Siri ini akan melihat setiap sumber tenaga elektrik ini: cahaya, tekanan, geseran, bahan kimia, haba, dan daya tarikan.
Bateri boleh dilambangkan dengan ideal voltan sumber secara bersiri dengan ketahanan dalaman bateri. Kerana sumber voltan yang ideal dianggap mempunyai voltan yang tidak berubah, ia dinamakan sumber voltan malar.
Sumber voltan yang ideal mengekalkan voltan keluaran malar tanpa mengira rintangan bebannya. Sebagai contoh, katakan bahawa sumber voltan dalam Rajah 1a ialah sumber voltan yang ideal. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, voltan merentasi terminal terbuka sumber ialah 10V. Voltan "terminal terbuka" ini dirujuk sebagai voltan keluaran tanpa beban (VNL). Apabila pelbagai rintangan beban yang ditunjukkan dalam Rajah 1b disambungkan ke sumber, ia mengekalkan output 10 V yang sama. Oleh itu, untuk sumber voltan yang ideal, tanpa mengira nilai rintangan beban, kami mempunyai:
VNL=VRL
di mana VRL menunjukkan voltan merentasi rintangan beban.
Rajah 1. Voltan keluaran sumber voltan ideal tidak berubah dalam keadaan (a) tanpa beban dan (b) beban.
Untuk mana-mana sumber voltan praktikal, penurunan rintangan beban mengakibatkan penurunan voltan keluaran sumber. Ini terletak pada kenyataan bahawa setiap sumber voltan mempunyai sejumlah rintangan sumber dalaman, seperti yang ditunjukkan oleh Perintang (RS) dalam Rajah 2a. Apabila beban disambungkan ke sumber, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2b, ia membentuk pembahagi voltan dengan rintangan dalaman sumber. Ini menyebabkan VRL lebih rendah daripada voltan keluaran tanpa beban (VNL), seperti yang ditunjukkan dalam Contoh 1.
Rajah 2. Sumber voltan praktikal
Contoh 1: Mengira VRL
Voltan keluaran tanpa beban sumber dalam Rajah 3 ialah 12V. Hitungkan nilai VRL untuk RL= 100Ω dan RL= 20Ω
Rajah 3. Sumber voltan (E) dengan rintangan beban (RL)
Penyelesaian
Rintangan beban membentuk pembahagi voltan dengan rintangan dalaman sumber (RS). Apabila RL= 100 Ω, VRL didapati sebagai:
Apabila RL = 20 Ω, VRL didapati sebagai:
Seperti yang anda lihat, penurunan rintangan beban menyebabkan penurunan V yang drastikRL.
Rintangan dalaman kebanyakan sumber voltan DC adalah 50Ω atau kurang. Oleh itu, ia tidak menimbulkan masalah besar untuk beban dalam julat kΩ atau lebih tinggi. Walau bagaimanapun, ia boleh menyebabkan penurunan voltan keluaran yang ketara apabila terdapat beban rintangan rendah. Inilah sebabnya mengapa rintangan dalaman yang rendah dianggap wajar untuk sumber voltan DC.
Operasi Selari dan Seri
Sumber voltan dapat dikendalikan secara bersiri tanpa kesukaran. Rajah 4a menunjukkan dua sumber voltan bersambung siri, dan Rajah 4b menunjukkan litar setara. Voltan tanpa beban litar setara adalah jumlah voltan tanpa beban dari sumber individu, dan rintangan litar setara adalah jumlah rintangan sumber individu.
Gambar 4. (a) Sumber voltan dapat dikendalikan secara bersiri tanpa kesukaran, (b) voltan keluaran setara adalah jumlah voltan tanpa beban voltan tanpa beban sumber individu, dan rintangan sumber setara adalah jumlah rintangan sumber individu.
Sumber voltan boleh dikendalikan secara selari hanya jika voltan sumbernya sama. Seperti yang digambarkan dalam Rajah 5a dan 5b, rintangan rintangan litar setara adalah gabungan selari dari rintangan sumber individu, dan voltan tanpa beban litar setara, tentu saja, sama dengan voltan selari asal- sumber voltan bersambung. Rajah 5c menunjukkan bahawa apabila sumber dengan voltan yang tidak sama disambungkan secara selari, sumber voltan rendah akan cenderung melepaskan sumber voltan tinggi.
Gambar 5. (a) Sumber voltan dengan voltan yang sama dapat dikendalikan secara selari, (b) litar setara sumber voltan bersambung selari, (c) sumber voltan dengan voltan yang tidak sama tidak boleh dihubungkan secara selari.
Sumber Voltan Bebas
Sumber yang tidak bergantung pada kuantiti lain (seperti voltan atau arus) dalam litar disebut sumber bebas. Gambar berikut menunjukkan beberapa simbol biasa untuk mewakili sumber voltan bebas:
Rajah 6. (a) Sumber voltan DC; (b) simbol bateri; (c) Simbol sumber voltan AC
Sekiranya anda menyambungkan sumber voltan bebas yang ideal ke litar resistif atau litar yang mengandungi gabungan perintang, induktor dan kapasitor sewenang-wenangnya, voltan output sumber tidak akan berubah. Walaupun anda menggandakan nilai komponen ini, nilai sumber voltan bebas tetap akan tetap.
Rajah 7. Sumber voltan ideal bebas menunjukkan voltan keluaran malar apabila disambungkan ke gabungan unsur litar yang sewenang-wenangnya
Sumber Voltan Bergantung
Seperti namanya, sumber voltan bergantung (atau terkawal) adalah sumber yang voltan keluarannya bergantung pada voltan atau arus lain dalam litar. Simbol berikut digunakan untuk mewakili sumber voltan bergantung:
Rajah 8. Simbol sumber voltan bergantung
Sekarang, mari kita berusaha untuk memahami sumber voltan bergantung melalui contoh.
Rajah 9. Contoh sumber voltan bergantung
Di litar di atas, kita mempunyai satu sumber voltan bergantung. Nilai sumber ini diberikan oleh ungkapan 2Ix; di mana Ix adalah arus yang mengalir melalui 2-ohm perintang. Jadi, apabila arus yang mengalir melalui perintang 2-ohm ini berubah, nilai sumber voltan juga berubah. Oleh itu, kita boleh membuat kesimpulan bahawa arus Ix mengawal voltan sumber voltan ini.
Terdapat dua jenis sumber voltan bersandar. Yang pertama adalah sumber voltan terkawal arus (CCVS), dan yang kedua adalah sumber voltan terkawal voltan (VCVS).
Sumber Voltan Terkawal Semasa (CCVS)
Gambar rajah berikut menunjukkan sumber voltan yang dikendalikan semasa:
Rajah 10. Perwakilan sumber voltan terkawal semasa
Di sini, anda dapat melihat bahawa Iin semasa mengawal voltan keluaran sumber voltan bersandar. Voltan keluaran boleh ditulis sebagai:
Di mana Iin adalah arus yang mengawal nilai sumber voltan bersandar dan r adalah pekali yang mempunyai unit rintangan. Kadang kala, r ini juga dikenali sebagai rintangan trans.
Contoh 2: CCVS
Op-amp yang dikonfigurasikan dalam mod trans-konduktansi (Gambar 11 di bawah) bertindak sebagai CCVS. Voltan keluaran op-amp bergantung pada arus input. Semasa arus input Ii berubah, voltan output berubah dengan ungkapan berikut:
Vo = Li RL
Rajah 11. Op-amp dalam mod trans-konduktansi; contoh CCVS.
Sumber voltan terkawal voltan (VCVS)
Gambar rajah berikut menunjukkan sumber voltan yang dikawal voltan:
Rajah 12. Perwakilan sumber voltan terkawal voltan.
Di sini, kuantiti voltan, Vin, mengawal nilai sumber voltan bergantung. Voltan keluaran Vout boleh ditulis sebagai:
Di mana Vin adalah voltan input yang mengawal voltan sumber voltan ini dan µ adalah pekali unit-kurang. Pekali µ juga dikenali sebagai nisbah pemindahan voltan.
Contoh 3: VCVS
Apabila kita mengkonfigurasi op-amp dalam konfigurasi pembalikan atau bukan pembalik, Ia berfungsi sebagai VCVS. Setelah kami menyesuaikan keuntungan, voltan output Vo bergantung pada voltan input Vi. Semasa kita mengubah Vi, voltan keluaran berubah sesuai dengan ungkapan berikut:
Rajah 13. Op-amp dalam konfigurasi terbalik; contoh VCVS.
The Line Bawah
Sumber voltan yang ideal memberikan output tetap, tanpa mengira nilai rintangan bebannya RL. Sumber voltan praktikal, sebaliknya, mempunyai voltan output yang berbeza dengan RL. Ini bermaksud bahawa perubahan pada rintangan beban akan menyebabkan perubahan voltan beban. Ciri-ciri sumber voltan ideal dan praktikal diringkaskan dalam Rajah 14.
