Tam olarak şu anki kaynak nedir?

Akım kaynaklarının tanımından anladığım şey, devredeki diğer parametrelerin (örneğin dirençler gibi) nasıl değiştiğine bakılmaksızın, bir yük boyunca sabit bir akım sağlayan bir kaynak olmasıdır. Haklı mıyım

Eğer haklıysam, pratik bir devrede kullanılan akım kaynağının bir örneği nedir?

Wikipedia, bir sabit akım kaynağı olarak bir Van de Graaff jeneratör örneğini verdi . (Makaleyi okumadım, çünkü bölümün kendisiyle çelişiyor gibi göründüğü bir not vardı. Kafamı karıştırmak istemedim.)

Gerilim kaynaklarını düşünebilirim - örneğin, bağlı olduğu devre değişikliklerinden bağımsız olarak uçları arasında sabit bir potansiyel farkı olan bir batarya, ancak bir akım kaynağı düşünemiyorum. Aklıma gelen herhangi bir örnek, dirençler değiştiği zamanki akımın değişimini içerir.

Bir akım kaynağı, bir voltaj kaynağının dualidir. İdeal bir voltaj kaynağı sıfır çıkış empedansına sahiptir, böylece voltaj yük altında düşmez. Kısaltılmaması gerekir, çünkü teoride sonsuz bir akım vardır.
İdeal bir akım kaynağının sonsuz çıkış empedansı vardır. Bu, yükün empedansının önemsiz olduğu ve mevcut akışı etkilemeyeceği anlamına gelir. Gerilim kaynaklarının kısa devre yapmaması gerektiği gibi, akım kaynakları açık bırakılmamalıdır. Açık akım kaynağı hala ayarlanan akımı sağlamaya çalışacak ve teorik akım kaynağı sonsuz gerilime gidecektir.

düzenleme (
Yorumunuzu takiben) Burada empedansı direnç olarak okuyabilirsiniz. Eğer akım kaynağı sınırlı bir dirence sahip olacaksa, yükteki değişimler akımı değiştirecektir, çünkü toplam direnç değişecektir. Bunu istemiyorsun Dolayısıyla akım kaynağının direnci sonsuz ise, yük göz ardı edilebilir ve direnç her zaman aynı kalır (sonsuz). Dolayısıyla akım da aynı şekilde olacaktır.

Pratik bir akım kaynağı aşağıdaki gibi oluşturulabilir:

Bir diyot, temel verici bağlantı noktasıyla aynı voltaj düşüşüne sahiptir, bu nedenle diğer diyot, transistörün vericisini yaklaşık 0.7V'a ayarlar. Sabit bir direnç boyunca sabit bir voltaj, eğer transistörün yeteri kadar yüksek olması durumunda, kolektör akımıyla hemen hemen aynı olan sabit bir verici akımı verir . (Açıkça söylemek gerekirse, bu bir akım kaynağından ziyade mevcut bir bataklıktır, fakat ilke aynı kalır.) $H_{FE}$

Bir başka akım havuzu, kontrol elemanı olarak bir opamp kullanır:

Bu yapılandırmadaki opamp'lar hakkında bilmeniz gereken en önemli şey, her iki girişteki voltajı eşit tutmaya çalışacak olmalarıdır. Yani değerini 1V olarak ayarladığınızı varsayalım , ardından opamp girişi de 1V yapmaya çalışacaktır . Bunu transistörün tabanına akım ekleyerek yapar. Bu , (neredeyse) eşit olan yükü üzerinden bir akıma neden olacaktır . Ve , Ohm Kanununa göre üzerinden almak için sabittir : $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$

$I_{SET} = \dfrac{V_{SET}}{R_{SET}}$

Yana ve olan sabit, yani olacaktır olabilir. QED.$V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Yorumlarınızı okuduktan sonra, bu soruya biraz farklı cevap vereceğim.

Tam olarak şu anki kaynak nedir? Hiçbir şey, ya da biraz daha iyi koymak için sadece matematiksel bir model. Tanımladığınız kişi mevcut değil, tıpkı bir voltaj kaynağı olmadığı gibi.

Buradaki asıl sorunun bu ifadeden kaynaklandığını düşünüyorum: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected tobu yanlış. İdeal akım kaynağı kadar gerçek olan ve ideal akım kaynağı gibi olan ideal pil davranışının mevcut olmamasıdır. Her gerçek bataryanın çıkışı (ve dahili durumu) bağlı olduğu devreden etkilenir.

Peki neden gerilim ve akım kaynaklarımız var? İşin aslı, mühendisin işi temelde oldukça iyi bir şey yapan bir cihaz inşa etmek ve cihazda kullanılan her bir bileşenin nasıl gerekli olmadığının tam olarak anlaşılması için ortaya çıktığıdır. Bu nedenle ideal akım ve gerilim kaynakları gibi şeylere sahibiz.

Batarya örneğine bir kez daha geri dönelim. İşte size yaptığım bir lityum polimer pille yaptığım basit bir deney: İlk önce pili tamamen şarj ettim. İki hücreli bir pil olduğundan, voltajı tam şarj olduğunda 8.4 V idi, nominal voltajı 7.4 V olmasına rağmen.$100 \mbox{ } k\Omega$aküye direnç. Gerilimi 8,4 V olarak kaldı ve bundan dolayı belki de yükü ona bağladığımdan beri pilin gerçekten ideal gerilim kaynağı olduğu sonucuna varabilirim, ancak gerilimi değişmedi. Sonra sahip olduğum bir elektrik motorunu alıp bataryaya bağladım ve batarya voltajını tekrar ölçtüm. Bu sefer, 8.2 V oldu. Açıkça motor aküyü etkiledi ve artık eskisi gibi olsa bile artık ideal bir voltaj kaynağı değil. Böylece motorun bağlantısını kestim ve direnci tekrar tekrar bağladım ve aküdeki voltaj 8,4 V oldu.

Peki burada neler oluyor? Akü ideal bir voltaj kaynağı mı? İyi olmadığını biliyoruz, çünkü cevabın başında bunu söylediğim için söyledim, ama burada neden bazen öyle olduğunu bazen de öyle olmadığını açıklayacağım. Dediğim gibi, gerilim kaynağı matematiksel bir modeldir. Harici devre pilin çalışması üzerinde büyük bir etkiye neden olmadığında, harici devre pil üzerinde büyük bir etki yarattığında kullanabilirim, kullanamam. Bu yüzden gerçek bir devrenin davranışını temsil etmek için basit bir model kullanıyoruz. Diğer bir model, çıkışında seri halde bir direnç ile ideal bir voltaj kaynağı kullanmak olacaktır. Bağladığımda ve bu yüke harici yük taktığımda, iç dirençte bir miktar voltaj düşecek ve dış direnç çıkışta daha düşük voltaj görecektir. Bu, bir kez daha pili temsil etmek için ideal voltaj kaynağını kullanmama izin veriyor ve dahili rezistörü ideal voltaj kaynağı ile birlikte kullandığım için, çıkış gerçek bir pilin davranışını daha yakından temsil edecek. Daha fazla hassasiyet istiyorsam, daha karmaşık bir model kullanmaya ve daha doğru sonuçlar almaya karar verebilirim.

Elektrik mühendisliğinin önemli bir noktası, son derece karmaşık bir gerçek yaşam devre bileşenini temsil etmek için doğru modelin ne zaman kullanılacağını öğrenmek (ve mütevazı direnç bile ayrıntılı olarak analiz edildiğinde modern bilimin bir şaheseridir). Ancak bunu yapabilmek için basit devrelerle başlıyoruz, böylece en basit matematiksel modellerin gerçekte nasıl çalıştığını öğrenebiliriz.

Örneğin, transistör veya diyot gibi daha karmaşık devre bileşenlerinin analizlerine başladığımızda, bunları dirençler ve ideal akım ve voltaj kaynakları gibi şeylerden oluşan basit bir devreye ayırırız. Bu, daha basit bir bileşenin davranışını basitleştirmemize ve ihtiyaçlarımız için basit bir model yeterliyse, nasıl çalıştığını ayrıntılı olarak analiz etmemize olanak sağlayacaktır.

Tamamen aynı hikaye şu anki kaynaklar için işe yarıyor, ama burada anlatmaya karar verdim, çünkü diğer cevaplardan da görebileceğiniz gibi, ideal akım kaynakları olarak modellenebilecek devreler bu noktada anlamanız için çok karmaşık.

Bunu özetlemek gerekirse: İdeal gerilim ve akım kaynaklarını temsil etmek için kullanılabilecek gerçek hayattaki hiçbir nesne yoktur, ancak ideal gerilim ve akım kaynakları ile temsil edilebilecek bazı nesneler vardır (bazı durumlarda oldukça yakından). Şimdi yapabileceğiniz en iyi şey, ideal gerilim ve akım kaynaklarının tanımlarını doğru şekilde ezberlemek ve gerçek nesnelerle karıştırmamaktır. Bu şekilde, bir batarya nominal voltajını sağlamıyorsa veya ideal akım kaynağı etiketli bir devre bir noktada sigara içmeye başlarsa da, devrede harici değişikliklere tamamen bağışık olması gerektiğine şaşırmayacaksınız.

Bir yandan not olarak, çıkışları kısaldığında ideal voltaj kaynağına ne olacağını ve çıkışları açıkken ideal akım kaynağına ne olacağını düşünün. Peki bir pili kısalttığınızda neden tüm pillerin çıkış pimlerini kısmama uyarısı aldıklarını düşünüyorsunuz?

Belki de bu cevap yardımcı olacaktır. Ben hemen hemen AndrejaKo ile aynı şeyi söylüyorum, ancak gönderim daha kısa olacak.

Gerilim kaynaklarına benzer şekilde, akım kaynakları sadece teorik bir yapıdır. Bir akü, voltaj kaynağına yakın bir şekilde yaklaştırılabilir, ancak tam değil.

Bununla birlikte, bataryalar tarafından yaklaştırılan gerilim kaynaklarından farklı olarak, genel bir akım kaynağına özellikle iyi yaklaşan basit bir bileşen yoktur. Bu, kavram kullanılarak faydalı olmadığı anlamına gelmez, çünkü birçok gerçek dünya devresi bu kavram kullanılarak modellenebilir.

Biri gerilimi, diğeri akımı ayarlayan iki düğmeli laboratuvar güç kaynaklarını gördüm. Bu sarf malzemelerini voltaj kaynağı olarak kullanmak için akımı basitçe maksimuma ayarlayın ve istediğiniz voltajı çevirin. Devre maksimum akımdan daha fazlasını gerektirmediği sürece, besleme seçtiğiniz voltajı besleyecektir. Akım kaynağı olarak kullanmak için voltajı maksimuma çevirin ve istediğiniz akımı ayarlayın. Besleme bu akımı uzun süre korur, maksimumdan daha büyük bir voltaj gerektirmez.

Bu anlamanıza yardımcı olursa:

Bir akım kaynağı, içinden geçen akımın seçtiğiniz değer olmasını sağlamak için kendi voltajını ayarlayacak olan bir pil gibi bir parçadır.

Örneğin, bir 1A akım kaynağınız varsa ve bunun üzerine 10 ohm'luk bir direnç bağlarsanız, kaynak, çıkış voltajını 10 volta ayarlayacaktır, bu da 1 Amp'lik dirençten geçmesini sağlar.

Bu, bir voltaj kaynağının, voltajının sabit kalmasını sağlamak için gerekli olan her şeyi sağlayacağını söylemek gibidir.

Böylece bir akım kaynağı, akımının sabit kalmasını sağlamak için gereken voltajı sağlar.

Bu, basitleştirilmiş bir açıklamadır, ancak konuyu anladığını hissediyorum.

Bir akım kaynağı, ideal olarak sonsuz bir çıkış direncine sahip bir devredir ; Dediğiniz gibi, neye bağlı olursa olsun (mümkünse) aynı akımı verir.

Konsept gerçekten kolaydır: eğer bunu bir devrenin dalına koyarsanız, oradaki akımın o olduğunu; ancak, diğer bileşenlerin üzerindeki düşüşü hesaplamaktan kaynaklanmadıkça, bu kaynağın üzerindeki voltajı bilemezsiniz.

Kavramı daha iyi anlamak için bu simülasyona bakın . Anahtarları açıp kapatın ve akımdan kaynaktan çıkan akımı görün.

Bir akım aynası ile bir akım kaynağı yapılabilir , burada iki BJT transistörünün aynı baz-verici voltajı ile aynı (yani, neredeyse fark, iki baz akım olduğu) kolektör akımını vermek için önyargılıdır. Ardından, aynanın bir ayağı akımı ayarlamak için sabit bir yükle (genellikle bir direnç) önyargılı olur ve sonra diğeri onu kopyalar.

Bu şema, çoğunlukla geri bildirim kullanarak, kaset bağlantısı (çıkış direncini arttırmak için ortak taban transistörleri kullanarak) veya diğer püf noktaları ile geliştirilebilir.

Mevcut kaynaklar, kazanç aşamalarının dengeli ve daha yüksek kazanç sağlamak için doğru akımlarla önyargılı hale getirilmesi gereken Op-Amp'lerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Güneş panelleri, faaliyet bölgelerinin bir parçası olarak güncel bir kaynak olarak hareket eder. Şu özelliklere bak:

Panele 36mΩ'lık bir direnç bağlarsanız, 2.75A dirençten akar ve üzerinde 0.1V'luk bir voltaj düşmesi meydana gelir. Şimdi direnci 150mΩ'ye çıkarırsanız, akım 2.75A'da sabit kalır ve direnç boyunca voltaj düşmesi ~ 0.4V'a yükselir.

Direnci arttırmaya devam ederseniz, akım sonunda düşecektir. Bunun nedeni ideal bir akım kaynağı olmamasıdır. 0-0,4V aralığında sadece bir olarak hareket eder.

Akım kaynağı olarak hareket edebilen doğrusal ve anahtarlamalı güç kaynakları vardır. Bir yöntem, bir voltaj kaynağı alarak ve geri besleme kullanarak aşırı akımları "telafi etmek" için voltajını düzenleyerek olacaktır. buna geçerli mod denir.

Bununla birlikte , Gyrators'ın teorik adını taşıyan, doğal olarak mevcut kaynaklar olarak çalışan bazı dönüştürücüler vardır . bunlar voltaja bağlı akım kaynaklarıdır.

Bu tür kaynaklara ilişkin bir makale (Makalem): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf