このシリーズでは、光、圧力、摩擦、化学物質、熱、磁気など、これらの電気エネルギー源のそれぞれについて説明します。
バッテリーは理想によって表すことができます 電圧 バッテリーの内部抵抗と直列のソース。 理想的な電圧源は電圧が変化しないと想定されているため、定電圧源と呼ばれます。
理想的な電圧源は、負荷抵抗に関係なく、一定の出力電圧を維持します。 たとえば、図 1a の電圧源が理想的な電圧源だとします。 図に示すように、ソースのオープン端子間の電圧は 10V です。 この「開放端子」電圧は、無負荷出力電圧 (VNL）。 図1bに示すさまざまな負荷抵抗をソースに接続すると、同じ10V出力が維持されます。 したがって、理想的な電圧源の場合、負荷抵抗の値に関係なく、次のようになります。
VNL=VRL
ここでVRL は負荷抵抗両端の電圧を示します。
図1.理想的な電圧源の出力電圧は、（a）無負荷および（b）負荷状態では変化しません。
実際の電圧源では、負荷抵抗が低下すると、電源出力電圧が低下します。 これは、すべての電圧源が、で表されるように、ある程度の内部電源抵抗を持っているという事実にあります。 抵抗 (RS）図2a。 図2bに示すように、負荷がソースに接続されると、負荷はソースの内部抵抗と分圧器を形成します。 これによりVが発生しますRL 無負荷出力電圧（VNL）、例1に示すように。
図2.実用的な電圧源
例1：Vの計算RL
図3のソースの無負荷出力電圧は12Vです。 Vの値を計算しますRL Rの場合L=100ΩおよびRL=20Ω
図3.負荷抵抗（R）を伴う電圧源（E）L)
ソリューション
負荷抵抗は、ソースの内部抵抗（RS）。 RのときL=100Ω、VRL 次のように見つかります：
RのときL =20Ω、VRL 次のように見つかります：
ご覧のとおり、負荷抵抗の減少により、Vが大幅に減少しました。RL.
ほとんどのDC電圧源の内部抵抗は50Ω以下です。 そのため、kΩ以上の負荷では大きな問題にはなりません。 ただし、低抵抗負荷が存在する場合、出力電圧が大幅に低下する可能性があります。 これが、DC電圧源にとって低い内部抵抗が望ましいと考えられる理由です。
並列および直列操作
電圧源は問題なく直列に操作できます。 図4aは4つの直列接続された電圧源を示し、図XNUMXbは等価回路を示しています。 等価回路の無負荷電圧は、個々のソースの無負荷電圧の合計であり、等価回路の抵抗は、個々のソースの抵抗の合計です。
図4.（a）電圧源は問題なく直列に動作できます。（b）等価出力電圧は個々の電源の無負荷電圧の無負荷電圧の合計であり、等価電源抵抗は個々のソース抵抗の合計。
電圧源は、電源電圧が等しい場合にのみ並列に動作できます。 図5aおよび5bに示すように、等価回路の抵抗の抵抗は、個々のソース抵抗の並列の組み合わせであり、等価回路の無負荷電圧は、もちろん、元の並列の無負荷電圧と同じです。接続された電圧源。 図5cは、電圧が等しくないソースが並列に接続されている場合、低電圧ソースが高電圧ソースを放電する傾向があることを示しています。
図5.（a）等しい電圧の電圧源は並列に動作できます。（b）並列接続された電圧源の等価回路。（c）等しくない電圧の電圧源は並列に接続しないでください。
独立した電圧源
回路内の他の量（電圧や電流など）に依存しないソースは、独立ソースと呼ばれます。 次の図は、独立した電圧源を表すためのいくつかの一般的な記号を示しています。
図6.（a）DC電圧源。 （b）バッテリー記号; （c）AC電圧源記号
理想的な独立した電圧源を抵抗回路または抵抗、インダクタ、コンデンサの任意の組み合わせを含む回路に接続した場合、電源の出力電圧は変化しません。 これらのコンポーネントの値をXNUMX倍にしても、独立した電圧源の値は一定のままです。
図7.独立した理想的な電圧源は、さまざまな回路要素の任意の組み合わせに接続すると、一定の出力電圧を示します
依存電圧源
名前が示すように、依存（または制御）電圧源は、出力電圧が回路内の他の電圧または電流に依存するものです。 次の記号は、従属電圧源を表すために使用されます。
図8.依存電圧源の記号
ここで、例を通して依存電圧源を理解しましょう。
図9.依存電圧源の例
上記の回路では、2つの依存電圧源があります。 このソースの値は、式2Ixで与えられます。 ここで、IxはXNUMXオームを流れる電流です。 抵抗。 したがって、この 2 オームの抵抗を流れる電流が変化すると、電圧源の値も変化します。 したがって、電流 Ix がこの電圧源の電圧を制御していると結論付けることができます。
依存電圧源にはXNUMXつのタイプがあります。 XNUMXつ目は電流制御電圧源（CCVS）で、XNUMXつ目は電圧制御電圧源（VCVS）です。
電流制御電圧源（CCVS）
次の図は、電流制御された電圧源を表しています。
図10.電流制御された電圧源の表現
ここでは、電流Iinが従属電圧源の出力電圧を制御していることがわかります。 出力電圧は次のように書くことができます：
ここで、Iinは従属電圧源の値を制御する電流であり、rは抵抗の単位を持つ係数です。 このrはトランス抵抗としても知られています。
例2：CCVS
相互コンダクタンスモードで構成されたオペアンプ（下の図11）は、CCVSとして機能します。 オペアンプの出力電圧は入力電流に依存します。 入力電流Iiが変化すると、出力電圧は次の式で変化します。
Vo=リRL
図11.相互コンダクタンスモードのオペアンプ。 CCVSの例。
電圧制御電圧源（VCVS）
次の図は、電圧制御された電圧源を表しています。
図12.電圧制御電圧源の表現。
ここで、電圧量Vinは、従属電圧源の値を制御します。 出力電圧Voutは次のように書くことができます。
ここで、Vinはこの電圧源の電圧を制御している入力電圧であり、µは単位なしの係数です。 係数µは、電圧伝達比とも呼ばれます。
例3：VCVS
反転または非反転構成でオペアンプを構成すると、VCVSとして機能します。 ゲインを調整すると、出力電圧Voは入力電圧Viに依存します。 Viを変更すると、それに応じて出力電圧が次の式で変化します。
図13.反転構成のオペアンプ。 VCVSの例。
ボトムライン
理想的な電圧源は、負荷抵抗Rの値に関係なく、一定の出力を提供します。L。 一方、実用的な電圧源の出力電圧はRによって変化します。L。 これは、負荷抵抗の変化が負荷電圧の変化を引き起こすことを意味します。 理想的で実用的な電圧源の特性を図14に要約します。
