Voltage bron

Wat is een spanningsbron?

De spanningsbronnen Ze zijn een van de soorten generatoren van elektromotorische kracht (F.En.M.)), die energie leveren aan de belastingsdragers van een elektrisch circuit naar een vaste spanning of spanning gereguleerd door de bron zelf, ongeacht de circitale impedantie.

Het andere type elektromotorische krachtbron (f.En.M.)) Zijn de Huidige bronnen, die op zo'n manier energie leveren aan het circuit dat, ongeacht de circale weerstand, de stroomsterkte stabiel blijft.

Computerspanningsbron, die een stabiele directe stroomspanning van 5 volt en 12 volt biedt om de verschillende circuits en apparaten van hetzelfde te voeden

Een echte spanningsbron is altijd beperkt tot een bedieningsbereik, dat wil zeggen dat deze werkt tussen een minimum- en maximaal spanningsbereik en tussen een minimum- en maximale stroom.

Het vermogen van een bron is eigenlijk het product van de maximale spanning en de maximale stroom die kan worden geleverd. Daarom kunnen de spanningsbronnen die op dezelfde maximale spanning werken, min of meer krachtig zijn, afhankelijk van de maximale stroom die ze bieden aan het circuit dat ze voeden.

Soorten spanningsbronnen

Spanningsbronnen kunnen van twee soorten zijn:

• Gelijkstroom
• Wisselstroom. 

Batterijen en batterijen

Onder de continue stroomspanningsbronnen zijn Voltaic -batterijen of batterijen.

In batterijen en batterijen wordt energie gegenereerd uit chemische reacties die elektrische ladingsuitwisseling produceren tussen reagerende stoffen. 

Generatoren en alternators

Onder de alternatieve spanningsbronnen zijn de alternators en generatoren.

De energiebron is bijvoorbeeld van mechanische oorsprong: 

• De kracht die van toepassing is op een crank of poelie die is aangesloten op de generator wordt omgezet in een wisselstroom. 
• In hydro -elektrische dammen beweegt de potentiële energie van de waterdruppel de turbines. 
• In de palletwielen wordt de kinetische energie van het wiel verplaatst door de stroom van een rivier.

Kan u van dienst zijn: de magnetosfeer van de aarde: kenmerken, structuur, gassen

Gelijkrichter en beleggers circuits

De batterijen zijn niet uitsluitend de enige bronnen van directe stroomspanning, omdat een DC -voeding kan worden verkregen uit de rectificatie van de wisselstroom van het binnenlandse of industriële elektriciteitsnet. Dit is het geval van interne spanningsbronnen in desktopcomputers en externe transformatoren of regelgevers in laptops.

Het is ook mogelijk om een ​​alternatieve spanningsbron uit batterijen te hebben op basis van batterijen.

Interne weerstand

Een geïdealiseerde spanning of spanningsbron is dat wiens weerstand tegen de doorgang van de stroom nul is, maar echte spanningsbronnen hebben een zeer kleine maar niet nul interne weerstand.

Hierdoor hangt de spanning in hun terminals in de echte spanningsbronnen en.

Voor zover de batterijen verslechteren, neemt de interne weerstand toe. Om deze reden behoudt een versleten batterij dezelfde nominale spanning als een nieuwe, op voorwaarde dat deze wordt gemeten om Circuit te openen.

Maar bij het plaatsen van een belasting produceert de huidige circulatie een significante spanningsval in een beschadigde batterij, terwijl een batterij in goede staat, deze spanningsdaling is erg klein in relatie tot de nominale spanning.

Kan u van dienst zijn: Elastische schokken: in een dimensie, speciale gevallen, oefeningen

Elektromotorische kracht

Het is de spanning gemeten in de terminals van een spanningsbron om circuit te openen. Het wordt gemeten in volt en vertegenwoordigt de energie die door de bron wordt gebruikt om een ​​lading coulomb te verplaatsen van de negatieve naar positieve terminal, die, naar de tegenstroom, in de bron wil zeggen.

Aan de andere kant circuleert de stroom door het externe circuit normaal van positief naar negatief. Het is dan duidelijk dat om de belastingen in tegenstroom te verplaatsen, een externe energiebron vereist is.

In het geval van batterijen geeft de energie die wordt vrijgegeven in chemische reacties de kinetische energie die nodig is om tegen het potentiële verschil van de terminals te bewegen.

Maar in elektrische generatoren is energievrachtdragers te wijten aan de magnetische kracht die wordt uitgeoefend wanneer de generatordriver beweegt ten opzichte van het externe magnetische veld, wat produceert wat bekend staat geïnduceerde stroom.

Om de stuurprogramma's van de wikkeling van een generator te verplaatsen, in aanwezigheid van een magnetisch veld, is een externe mechanische kracht vereist, wat de elektromotische energiebron is.

Zowel in het geval van batterijen en generatoren lijden belastingsdragers die tegen de stroom bewegen botsingen die hen tot energie laten verliezen, en dit is de oorsprong van interne weerstand in alle spanningsbronnen.

Oefening opgelost

Schematische weergave van een spanningsbron (grijze rechthoek). Interne weerstand en externe weerstand tegen de F -bron worden ook getoond.En.m waarde ε. Bron: f. Zapata.

In de spanningsbron van de vorige figuur wordt bij het meten van de spanning tussen punten A en B met de open schakelaar een 13,5 volt maat verkregen. Als een buitenste weerstandsbelasting r = 100 ohm wordt geplaatst, circuleert een stroom door het circuit en wordt het potentiaalverschil tussen de uiteinden van de bron 12 volt wordt.

Het kan je van dienst zijn: Pascal Tonel: How It Works and Experimenten

Er wordt gevraagd om te bepalen:

a) De elektromotorische kracht (f.En.M.) van de bron

b) de totale stroom die door het circuit circuleert

c) Interne weerstand van de spanningsbron.

Oplossing voor

De waarde van f.En.M. Het is het potentiële verschil tussen de uiteinden van de bron wanneer deze wordt gemeten aan een open circuit, daarom voor de bron van deze oefening zijn F.En.M heeft een waarde ε = 13,5 V.

Oplossing B

Het is bekend dat wanneer een externe weerstand wordt geplaatst r = 100Ω de spanning tussen terminals A en B daalt naar VAB = 12,0 V, daarom volgens de wet van Ohm:

V_Aab = I⋅r

waar het volgt

I = V_Aab / R = 12.0V / 100Ω = 0,12A

Dat wil zeggen dat de totale stroom die door de bron circuleert 0,12A is.

Oplossing C

De bronspanningsval wanneer de externe belasting wordt geplaatst, is:

13.5V - 12.0V = 1,5 V

Deze spanningsdaling is daarom te wijten aan de interne weerstand van de bron, dus:

ε - vab = i⋅r_Je

Het is te zeggen:

1.5V = 0,12a ⋅r_Je

Waaruit volgt dat, door een eenvoudige goedkeuring, interne weerstand een waarde heeft van:

R_Je = 1,5 V / 0,12a = 12,5Ω.