Внешняя характеристика реального источника эдс

Внешняя характеристика реального 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:

Читайте также:  Как подключить телевизор без wifi к интернету

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.

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”.

Читайте также:  Как увеличить громкость на htc desire

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.

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.

Читайте также:  Как вывести пятно суперклея с одежды

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 .

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 10016 — | 7769 — или читать все.

Ссылка на основную публикацию
Во что поиграть на телефоне андроид 2018
Рынок мобильных игр растет с каждым годом. Если раньше мы смотрели на мобильные MMORPG как на нечто странное и излишнее,...
Видео игры trollface quest
Описание игры: Забавный Троллфейс увлекся видео играми и попал в виртуальную паутину. Твоя задача помочь ему пройти все мини квесты...
Видео игры про пиратов
Вас ждут бескрайние просторы изумрудных морей, грандиозные корабли, кровавые сражения и грабежи. 1. Risen 2: Dark Waters Платформы: ПК, PlayStation...
Внешняя характеристика реального источника эдс
Внешняя характеристика источника ЭДС – это график, который показывает, как меняется напряжение на нагрузке в зависимости от тока нагрузки. На...
Adblock detector