Características externas da fonte EMF

A característica externa reflete a dependência da tensão do terminal da fonte na magnitude da carga - a corrente da fonte fornecida pela carga. A tensão do terminal da fonte é menor que o EMF pela quantidade de queda de tensão resistência interna da fonte (1):

Esta equação corresponde à característica externa da fonte EMF (Fig. 1). construído em dois pontos:

1) em I = 0 E = U;

2) em U = 0 E = R0I.

Obviamente, quanto maior a tensão nos terminais da fonte EMF, menor sua resistência interna.

Em uma fonte EMF ideal, R0 = 0, U = E (a tensão não depende da magnitude da carga). No entanto, ao analisar e calcular um circuito, nem sempre é conveniente representar a fonte de energia elétrica como uma fonte de EMF. Se a resistência interna da fonte exceder significativamente a resistência externa do circuito, o que, por exemplo, ocorre na eletrônica, obtemos que a corrente no circuito I = U / (R + R0) e em R0 >> R praticamente não depende da resistência da carga. Neste caso, a fonte de energia é apresentada como uma fonte de corrente.

Características externas da fonte EMF

Figo. 1.

Dividimos a equação (1) por R0 (2):

A equação (2) corresponde ao circuito equivalente mostrado na Fig. 2. Aqui Ib = U / R0 e Ik = E / R0, I = Ik - Ib então (3)

Para uma fonte de corrente ideal, Rc = ∞. As características corrente-tensão das fontes de corrente real e ideal são mostradas na Fig. 3.

Circuito equivalente

Arroz. 2

Características de corrente-tensão de fontes de corrente reais e ideais

Arroz. 3

Quando não há distinção clara entre os valores de R e R0, uma fonte EMF ou uma fonte de corrente pode ser usada como o equivalente calculado da fonte de energia. Neste último caso, a expressão (3) é utilizada para determinar a queda de tensão.

Modos de operação da fonte

A fonte pode funcionar nos seguintes modos:

1. O modo nominal é o modo de operação para o qual a fonte foi projetada pelo fabricante. Para este modo, a corrente nominal Inom e a tensão nominal Unom ou a potência Pnom são indicadas no passaporte da fonte.

2. Modo ocioso. Nesse modo, o circuito externo é desconectado da fonte, a corrente da fonte é I = 0 e, portanto, a tensão do terminal da fonte é a tensão de circuito aberto Uxx = E — veja a equação (1).

3. Modo de curto-circuito. A resistência do circuito externo à fonte é zero. A corrente da fonte é limitada apenas por sua resistência interna. Da equação (1) em U = 0 obtemos I = Ikz = U / R0. Para reduzir as perdas de energia na fonte EMF, R0 deve ser o menor possível, e em uma fonte ideal R0 = 0. Diante disso, Ikz >> Inom e é inaceitável para a fonte.

4. Modo de contrato — este é um modo no qual a potência máxima é transmitida da fonte para o usuário. Você pode determinar essa potência através dos parâmetros da fonte. Então, a potência transferida para a carga, P = I2R. P = Pmax em R = R0.Então a potência máxima entregue ao usuário é Pmax = E2 / 4R0. A eficiência da fonte no modo de conformidade não excede 50%. o que exclui seu uso em engenharia elétrica industrial. O modo correspondente é usado em circuitos de baixa corrente de dispositivos eletrônicos.

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