно бесконечности ( ).

Докажем, что любому источнику с электродвижущей силой E и внутренним сопротивлением R_E (рис. 1.3, а) может быть найден источник тока J с тем же внутренним сопротивлением R_E (рис. 1.3, б).

Если U и I в цепях (рис. 1.3) равны, то обведенные контуром части схем эквивалентны.

Рис.1.3

Пусть сопротивления R_В в цепях (рис. 1.3) одинаковы. В цепи (рис. 1.3, а) ток можно определить по закону Ома:

. 1.1

В цепи (рис. 1.3, б) ток равен: . С другой стороны: , тогда

. 1.2

Сравнивая формулы (1.1) и (1.2), можно убедиться, что . Это и есть условие эквивалентности источников.

Значит, доказано, что реальному источнику Е, R_в всегда можно найти реальный источник тока J, R_в. Но идеальному источнику Е нельзя найти эквивалентный идеальный источник J, так как внутренние сопротивления у них не могут
быть одинаковыми (R_Е = 0, а R_J = )