Що саме є джерелом струму?

Що я зрозумів з визначення джерел струму, це те, що це джерело, яке подає постійний струм через навантаження, незалежно від того, як змінюються інші параметри (наприклад, опори, наприклад) у ланцюзі. Маю рацію?

Якщо я маю рацію, що є прикладом джерела струму, який використовується в практичній схемі?

Вікіпедія наводила приклад генератора Ван де Граафа як джерела постійного струму. (Я не читав цю статтю, тому що з'явилася примітка, що розділ, здається, суперечить собі. Я не хотів плутатись.)

Я можу подумати про джерела напруги - наприклад, акумулятор, який має постійну різницю потенціалів на своїх кінцях, незалежно від змін ланцюга, до якого він підключений, але я не можу думати про джерело струму. Будь-який приклад, про який я думаю, передбачає зміну струму при зміні опорів.

Джерелом струму є подвійне джерело напруги. Ідеальне джерело напруги має нульовий вихідний опір, щоб напруга не падала під навантаженням. Її не слід коротшати, бо теоретично там протікатиме нескінченний струм.
Ідеальне джерело струму має нескінченний вихідний опір. Це означає, що імпеданс навантаження незначний і не впливатиме на струм, що протікає. Як джерела напруги не слід обмежувати, джерела струму не слід залишати відкритими. Відкрите джерело струму все ще намагатиметься джерелом заданого струму, а теоретичне джерело струму піде на нескінченну напругу.

редагувати (після Вашого коментаря)
Тут ви можете прочитати імпеданс як опір. Якщо джерело струму мав би обмежений опір, зміни навантаження змінили б струм, оскільки змінився б загальний опір. Ти цього не хочеш. Отже, якщо опір джерела струму нескінченне, навантаження можна ігнорувати, а опір завжди залишається колишнім (нескінченним). Тому і течія буде.

Практичне джерело струму може бути побудовано таким чином:

Один діод має такий же перепад напруги, що і перехід базового випромінювача, тому інший діод встановлює випромінювач транзистора приблизно на 0,7 В. Фіксована напруга через нерухомий резистор дає фіксований струм випромінювача, який приблизно такий же, як струм колектора, якщо транзистора досить високий. (Строго кажучи, це швидше потокове потоплення, а не джерело струму, але принцип залишається тим самим.) $H_{FE}$

Інша поточна раковина використовує операційний підсилювач в якості елемента керування

. Головне, що вам потрібно знати про opamps в цій конфігурації, це те, що вони намагатимуться підтримувати напругу на обох входах рівними. Тож припустимо, що ви встановите на 1V, тоді оппамп спробує зробити вхід також 1V. Це робиться, вставляючи струм в основу транзистора. Це призведе до струму через навантаження який (майже) дорівнює . І є постійним для отримання 1 В через , згідно із Законом Ома: I L O A D I S E T I S E T R S E $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$

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

Оскільки і постійні, то буде постійним . QED. R S E T I S E $V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Прочитавши ваші коментарі, я зроблю трохи іншу відповідь на це питання.

Що саме є джерелом струму? Це нічого, або, кажучи трохи краще, це лише математична модель. Такої, яку ви описуєте, не існує, так само як джерела напруги не існує.

Я думаю, що головна проблема тут полягає в цьому твердженні: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected toщо невірно. Що це поведінка ідеальної батареї, яка реальна як ідеальне джерело струму і так само, як ідеальне джерело струму, її не існує. На вихід (і внутрішній стан) кожної реальної батареї впливає схема, до якої вона підключена.

То чому ми маємо джерела напруги та струму? Ну ідея полягає в тому, що завдання інженера - це в основному побудувати пристрій, який робить щось досить добре, і, як виявляється, для повного розуміння того, як кожен компонент, що використовується в пристрої, не потрібен. Ось чому у нас є такі речі, як ідеальні джерела струму та напруги.

Давайте ще раз повернемося до прикладу акумулятора. Ось простий експеримент, який я зробив з літієвим полімерним акумулятором: Спочатку я повністю зарядив акумулятор. Оскільки це двокомпонентний акумулятор, то його напруга становила 8,4 В при повному заряді, навіть якщо його номінальна напруга - 7,4 В. Тоді я підключив$100 \mbox{ } k\Omega$резистор до акумулятора. Його напруга залишилася 8,4 В, і з цього я міг би зробити висновок, що акумулятор справді є ідеальним джерелом напруги, оскільки я підключив навантаження до нього, але його напруга не змінилося. Потім я взяв електричний двигун і підключив його до акумулятора і знову виміряв напругу акумулятора. Цього разу це було 8,2 В. Очевидно, що мотор вплинув на акумулятор, і він вже не є ідеальним джерелом напруги, навіть якщо це той самий акумулятор, що і раніше. Тому я відключив мотор і знову підключив резистор і знову напруга на акумуляторі склало 8,4 В.

То що ж тут відбувається? Є акумулятор ідеальним джерелом напруги чи ні? Ми знаємо, що це не тому, що я сказав це на початку відповіді, але тут я поясню, чому іноді здається, що це так, а іноді здається, що це не так. Як я вже сказав, джерело напруги - це математична модель. Якщо зовнішній ланцюг не робить великого впливу на роботу акумулятора, я можу використовувати його, коли зовнішній ланцюг робить великий вплив на акумулятор, я не можу його використовувати. Тому ми використовуємо просту модель для представлення поведінки реальної схеми. Іншою моделлю було б використання ідеального джерела напруги з резистором послідовно на його виході. Коли я підключаю і зовнішнє навантаження до цього ланцюга, деяка напруга знизиться на внутрішньому резисторі, а зовнішній резистор побачить нижчу напругу на виході. Це дозволяє мені ще раз використовувати ідеальне джерело напруги для представлення акумулятора, і оскільки я використовую внутрішній резистор разом з ідеальним джерелом напруги, вихід буде більш ретельно представляти поведінку реальної батареї. Якщо я хочу більше точності, я можу вирішити використовувати більш складну модель і отримати більш точні результати.

Важливим моментом електротехніки є навчитися використовувати правильну модель для представлення надзвичайно складної складової схеми реального життя (і навіть покірний резистор при детальному аналізі є шедевром сучасної науки). Але щоб зробити це, ми почнемо з простих схем, щоб ми могли дізнатися, як насправді працюють найпростіші математичні моделі.

Коли ми розпочнемо аналіз складніших компонентів ланцюга, наприклад, наприклад, транзистора або діода, ми розділимо їх на просту схему, що складається з речей, таких як резистори та ідеальні джерела струму та напруги. Це дозволить нам спростити поведінку більш складних компонентів і уникнути детального аналізу того, як вона працює, якщо простої моделі достатньо для наших потреб.

Цілком однакова історія працює для джерел струму, але я вирішив не розповідати її тут, оскільки, як видно з інших відповідей, схеми, які можна моделювати як ідеальні джерела струму, занадто складні, щоб ви зрозуміли на даний момент.

Отже, підсумовуючи це: Не існує об'єктів реального життя, які можна використовувати для представлення ідеальних джерел напруги та струму, але є деякі об'єкти, які можуть бути (в деяких випадках досить тісно) представлені ідеальними джерелами напруги та струму. Найкраще, що ви можете зробити зараз - це правильно запам'ятати визначення ідеальних джерел напруги та струму і не плутати їх з реальними об'єктами. Таким чином, ви не здивуєтесь, якщо акумулятор не подасть номінальну напругу або якщо ланцюг, позначений ідеальним джерелом струму, почне курити в одній точці, хоча він повинен бути повністю незахищений від зовнішніх змін ланцюга.

В якості побічної записки розглянемо, що відбувається з ідеальним джерелом напруги, коли його виходи коротшають, і що відбувається з ідеальним джерелом струму, коли його виходи відкриті? А що станеться, коли у вас короткий акумулятор? Чому всі батареї мають попередження не замикати вихідні штифти?

Можливо, ця відповідь допоможе. Я кажу майже те саме, що і AndrejaKo, але моя посада буде коротшою.

Так само, як джерела напруги, джерела струму є лише теоретичною конструкцією. Акумулятор може бути резонансно близьким наближенням до джерела напруги, але це не точно.

Однак на відміну від джерел напруги, які наближені до акумуляторів, немає простого компонента, який би добре наближав загальне джерело струму. Це не означає, що концепція не є корисною, оскільки багато реальних схем можна моделювати за допомогою цієї концепції.

Я бачив лабораторні джерела живлення, які мають два регулятори, один регулює напругу, інший регулює струм. Щоб використовувати ці джерела в якості джерела напруги, ви просто встановите струм на максимум і наберіть потрібну напругу. Поки ланцюг не вимагає більше максимального струму, живлення подаватиме вибрану напругу. Щоб використовувати його як джерело струму, наберіть максимальну напругу та встановіть бажаний струм. Блок живлення забезпечить, що струм, якщо це робити, не вимагає напруги, що перевищує максимальну.

Якщо це допоможе вам зрозуміти:

Джерело струму трохи схоже на акумулятор, який би регулював власну напругу, щоб забезпечити струм, що протікає через нього, це значення, яке ви виберете.

Наприклад, якщо у вас є джерело струму 1А і ви підключите через нього резистор 10 Ом, джерело буде регулювати свою вихідну напругу до 10 вольт, що забезпечує 1 Ампер проходить через резистор.

Це як би сказати, що джерело напруги подаватиме струм, необхідний для забезпечення його постійної напруги.

Таким чином, джерело струму забезпечить необхідну напругу, щоб забезпечити постійний його струм постійним.

Це надто спрощене пояснення, але я відчуваю, що це зрозуміло.

Джерело струму - схема, яка має ідеально нескінченний вихідний опір; як ви сказали, він дає (якщо можливо) той самий струм, незалежно від того, з чим він пов'язаний.

Концепція дійсно проста: якщо ви помістите її у гілку ланцюга, ви будете знати, що струм буде таким; але, ви не можете знати напругу над цим джерелом, якщо не визначити його, обчисливши падіння над іншими компонентами.

Подивіться на це моделювання, щоб краще зрозуміти концепцію. Увімкніть і вимкніть перемикачі і побачите струм, що витікає з джерела.

Джерело струму може бути зроблено за допомогою дзеркала струму , де два транзистори BJT зміщені з однаковою напругою базового випромінювача, щоб дати той самий (ну, майже, різниця - два базові струми) струму колектора. Потім одна нога дзеркала зміщена з фіксованим навантаженням (найчастіше резистором) для встановлення струму, а потім інша повторить його.

Цю схему можна вдосконалити за допомогою підключення до каскоду (використовуючи загальні базові транзистори для збільшення вихідного опору) або інших хитрощів, часто використовуючи зворотний зв'язок.

Джерела струму широко використовуються в Op-Amps, де етапи посилення повинні бути зміщені точними струмами, щоб забезпечити збалансований і більший коефіцієнт посилення.

Сонячні батареї діють як джерело струму в частині своєї робочої області. Подивіться на ці характеристики:

Якщо ви підключите резистор 36 мОм до панелі, 2.75А протікатиме через резистор, спричиняючи на ньому падіння напруги 0,1 В. Якщо зараз збільшити резистор до 150 мОм, струм залишиться постійним на рівні 2,75 А, а падіння напруги на резисторі зросте до ~ 0,4 В.

Якщо продовжувати збільшувати опір, струм з часом знизиться. Це тому, що це не ідеальне джерело струму. Він виступає єдиним лише в діапазоні 0-0,4 В.

Існують лінійні та комутовані джерела живлення, які можуть діяти як джерела струму. Одним із методів буде взяття джерела напруги та регулювання його напруги для "компенсації" надмірних струмів за допомогою зворотного зв'язку. що називається поточним режимом.

Однак є деякі перетворювачі, які, природно, діють як джерела струму, мають теоретичну назву Гіратори . це джерела струму, залежні від напруги.

Пов'язана стаття з такими джерелами (Моя стаття): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf