منبع ایده آل و غیر ایده آل

منبع ایده آل چیست ؟

منبع ایده آل به منبعی می گویند که هر چقدر جریان بخواهیم بتوانیم از آن بگیریم بدون اینکه ولتاژ خروجیش کم بشود. یک منبع معمولی (غیر ایده آل ) را میتوان مانند یک منبع ایده آل درنظر گرفت که یک مقاومت با آن سری شده و باعث محدود شدن جریان دهی منبع میشود( مقاومت باعث محدود کردن جریان میشود ) که به این مقاومت مقاومت داخلی منبع گویند در واقع این مقاومت داخلی درون هر منبعی وجود داره اما نه به شکلی که ما فرض میکنیم (سری) بلکه در ذات هر مولد وجود دارد .

نتیجه گیری :

هر گاه از یک منبع جریان بگیریم ولتاژ آن منبع مقداری افت میکند ، و این افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلی آن است .
پس بین دو منبع که ولتاژ آنها با هم برابر است آن منبعی که مقاومت داخلیش کمتره میتواند انرژی بیشتری به ما بدهد.

چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ میشود ؟

هر گاه مقاومتی بر سر راه یک مدار قرار بگیرد باعث محدود کردن (کاهش دادن ) جریان عبوری از آن مدار میشود .
فرض کنید در یک مدار،جریان عبوری از مقاومت 6 آمپر است.بعد یک مقاومت ۲ اهم دیگر نیز به مدار اضافه میکنیم،
طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جریان نصف میشود (مقاومت/ولتاژ=جریان) 
حالا سوال پیش می آید :
به هر کدام از مقاومتها چند ولت میرسد ؟

آیا دو سر مقاومت R1 همان ولتاژ قبلی یعنی 12 ولت وجود دارد که باعث شده جریان 3 آمپر از آن عبور کند ؟

خوب اگر بگویم که همان ولتاژ اولی یعنی 12 ولت است که قانون اهم را به هم زدیم ،چون اگر دوسر مقاومت 2 اهم ولتاژ 12 ولت قرار بدهیم جریان 6 آمپر از آن عبور میکند، ولی در اینجا جریان 3 آمپر است، پس نتیجه میگیریم که در مدار دوم ولتاژ کمتری دوسر مقاومت R1 قرار گرفته که طبق فرمول (جریان * مقاومت = ولتاژ) 3 * 2 = 6  یعنی در مدار دوم فقط 6 ولت دو سر مقاومت R1 قرار گرفته (از افت ولتاژ منبع صرفنظر کردیم )
بازهم یک سوال دیگر پیش می آیدد :
پس بقیه  ولتاژ کجا رفت ؟بله مشخص است که بقیه ولتاژ هم به مقاومت R2 رسیده،چون مقدار این مقاومتها با هم برابر است،در نتیجه ولتاژی هم که به آنها میرسد با هم برابراست، این یک قانون است که هر چه مقاومت بیشتر باشد ولتاژی هم که به آن میرسد بیشتر است

مثال :

گفتیم به ولتاژ الکتریکی فشار الکتریکی هم می گویند که منظور همون فشاری است که به الکترونها وارد میشود تا آن را به حرکت در بیاورد

در مثال آبی-لیوانی هم این فشار آب است که باعث حرکت آب میشود.وقتی یک شیر سر راه یک لوله  پرفشار قرار میدهیم آن شیر،فشار آب را کم میکند .

وقتی با شیلنگ آب میپاشید شیر را تا آخر باز میکنید که جلوی فشار آب را نگیرد  تا بتوانید آب را به مسافت دور تری بپاشید پس با کم و زیاد کردن شیر آب میتوانید فشار آب را به هر اندازه ای که میخواهید تنظیم کنید.

شیر هم که نقش همون مقاومت را داشته (توی مثالهای قبل ) پس مقاومت هم مثل شیر باعث افت فشار الکتریکی میشود

خوب متوجه شدیم که مقاومت R2  باعث افت ولتاژ شده، پس هر مقاومتی که در مدار وجود دارد یک مقداری از ولتاژ منبع را تقلیل میدهد.

توان چیست ؟

منبع تغذیه ای که جریانش بیشتر باشد میتواند کار بیشتری انجام دهد یا منبع تغذیه ای که ولتاژش بیشتر باشد؟
گفتیم که ولتاژ باعث حرکت الکترونها میشود که حرکت الکترونها همان جریان میباشد در منابع تغذیه یک مقاومت داخلی وجود دارد که باعث میشود در هنگام تغذیه نمودن یک مصرف کننده ولتاژ منبع تغذیه کاهش یابد پس قدرت یک منبع تغذیه به دو عامل بستگی دارد یکی ولتاژش و دیگری مقاومت داخلی اش .  حالا میخواهیم ببینیم که چگونه برای یک منبع تغذیه جریان تعیین می کنند ؟
 

وقتی میگویند مثلاً : یک باطری یا یک آدابتور 12 ولت و 2 آمپر است یعنی اینکه اگر جریان 2 آمپر از این منبع تغذیه دریافت کنیم کاهش ولتاژش در حدود 5 – 10 درصد است که این مقدار کاهش ولتاژ تاثیر چندانی بر روی مدارات ندارد حالا اگر بیشتر از این مقدار جریان از منبع تغذیه بگیریم (مصرف کننده های بیشتری به آن وصل کنیم) این کار دو پی آمد دارد یکی اینکه ولتاژ مورد نیاز را به مانمی دهد( ولتاژش کاهش میابد) و دوم اینکه به خود منبع تغذیه آسیب وارد میشود .

معمولاً ولتاژ منابع تغذیه را کمی بیشتر انتخاب میکنند که در حالت کار معمولی که جریان متوسطی از آن گرفته میشود ولتاژش به ولتاژ اصلی برسد مثلاً یک منبع تغذیه را که ما به عنوان منبع 12 ولتی خریداری میکنیم در حالتی که هیچ مصرف کننده ای به آن وصل نیست اگر با ولتمتر ولتاژش را اندازه گیری کنیم حدوداً 14 ولت را نشان میدهد .

چرا در حالتی که منبع به هیچ مصرف کننده ای وصل نیست مقاومت داخلی ولتاژ را افت نمیدهد ؟

چون که مقدار ولتاژی را که مقاومت داخلی افت میدهد به مقدار جریان عبوری از منبع تغذیه بستگی دارد که در این حالت چون جریان صفر است افت ولتاژی هم وجود ندارد.

نتیجه گیری کلی :

هر منبع تغذیه دو کمیت دارد ، یکی ولتاژ و دیگری قابلیت جریان دهی (حداکثر جریان مجاز) که بستگی به مقاومت داخلی اش دارد پس قدرت کلی منبع تغذیه به این دو کمیت وابسته است لذا برای تعیین قدرت یک منبع کمیت سومی نیز بوجود می آید که توان نام دارد و واحد آن وات (W) است که از حاصلضرب جریان و ولتاژ بدست می آید یعنی توان یک منبع 12 ولتی 2 آمپر  24=12*2  وات است که نشان دهنده قدرت آن میباشد .

هر چه توان یک منبع بیشتر باشد حجم و وزن آن نیز بیشتر میشود.