Источники одинакового напряжения (разной силы тока), включенные последовательно?

Во-первых, пожалуйста, не прибегайте к махинациям «борьбы с поставками» на практике, если вы не знаете, чего ожидать.

Предполагая, что оба источника имеют ровно 10 В, текущая емкость не имеет значения. Просто используйте закон Кирхгофа, как обычно: 10 В на одном источнике, -10 В на другом, поэтому 0 В на резистивной нагрузке. V=RI=0, I=0, нет тока.

Текущая мощность будет иметь значение, если:

1) Между источниками была некоторая разница в напряжении;

2) Эта разница напряжений вызывает протекание по цепи достаточного тока, чтобы перегрузить токоемкость одного или обоих источников.

На практике, вероятно, не существует двух источников с одинаковым напряжением, поэтому условие 1 всегда будет истинным. Однако условие 2 редко выполняется: вам нужен большой I, поэтому вам нужен большой V/R. Если оба источника рассчитаны на 10 В, они, вероятно, не должны сильно отличаться, поэтому V будет небольшим. А R будет как минимум суммой выходных импедансов источников напряжения.

Если вы действительно хотите изучить, как текущие ограничения повлияют на результат, вы должны рассмотреть, что происходит, когда 1 и 2 верны. Я бы предложил предположить, что один источник напряжения составляет +10 В / 10 А, а другой, скажем, -9 В / 100 А, а R достаточно мал (скажем, 0,05 Ом).

Как правило, два источника с одинаковым напряжением гасят друг друга независимо от того, какой ток они могут обеспечить. Реальный ответ зависит от модели, которую вы используете для источников напряжения. Давайте посмотрим на несколько.

Простейшая модель представляет собой идеальный источник напряжения, который может обеспечить неограниченный ток. Идеальных источников напряжения на самом деле не существует, но они часто являются хорошим приближением. Закон Кирхгофа о напряжении говорит нам, что два одинаковых и противоположных идеальных источника напряжения уравновешивают друг друга.

Следующим шагом по сложности является добавление резистора последовательно с каждым идеальным источником напряжения. Это ограничивает ток, который может обеспечить источник. Как и выше, КВЛ говорит, что источники напряжения все равно компенсируются.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Если два напряжения не равны (скажем, если V2 = 6 В), нагрузка видит разницу между напряжениями (4 В) последовательно с обоими сопротивлениями источника.

В реальном мире источники напряжения часто не могут поглотить ток. Например, выходной каскад повышающего преобразователя постоянного тока выглядит так:

^{смоделируйте эту схему}

Падение тока приводит к повышению напряжения! Другим примером являются батареи, которые могут принять только определенное количество обратного тока, прежде чем они взорвутся. В этих случаях источники напряжения будут компенсироваться, если они точно равны, но если это не так, их напряжения могут стать нестабильными.

Еще одна вещь, которая может вызвать проблемы при последовательном соединении источников напряжения, — это заземление. Если ваши напряжения получены из одной и той же системы электропитания, они могут иметь общую землю:

^{смоделируйте эту схему}

В этом случае минусовые концы источников напряжения соединяются вместе вне цепи. Чтобы соединить их последовательно, вам нужно будет подключить схему следующим образом:

^{смоделируйте эту схему}

Опять же, равные напряжения будут компенсироваться.

Обычно вы не будете строить цепь с двумя противоположными источниками питания. Но есть действительно полезные схемы, которые действуют почти как два последовательно соединенных источника противоположного напряжения. Типичным примером является двигатель постоянного тока, приводимый в действие источником постоянного напряжения. Когда двигатель вращается, он действует как генератор, создавая напряжение, противодействующее источнику. Это называется «обратная ЭДС». Напряжение противо-ЭДС зависит от скорости двигателя. В конце концов, напряжение двигателя и напряжение источника почти компенсируются, и двигатель вращается с постоянной скоростью. («Почти» связано с трением.)

Источник напряжения похож на круиз-контроль в вашем автомобиле.

В вашем примере он хочет убедиться, что на нем всегда есть разница в 10 В (т. Е. Положительная клемма всегда на 10 В выше отрицательной клеммы).

Итак, если у вас была простая схема:

/------------\
|            |
|            |
|            \
|            /
+ V1         \ R1
- 10V        / 10Ω
|            \
|            |
|            |
\------------/

Источник напряжения слева говорит, что он сделает все возможное, чтобы верхний провод оказался 10Vнад нижним проводом. В этом случае между проводами также есть резистор. Чтобы получить 10V, резистору нужен 1Aток, проходящий через него, поэтому источник напряжения отключается от 1Aтока, потому что это то, что нужно, чтобы попасть 10Vмежду проводами.

Вот еще одна схема:

         R1 1Ω
/-------\/\/\/\/-------\
|                      |
|                      |
+ V1                   + V2
- 13.8V                - 12V
|                      |
|                      |
\----------------------/

Это пример зарядного устройства на 13,8 В, заряжающего автомобильный аккумулятор, который разряжен и находится на уровне 12V. (Примечание: в реальной жизни это сложнее, но это пример!) Источник напряжения слева хочет убедиться, что есть разница 13.8Vмежду нижним проводом и верхним левым. Источник напряжения справа хочет убедиться, что есть разница 12V. Между ними резистор.

Когда вы строите систему, все источники напряжения довольны тем, что им не нужно делать НИКАКОЙ работы, чтобы получить желаемую разность напряжений. Как только вы подключаете последние записи, вдруг они должны работать.

Источник напряжения слева должен откачивать 1.8A(поскольку резистор будет снижать напряжение), а источник напряжения справа должен поглощать (и, в данном случае, сохранять ) 1.8A. Если они этого не делают, они не являются хорошими источниками напряжения, потому что им не удалось создать такую ​​разницу напряжений.

Вот еще одна схема:

/----------------------\
|                      |
|                      |
+ V1                   + V2
- 13.8V                - 13.8V
|                      |
|                      |
\----------------------/

В этом случае не требуется ток для поддержания этих разностей напряжений. Однако, если V1 решит раздать 1A, а V2 решит поглотить 1A, они все равно будут работать. Черт возьми, если бы V1 выдавал 1MA (мега-ампер) , а V2 поглощал 1MA, это все равно работало бы. К счастью, ни одна схема НИКОГДА не похожа на эту.

В вашей первой схеме:

/----------------------\
|                      |
|                      |
+ V1                   + V2
- 10V                  - 10V
|                      |
|                      |
/-------\/\/\/\/-------\
       R1 ("Load")

Левая делает 10Vразличие между своим низом и верхом. Так же и право. Это означает, что верхняя линия 10Vвыше, чем нижняя левая и нижняя правая. Это означает, что на нагрузке НЕТ напряжения. Предполагая, что это пассивная нагрузка (примечание: странные вещи МОГУТ происходить, но не в вашем примере) , это означает, что она не потребляет никакого тока, поэтому источникам напряжения не нужно выдавать или поглощать ток для поддержания этого напряжения. разница.

Если я перерисую вашу вторую схему:

/------------\
|            |
|            |
+ V1         \
- 10V        /
|            \ R1
|            / "Load"
+ V2         \
- 10V        /
|            |
|            |
\------------/

Середина левого 10Vнад нижним. Верхний левый находится 10Vвыше этого, что делает его 20Vвыше нижнего. Это означает, что есть 20Vпоперек нагрузки. Если бы нагрузка была 1Ω, то источники напряжения разряжались бы 20A, потому что это необходимо для удовлетворения требований к напряжению.

Однако вы ограничили один из них до 10A, поэтому они не могли этого сделать.

Напрашивается вопрос: что будет? Ну ничего, потому что эта схема не может существовать в таком виде.

Реальные источники напряжения, такие как батареи, действуют как источники напряжения «Thevenin», и я думаю, что это следующее, что вам следует поискать. Эта схема также объясняет, как ограничение тока работает в реальной жизни.