Jeśli obwód ma tylko źródło prądu i nie ma źródła napięcia, skąd pochodzi napięcie zasilające obwód?


13

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Na przykład ten obwód Źródło prądu może zmienić napięcie na nim, aby osiągnąć określony prąd.

Ale gdzie jest do tego źródło napięcia, a nawet napięcie na Vx. Jak działa ten obwód bez zasilania?

Szukałem tutaj: Czy źródło prądu jest również źródłem napięcia?

Próbować zrozumieć różnicę między źródłem prądu a źródłem napięcia, ale nic nie pomogło odpowiedzieć na to pytanie.

Czy w tym przypadku źródło prądu może działać jako źródło napięcia?

Dzięki


Pomyśl o ogniwie słonecznym, prąd jest generowany z przychodzącego światła, nie ma źródła napięcia.
sstobbe

14
Sam to powiedziałeś: „Źródło prądu jest czymś, co zmieniłoby napięcie na nim, aby osiągnąć pewien prąd”. To wszystko - prąd jest stały, wymuszony przez źródło prądu, a napięcie musi po prostu wzrosnąć wystarczająco, aby to zaspokoić.
TimWescott,

11
Ponadto, w jaki sposób źródło napięcia może wytwarzać jakiekolwiek prądy? W końcu musi sam wytwarzać napięcie i nic więcej! (Źle, „źródło napięcia” w rzeczywistości oznacza stałe napięcie o zmiennym prądzie.)
wbeaty 18.10.18

3
„źródło prądu” i „źródło napięcia” nie oznaczają tego, co mówią na puszce, są to formy skrócone (dla wygody) z dokładniejszych opisów: „źródło z regulacją do (próby) utrzymania stałego prądu” i „źródło z regulacja w celu (próby) utrzymania stałego napięcia ”.
Ben Voigt,

2
Jeśli obwód ma tylko źródło napięcia, a nie źródło prądu, skąd pochodzi prąd zasilający obwód?
uglyoldbob

Odpowiedzi:


71

Idealne źródło prądu wytworzy wszelkie niezbędne napięcie, aby umożliwić mu dostarczenie określonego prądu.

Idealne źródło napięcia będzie dostarczało prąd niezależnie od reszty obwodu, gdy dostarcza określone napięcie.

Rzeczywiste źródła prądu i napięcia będą miały ograniczenia napięcia (dla źródła prądu) lub prądu (dla źródła napięcia), które mogą dostarczyć.


17
Chciałbym mieć tak proste i precyzyjne wyjaśnienie, kiedy byłem studentem. Spędziłem tyle czasu, próbując dowiedzieć się, jakie jest obecne źródło, a nauczycielowi nigdy nie udało się wyjaśnić tego w tak dobry sposób. Świetna odpowiedź!
Tim

1
... i mam nadzieję, że teraz jest dla ciebie jasne, że - mówiąc fizycznie - nie ma czegoś takiego jak źródło prądu (które byłoby w stanie „dostarczyć” napięcie). Wszystkie takie urządzenia zawierają źródło napięcia - i zależy to tylko od rezystancji źródła (statycznej lub sterowanej zewnętrznie), jeśli nazwiemy to „źródłem napięcia” lub „źródłem prądu”.
LvW,

1
@LvW: Powiedziałbym, że generator Van de Graafa jest znacznie bliższy byciu źródłem prądu niż byciem źródłem napięcia, mówiąc fizycznie.
hmakholm pozostawił Monikę

Henning - nie jestem do końca pewien - ale ten temat zasługuje na bardziej szczegółową dyskusję (nie jest to możliwe w tym miejscu).
LvW,

14

Są to wyidealizowane elementy. W rzeczywistości nie istnieją źródła napięcia ani źródła prądu. Rzeczywistość ma generatory i ogniwa galwaniczne itp.

Możesz modelować ogniwo galwaniczne jako jedno z nich

  • źródło napięcia o szeregowym wewnętrznym oporze

  • źródło prądu o równoległym wewnętrznym oporze

Oczywiście zawsze możesz dodać więcej rzeczy do swojego modelu, ale te dwie opcje są minimalne. Jeśli upuścisz wewnętrzny opór połączony we właściwy sposób, nie mówisz już o rzeczach ze świata rzeczywistego, ale mówisz o swoim modelowaniu.

I o to chodzi w tych lekcjach obwodu i praktyce. Naucz się rozumieć modelowanie. Dzięki temu możesz budować i rozumieć modele elementów świata rzeczywistego.


Myślę, że możesz teraz łatwo zrozumieć, co zrobić z R2 i w co później można przekształcić obecne źródło i R1.


Więc - ogniwo galwaniczne z rezystorem równoległym zachowuje się jak źródło prądu? Czy o to Ci chodziło? Mam poważne wątpliwości (pomimo 14 punktów).
LvW,

Ponieważ źle myślisz. Ogniwo galwaniczne zachowuje się jak źródło prądu z rezystorem równoległym. Nie to co powiedziałeś.
Janka

Janka - czy bez rezystora ogniwo galwaniczne jest źródłem napięcia? Myślę, że się zgodzisz - TAK! Teraz, z rezystorem równoległym, przez ten rezystor będzie płynął prąd - jednak napięcie w tej równoległej kombinacji pozostaje stałe, prawda? Więc - gdzie jest obecne źródło? Czy potrafisz na to odpowiedzieć? Obawiam się, że myślałeś o modelu teoretycznym dla źródła prądu IDEAL, które - z rezystorem równoległym - zamienia się w prawdziwe źródło prądu.
LvW

Ogniwo galwaniczne ma wewnętrzny opór. Bez tego model jest niekompletny. Jeśli przyjmujesz, że opór wewnętrzny jest równy zeru, sam siebie oszukasz. Idealne źródło prądu o rezystancji równoległej jest równoważne idealnemu źródłu napięcia o rezystancji szeregowej.
Janka

1
Janka, czy wierzysz Wikipedii? Fragment: „Ogniwo galwaniczne lub ogniwo voltaiczne ..... jest ogniwem elektrochemicznym, które czerpie energię elektryczną ze spontanicznych reakcji redoks zachodzących w ogniwie. Volta był wynalazcą stosu woltaicznego, pierwszego akumulatora elektrycznego. W powszechnym użyciu , słowo „bateria” zaczęło obejmować pojedyncze ogniwo galwaniczne, ale bateria właściwie składa się z wielu ogniw. ”(Koniec cytatu). Urządzenie, które możemy nazwać„ źródłem prądu ”, jest źródłem napięcia o dużej rezystancji SERII! To na pewno!
LvW,

6

Źródło prądu musi mieć źródło napięcia. Ponieważ jednak źródło prądu jest zaprojektowane do dostarczania stałej ilości prądu, możemy zignorować jego wewnętrzne działanie i skupić się na jego celu: być źródłem prądu.

Jeśli się nad tym zastanowić, źródła traktujemy jako idealne i to działa dobrze. Gdybyśmy nie mogli tego zrobić, źródło napięcia w obwodzie musiałoby obejmować wszystkie elementy, które pozwalają mu na wyprowadzenie tego określonego napięcia. A jeśli byłby podłączony do ściany, musiałby obejmować obwód, który poprowadził całą drogę z powrotem przez transformatory i wiele mil drutu do źródła prądu ...


3

Źródło prądu stałego (CC) ma własne źródło prądu stałego lub należy je zasilić.

Możesz kupić regulator DC-DC CC lub zasilacz prądu przemiennego.

Zasilacz prądu stałego zasilany prądem przemiennym będzie miał wejście zasilania prądem przemiennym i stałym oraz wyjście regulatora prądu stałego DC.

Oto bardzo podstawowy regulator obniżający napięcie DC-DC (buck) CC napędzający niektóre diody LED.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Prąd przepływa przez R zestaw rezystor. Układ mierzy napięcie w zestawie R w celu monitorowania przepływu prądu.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Jeśli prąd jest niewystarczający, wewnętrzny sygnał PWM zwiększy cykl pracy wejścia SW (przełączającego), zwiększając przepływ prądu do SW. I wzajemnie.

Gdy cykl pracy osiąga maksimum (maksymalny prąd znamionowy), źródło prądu stałego zasadniczo staje się źródłem napięcia.

To kwestia związana z obciążeniem. Kiedy CC osiąga maksymalne napięcie lub prąd, staje się wówczas źródłem napięcia.

Przykład: jeżeli napięcie wyjściowe napędzanych diod LED jest większe niż napięcie wejściowe, maksymalne napięcie zostanie osiągnięte.

Jeśli obciążenie jest obciążeniem rezystancyjnym, które może pobierać więcej prądu niż źródło CC może zapewnić, maksymalny prąd zostanie osiągnięty.


2

„Bieżące źródło” to tylko (nieco mylące) imię. Prawdę mówiąc, zwykłe prawo Ohma działa jak zwykle, to znaczy, że istnieje pewne napięcie, pewna oporność, a więc i prąd. To nie jest tak, że istnieje jakaś magia, która w jakiś sposób wytwarza prąd z rzadkiego powietrza.

Możesz sobie wyobrazić, że prawdziwe źródło prądu (w przeciwieństwie do idealnej wersji, w której nie dbamy o jego elementy wewnętrzne) ma regularne źródło napięcia (110 V / 220 V AC), przekształca je w pewne wewnętrzne napięcie DC, a następnie robi sprytne regulacja, która zmienia napięcie stałe, które służy do obwodu klienta, tak że wzrasta / maleje, jeśli rzeczywisty prąd jest zbyt niski lub zbyt wysoki. Zmieniając napięcie, zmienia się również prąd, w zależności od obciążenia. Jako takie, rzeczywiste źródło prądu jest nadal tylko źródłem napięcia, choć z szybko zmieniającym się / dostosowującym napięciem, a implementacja jest oczywiście o wiele bardziej skomplikowana niż standardowe źródło napięcia.

Strona Wikipedii na temat aktualnych źródeł zawiera całkiem sporo różnych implementacji, wykorzystujących tranzystory, opampy lub inne aktywne komponenty.


1

Przypadek, który ujawniasz, jest wyidealizowanym elementem. Jest to więc model używany do wykonywania obliczeń z innymi modelami.

Czy w tym przypadku źródło prądu może działać jako źródło napięcia?

Jeśli spojrzysz na regulator oparty na konwerterze DC-DC w trybie prądowym, sprawdź, czy faktycznie ma on dwie pętle sterowania:

  1. „Wewnętrzna” pętla reguluje prąd wyjściowy zgodnie z żądaniem zewnętrznej pętli.
  2. Z kolei zewnętrzna pętla „prosi” o potrzebny prąd, aby wyjście odpowiadało pożądanemu napięciu.

Tak skutecznie cały regulator może być uważany za źródło prądu kontrolowanego, dostarczając potrzebny prąd, tak aby napięcie wyjściowe było pożądane.


1

Pomyśl o źródle prądu jako źródle energii, które w jakiś sposób wytwarza prawie stały prąd. W praktyce zwykle byłby zbudowany z elementów elektronicznych, które mierzą prąd i próbują go ustabilizować, ale w sposób nieuprzejmy można by zrobić taki z baterią o napięciu miliona woltów połączoną szeregowo z rezystorem jednego megohm. To zapewni prawie jeden wzmacniacz, bez względu na to, co do niego podłączysz!

Aby zmierzyć źródło prądu, zewrzyj zaciski (prawie) miernikiem prądu. Napięcie wewnętrzne jest nieokreślone, a próba zmierzenia go przy otwartym obwodzie byłaby prawdopodobnie niebezpieczna.

I odwrotnie, do pomiaru źródła napięcia należy użyć miernika o wysokiej rezystancji, który nie pobiera (prawie) prądu. Prąd, który może dostarczyć, jest nieokreślony, a próba zmierzenia go za pomocą zwarcia byłaby prawdopodobnie niebezpieczna.


0

Prąd jest przepływem ładunku. W przewodniku metalowym wiemy, że elektrony poruszają się losowo we wszystkich kierunkach. Potrzebujesz kompletnego obwodu i różnicy potencjałów, aby zmusić ich do przejścia (średnio) w stronę dodatniej końcówki komórki.

Brak różnicy potencjałów = brak prądu


1
Źródło prądu jest wyidealizowanym komponentem, który powoduje, że ładunki poruszają się w jakiś sposób - czy to jakiś sprytny zespół obwodów, tworząc różnicę potencjałów, czy dżin, zachęcając elektrony do płynięcia w określonym kierunku, w ogóle nie ma znaczenia.
Arvo,

0

Nie jest ekspertem jak inni, ale chciałem tylko dodać, gdy zobaczysz źródło prądu na obrazie obwodu, nie możesz założyć, że napięcie na nim wynosi zero. Ma pewne napięcie, które prawdopodobnie nie jest ci znane na początku problemu, ale które możesz znaleźć dzięki prawom Kirchhoffa.

Inna myśl jest taka, że ​​źródło prądu nie jest prostym urządzeniem jak bateria, więc za tym obrazem kryje się dość skomplikowany element, który wytwarza prąd. I jak powiedział Peter w swojej odpowiedzi, regulowałby napięcie na nim w oparciu o rezystancję reszty obwodu, aby wytworzyć prąd, który „reklamuje” wytwarzać. Tak więc źródło prądu o wartości 1 A będzie miało na nim wyższe napięcie o rezystancji 200 omów w pozostałej części obwodu, niż o rezystancji 100 omów. (A jeśli chodzi o to, w jaki sposób otrzymuje to napięcie, możesz po prostu wyobrazić sobie, że źródło prądu jest skomplikowanym urządzeniem, a nie prostym, takim jak bateria, które może dostosować własne napięcie w razie potrzeby, aby uzyskać odpowiedni prąd w obwodzie, przed którym stoi. )

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.