Источники электрической энергии

1.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ
ЗАМЕЩЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ.

2.

Источники электрической энергии разнообразны: гальванические элементы,
аккумуляторы, генераторы, термоэлектрические и солнечные батареи и т.д.,

3.

Источники превращают химическую, механическую, тепловую, световую или
энергию других видов в электрическую энергию. На схемах источники
энергии обозначаются так, как показано на рисунке
• Условные обозначения источников

4.

• В элементах и аккумуляторах, внутреннее сопротивление - это
сопротивление электролита и граничных слоев между
электролитом и электродами.
• В генераторах - это сопротивление меди обмоток.

5.

Основное назначение источника энергии - создать и постоянно
поддерживать в цепи разность потенциалов, разность электрических уровней;
создать как бы электрический напор, под воздействием которого и
образуется упорядоченное движение электрических зарядов, то есть ток.
Принято зажим высшего потенциала источника обозначать знаком «+», а
зажим низшего потенциала знаком «−».

6.

Разность электрических потенциалов количественно определяется величиной,
которая называется - электродвижущей силой или коротко ЭДС и
обозначается на схемах буквой «Е»
Направление действия ЭДС обозначается стрелкой, направленной от низшего
потенциала к высшему, то есть от «−» к «+».

7.

Работа источника хорошо оценивается с помощью, так называемой внешней
характеристики.
Внешней характеристикой называется функциональная зависимость
напряжения на клеммах источника от величины тока, протекающего через
источник.

8.

Примерный вид внешних характеристик источников электрической энергии
показан на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1 - Внешняя характеристика источника
напряжения
Рисунок 2 - Внешняя характеристика источника тока

9.

Из характеристики видно, что с увеличением тока напряжение на клеммах источника
несколько уменьшается за счет потери напряжения на внутреннем сопротивлении R0 . В
целом, же с ростом тока, напряжение на источнике остается более или менее постоянным.
Подобные характеристики имеют гальванические элементы, аккумуляторы,
электромашинные генераторы постоянного тока, выпрямители.
На рисунке 2 приведена внешняя характеристика источника электрической энергии другого
вида.
Здесь, ток вырабатываемый источником остается более или менее постоянным, при
значительном изменении напряжения на клеммах источника.
Отличительная особенность таких источников - очень большая величина внутреннего
сопротивления, значительно превышающая сопротивление приемника электрической
энергии. Данные источники строят по специальным схемам и широко применяют в
современной электронике.

10.

Эквивалентная схема (схема замещения, эквивалентная схема замещ
ения) цепи -электрическая схема, в которой все
реальные элементы заменены их эквивалентными схемами.

11.

Используя уже известные нам элементы, можно составить схемы
замещения реальных элементов электрической цепи.

12.

Конденсатор состоит из двух токопроводящих пластин,
разделенных слоем диэлектрика. Емкостной элемент
представляет собой схему замещения конденсатора с
высокими диэлектрическими свойствами, но в области
сверхвысоких частот схема может содержать кроме
емкостного элемента С проводимость g , которая учитывает
потери энергии в диэлектрике из-за несовершенства
изоляции (рис. 1.6).
На рис. 1.7 представлена схема замещения реальной
индуктивной катушки, которая, в общем случае, представляет
собой провод, намотанный на основание (сердечник), и,
следовательно, обладает тепловыми потерями. В данной
схеме R – сопротивление провода катушки.

13.

Реальный источник электрической энергии также обладает внутренним
сопротивлением. На рис. 1.8 представлены схемы замещения
аккумулятора (а – с источником ЭДС, б – с источником тока), где Rвн –
внутреннее сопротивление источника.