מקור מתח

1. מקור מתח • כל מקור אנרגיה חשמלית מעשי בעל כוח אלקטרומניע (E) או זרם (Is) והתנגדות פנימית (Rs). מקור אנרגיה חשמלית מעשי ניתן להציג כמקור המורכב משני חלקים מקובצים: א. מקור מתח אידיאלי, בעל מתח – E או מקור זרם אידיאלי, בעל זרם – Is; ב. נגד – Rs בעל התנגדות שווה בגודל להתנגדות פנימית של המקור המתח. • ייצוג מקור מתח מעשי הוא: ד"ר פיוטר טורובסקי

2. אם לצרף התנגדות של קווי התמסורת להתנגדות של הצרכן (RL), אזי מעגל חשמלי הבסיסי מותר להציג בצורה הבאה: • עד רגע זמן אשר בו מתג S פתוח במעגל חשמלי אין זרימת זרם ובהתאם אין מפל מתח על התנגדות פנימית של מקור המתח. • מתח על הדקי המקור (Terminal voltage) כאשר זרמו אפס נקרא מתח הריקם וגודלו שווה ל - E ד"ר פיוטר טורובסקי

3. בסגירת מתג S מופיע חוג סגור ובמעגל יזרום זרם I: I = E / (Rs + RL) ( 1 ) E = IRs + IRL ( 2 ) • תלות מתח על הדקי המקור בזרמו נקרא אופיין חיצוני של המקור: Vs = f(I) Vs = E - IRs אם: Rs<<RL ניתן להזניח במפל מתח על המקור ו:f(I) Vs = E מקור מתח שמתחו לא תלוי בעומס (זרם) נקרא מקור מתח אידיאלי. ד"ר פיוטר טורובסקי

4. מקור זרם נחלק שני אגפים של המשוואה ( 2 ), המתארת אופיין חיצוני של מקור מתח ב – Rs ונקבל: E / Rs = I + IRL/Rs ( 3 ) נסמן: Is = E/Rs; IL = IRL/Rs אזי משוואה (3) תקבל צורה: Is = I + IL ( 4 ) לביטוי ( 4 ) מתאים מעגל חשמלי מכיל מקור זרם אידיאלי – Is עם התנגדותו פנימית Rsהמחוברת במקביל עליו: ד"ר פיוטר טורובסקי

5. מקור מתח אידיאלי בעל התנגדות פנימית שווה לאפס ( Rs = 0 ) ומתח על הדקיו שווה לכוח אלקטרומניע (Vs = E) ולא תלוי בעומס המחובר עליו (בזרם הזורם דרכו). • מקור זרם אידיאלי בעל מוליכות פנימית שווה לאפס ((Gs = 0 (Rs = ) וזרם לא תלוי בעומס המחובר עליו. ד"ר פיוטר טורובסקי

6. ד"ר פיוטר טורובסקי

7. ד"ר פיוטר טורובסקי

8. מקורות תלויים – Controlled Sources Voltage-controlled voltage source • מקור מתח תלוי מתח (מקור מתח מבוקר מתח) - • מקור מתח תלוי זרם (מקור מתח מבוקר זרם) - Current-controlled voltage source Vd = rIin Vd = Vin  = r = ד"ר פיוטר טורובסקי

9. מקור זרם תלוי מתח (מקור זרם מבוקר מתח) - Voltage-controlled current source Id = gVin • מקור זרם תלוי זרם (מקור זרם מבוקר זרם) - Current-controlled current source Id = Iin g =  = ד"ר פיוטר טורובסקי

10. תרגיל דוגמא חשב את מתח המוצא ויחס תמסורת של מעגל הבא:  = 100 g = 4mS  = 4 r = 2k Vd1 = 100 Vr2 Id1 = 4m Vr4 Id2 = 4 Ir6 Vd2 = 2k Ir8 ד"ר פיוטר טורובסקי

11. Vd1 =Vr2 = Vin R2 /( R1 + R2 ) = 1000.05 1k/2k = 2.5V = • Id1 = g  Vr4 = g  Vd1  R4/(R3+R4) = = 4m  2.5  1k/2k = 5mA • Id2 = Ir6 =  Id1  R5/(R5+R6) = = 4  5m  1k/2k = 10mA • Vo = Vd2 = r  Ir8 = r  Id2  R7/(R7+R8) = = 2k  10m  1k/2k = 10V • T = Vo / Vin = 10 / 0.05 = 200 ד"ר פיוטר טורובסקי

12. הפיכת מקורות ד"ר פיוטר טורובסקי

13. תרגילי דוגמא ד"ר פיוטר טורובסקי

14. חיבור מקורות מתח אידיאליים • ניתן לחבר בטור מקורות מתח אידיאליים בעלי E שונים • ניתן לחבר במקביל אך ורק מקורות מתח אידיאליים בעלי אותו E • אין לחבר במקביל מקורות מתח אידיאליים בעלי E שונים ד"ר פיוטר טורובסקי

15. חיבור מקורות זרם אידיאליים • ניתן לחבר במקביל מקורות זרם אידיאליים בעלי Is שונים • ניתן לחבר בטור אך ורק מקורות זרם אידיאליים בעלי אותו Is • אין לחבר בטור מקורות זרם אידיאליים בעלי Is שונים ד"ר פיוטר טורובסקי

16. אנרגיה והספק חשמליים • אנרגיה היא הכושר לעשות עבודה. • האנרגיה החשמלית ( Electric energy) שהושקעה בצרכן שווה לעבודה שנעשתה בהעתקת המטען Q בין שתי נקודות, אשר ביניהן שורר מתח V: W = Q  V [J] – Joule Q = I  t W = V I t V = I R W = V I t = I² R t =( V² / R ) t ד"ר פיוטר טורובסקי

17. כל המרת אנרגיה מלווה בזבוז חלק ממנה ורק חלק מבצע עבודה הדרושה (המועילה). האנרגיה המבוזבזת היא ההפרש בין האנרגיה המושקעת לבין האנרגיה המועילה. ד"ר פיוטר טורובסקי

18. היחס בין כמות האנרגיה המועילה לבין הכמות הכוללת של האנרגיה המושקעת נקרא נצילות. ד"ר פיוטר טורובסקי

19. כמות האנרגיה שביצעה העבודה ביחידת זמן נקראת הספק (Power) ומסמן באות P: • באופן כללי, ההספק הוא נגזרת העבודה לפי הזמן: • יחידת מדידה ההספק היא : ואט – W ( Watt) ד"ר פיוטר טורובסקי

20. הספק רגעי: • הספק ממוצע: • חוק ג'ול (Joule’s Law): ד"ר פיוטר טורובסקי

21. מאזן הספקים • חוק שימור אנרגיה אומר שאנרגיה שקולה המושקעה ע"י כל מקורות האנרגיה החשמלית במעגל חשמלי שווה לאנרגיה השקולה הנצרכת ע"י כל הצרכנים של המעגל החשמלי: • הספק השקול המסופק על-ידי כל מקורות של מעגל החשמלי שווה להספק השקול הנצרך על-עדי כל צרכנים המעגל החשמלי: • ביטוי הזה מתאר מאזן ההספקים במעגל חשמלי ד"ר פיוטר טורובסקי

22. העברת הספק מרבי לעומס ד"ר פיוטר טורובסקי