Крыніца току: ідэальны і рэальны

Крыніца току (ІТ) можна разглядаць як электронная прылада, якое падае ў вонкавае схему электрычны ток, які не залежыць ад напружання на элементах схемы і на ім самім.

Адметнай уласцівасцю ІТ з'яўляецца яго вялікая (бясконца вялікае ў ідэале) ўнутраны супраціў R _вн. Чаму так?

Уявім сабе, што мы хочам перадаць 100% магутнасці ад крыніцы харчавання да нагрузкі. Гэта ёсць перадача энергіі.

Каб даставіць 100% магутнасці ад крыніцы да нагрузкі, неабходна размеркаваць супраціў у ланцугі такім чынам, каб нагрузка атрымала гэтую магутнасць. Гэты працэс называецца расшчапленнем токаў.

Ток заўсёды ідзе па кароткім шляху, выбіраючы сабе маршрут з найменшай супрацівам. Таму ў нашым выпадку мы павінны арганізаваць крыніца і нагрузку такім чынам, каб першы меў значна больш высокае супрацівам, чым другая.

Гэта з'яўляецца гарантыяй таго, што ток паступіць ад крыніцы да нагрузкі. Вось чаму мы выкарыстоўваем у гэтым прыкладзе ідэальны крыніца току, які мае бясконцае ўнутраны супраціў. Гэта забяспечвае праходжанне току ад ІТ па кароткім шляху, гэта значыць праз нагрузку.

Паколькі R _вн крыніцы бясконца вялікае, выхадны ток ад яго не зменіцца (нягледзячы на змяненне значэння супраціву нагрузкі). Ток будзе заўсёды імкнуцца працякаць праз бясконцае супраціў ІТ у бок нагрузкі, якая мае адносна нізкі супраціў. Гэта дэманструе графік выхаднога току ідэальнай крыніцы.

Пры бясконца вялікім ўнутраным супраціве ІТ любыя змены значэння супраціву нагрузкі не аказваюць ніякага ўплыву на велічыню току, які праходзіць ў вонкавым ланцугу ідэальнай крыніцы.

Бясконцае супраціў з'яўляецца дамінуючым у ланцуга і не дазваляе змяняцца таку (нягледзячы на ваганні супраціву нагрузкі).

Давайце разгледзім схему з ідэальным крыніцай току, паказаную ніжэй.

Паколькі ІТ валодае бясконцым супрацівам, які выцякае ад крыніцы ток імкнецца знайсці сабе шлях найменшага супраціву, якім з'яўляецца 8Ω-ная нагрузка. Увесь ток ад крыніцы току (100 ма) працякае праз нагрузачны рэзістар 8Ω. Гэты ідэальны выпадак з'яўляецца прыкладам 100% энергетычнай эфектыўнасці.

Зараз давайце разгледзім схему з рэальным ІТ (як паказана ніжэй).

Гэтая крыніца мае супраціў 10 Мом, якое з'яўляецца досыць высокім, каб забяспечыць ток, вельмі блізкі да поўнага значэнні крыніцы 100 ма, аднак у дадзеным выпадку ІТ не аддасць 100% сваёй магутнасці.

Гэта адбываецца таму, што ўнутраны супраціў крыніцы будзе адбіраць некаторую частку току, з прычыны чаго з'яўляецца пэўная яго ўцечка.

Яна можа быць разлічана з выкарыстаннем канкрэтнага расшчаплення.

Крыніца выдае 100 ма. Гэты ток затым падзяляецца паміж супрацівамі 10 Мом крыніцы і 8Ω нагрузкі.

Нескладаным разлікам можна вызначыць, якая частка току працякае праз нагрузачны супраціў 8Ω

I = 100 ма -100 ма (8х10 ^-6 MΩ / 10MΩ) = 99.99mA.

Хоць фізічна ідэальных крыніц тока не існуе, яны служаць у якасці мадэлі для пабудовы рэальных ІТ, блізкіх да іх па сваіх характарыстыках.

На практыцы выкарыстоўваюцца розныя віды крыніц току, адрозныя схемотехническими рашэннямі. Найпростым ІТ можа служыць схема крыніцы напружання з падлучаным да яго рэзістарам. Такі варыянт называецца рэзістыўны.

Крыніца току вельмі добрай якасці можна пабудаваць на транзістары. Існуе таксама танны серыйны крыніца току на палявым транзістары, які ўяўляе сабой усяго толькі ПТ з pn пераходам і засаўкай, злучаным з вытокам.