Spannungsquelle

Was ist eine Spannungsquelle?

Der Spannungsquellen Sie sind eine der Arten von Generatoren von elektromotorische Kraft (F.Und.M.), welche Energie für die Lastträger eines elektrischen Schaltkreises an eine von der Quelle selbst regulierte feste Spannung oder Spannung versorgt, unabhängig von der Kreisimpedanz.

Die andere Art von elektromotorische Kraftquelle (f).Und.M.) Sind die Aktuelle Quellen, die der Schaltung Energie so liefern, dass der Stromstärke unabhängig vom Zirkitalwiderstand stabil bleibt.

Computerspannungsquelle, die eine stabile Gleichstromspannung von 5 Volt und 12 Volt bietet, um die verschiedenen Schaltungen und Geräte derselben zu füttern

Eine reale Spannungsquelle ist immer auf einen Betriebsbereich begrenzt, dh sie arbeitet zwischen einem minimalen und maximalen Spannungsbereich und einem minimalen und maximalen Strom.

Die Leistung einer Quelle ist im Grunde das Produkt der maximalen Spannung und der maximale Strom, der geliefert werden kann. Daher können die Spannungsquellen, die mit der gleichen maximalen Spannung arbeiten.

Arten von Spannungsquellen

Spannungsquellen können zwei Arten sein:

• Gleichstrom
• Wechselstrom. 

Batterien und Batterien

Unter den kontinuierlichen Stromspannungsquellen befinden sich Voltaic -Batterien oder Batterien.

In Batterien und Batterien wird Energie aus chemischen Reaktionen erzeugt, die einen elektrischen Ladungsaustausch zwischen reagierenden Substanzen erzeugen. 

Generatoren und Generatoren

Unter den alternativen Spannungsquellen befinden sich die Lichtmaschinen und Generatoren.

Die Energiequelle ist zum Beispiel mechanischer Ursprung: 

• Die Kraft, die für eine an den Generator angeschlossene Kurbel oder Riemenscheibe gilt, wird in abwechselnden Strom umgewandelt. 
• Bei Wasserkraftdämmen bewegt sich die potentielle Energie des Wasserabfalls die Turbinen. 
• In den Palettenrädern wird die kinetische Energie des Rades auf den Generator übertragen.

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Gleichrichter- und Investorenschaltungen

Die Batterien sind nicht ausschließlich die einzigen Quellen für die Gleichstromspannung, da eine Gleichstromversorgung durch die Gleichberechtigung des Wechselstroms aus dem Inlands- oder Industriestromnetz erhalten werden kann. Dies ist der Fall von internen Spannungsquellen in Desktop -Computern und externen Transformatoren oder Regulierungsbehörden in Laptops.

Es ist auch möglich, eine alternative Spannungsquelle von Batterien nach Mitteln zu haben.

Interner Widerstand

Eine idealisierte Spannung oder Spannungsquelle ist der, dessen Widerstand gegen den Durchgang des Stroms Null ist, aber reale Spannungsquellen haben einen sehr kleinen, aber nicht null internen Widerstand.

Aus diesem Grund hängt die Spannung in ihren Klemmen in den realen Spannungsquellen nur geringfügig vom Gesamtstrom ab, der einen Abfall oder ein niedriges Nennspannung oder die offene Kreisspannung der Quelle als direkte Folge des Gesetzes Ohm erzeugt.

In dem Maße, in dem sich die Batterien verschlechtern, nimmt ihr interner Widerstand zu. Aus diesem Grund hält eine abgenutzte Batterie die gleiche Nennspannung wie eine neue, vorausgesetzt, sie wird an Open Circuit gemessen.

Bei der Platzierung einer Last erzeugt der Stromkreislauf jedoch einen signifikanten Spannungsabfall einer beschädigten Batterie, während eine Batterie in gutem Zustand, dieser Spannungsabfall in Bezug auf ihre Nennspannung sehr gering ist.

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Elektromotorische Kraft

Es ist die Spannung, die in den Klemmen einer Spannungsquelle zum offenen Stromkreis gemessen wird. Es wird in Volt gemessen und repräsentiert die Energie, die von der Quelle verwendet wird, um eine Last -Coulomb vom negativen zum positiven Terminal, dh zum Gegenstrom, innerhalb der Quelle zu bewegen.

Andererseits zirkuliert der Strom durch die externe Schaltung normalerweise von positiv zu negativ. Es ist klar, dass eine externe Energiequelle eine externe Energiequelle benötigt wird.

Bei Batterien ergibt die in chemischen Reaktionen freigesetzte Energie die kinetische Energie, die erforderlich ist, um sich gegen die Potentialdifferenz der Terminals zu bewegen.

Bei elektrischen Generatoren ist Energy Frachtträger jedoch auf die ausgeübte Magnetkraft zurückzuführen induzierter Strom.

Um die Treiber der Wicklung eines Generators in Gegenwart eines Magnetfelds zu bewegen, ist eine externe mechanische Kraft erforderlich, die die elektromotive Energiequelle ist.

Sowohl im Fall von Batterien als auch Generatoren, Lastträger, die sich gegen aktuelle Kollisionen bewegen, die sie Energie verlieren, und dies ist der Ursprung des inneren Widerstands in allen Spannungsquellen.

Übung gelöst

Schematische Darstellung einer Spannungsquelle (graues Rechteck). Interner Widerstand und externer Widerstand gegen die F -Quelle sind ebenfalls gezeigt.Und.m des Wertes ε. Quelle: f. Zapata.

In der Spannungsquelle der vorherigen Abbildung wird bei der Messung der Spannung zwischen den Punkten A und B mit dem offenen Schalter eine 13,5 -Volt -Messung erhalten. Wenn eine äußere Widerstandslast r = 100 Ohm platziert wird, wird ein Strom durch die Schaltung und die Potentialdifferenz zwischen den Enden der Quelle 12 Volt wird 12 Volt.

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Es wird gebeten, zu bestimmen:

a) die elektromotive Kraft (f.Und.M.) aus der Quelle

b) den Gesamtstrom, der durch die Schaltung zirkuliert

c) Interner Widerstand der Spannungsquelle.

Lösung für

Der Wert von f.Und.M. Es ist die Potentialdifferenz zwischen den Enden der Quelle, wenn sie an einem offenen Schaltkreis gemessen wird, daher für die Quelle dieser Übung sein f.Und.M hat einen Wert ε = 13,5 V.

Lösung b

Es ist bekannt, dass, wenn ein externer Widerstand platziert wird, r = 100 Ω Die Spannung zwischen den Klemmen A und B steigt zu vab = 12,0 V ab, daher nach Ohmsche Gesetz:

V_Ab = Iër

wo es folgt

I = v_Ab / R = 12,0 V / 100 Ω = 0,12a

Das heißt, der Gesamtstrom, der durch die Quelle zirkuliert wird, beträgt 0,12a.

Lösung c

Der Quellspannungsabfall, wenn die externe Last platziert wird, beträgt:

13,5 V - 12,0 V = 1,5 V

Dieser Spannungsabfall ist daher auf den internen Widerstand der Quelle zurückzuführen: daher:

ε - VAB = i Organ_Yo

Das heißt:

1,5 V = 0,12a ⋅r_Yo

Aus dem Aus folgt, dass der interne Widerstand durch eine einfache Freigabe einen Wert hat:

R_Yo = 1,5 V / 0,12a = 12,5 Ω.