Sbírka řešených úloh

Charakteristiky zdrojů

Úloha číslo: 1633

V následujícím grafu jsou zakresleny zatěžovací charakteristiky šesti zdrojů napětí, konkrétně

a) NiFe akumulátoru s napětím přibližně $6{,}6\,\mathrm{V}$,

b) čerstvé ploché $4{,}5\,\mathrm{V}$ baterie

c) starší ploché $4{,}5\,\mathrm{V}$ baterie

d) výstupu ze školního transformátoru s označením $2\,\mathrm{V}$

e) usměrněného výstupu z transformátoru s označením $2\,\mathrm{V}$

f) ideálního zdroje napětí.

Při měření si laborant nepoznačil, která data odpovídají kterým zdrojům. Pomozte mu přiřadit průběhy 1 až 6 zdrojům a) až f).

• Teorie

  Ideální zdroj poskytuje napětí, které se nemění se zvětšováním odebíraného proudu. Ideálním zdrojům se mohou blížit tzv. tvrdé zdroje, jejichž vnitřní odpor a tedy i příslušný úbytek napětí je malý. K nim patří například olověný akumulátor – při startování automobilu musí dodávat velké proudy, dále výstupy z transformátoru apod.

  Naopak měkké zdroje mají vnitřní odpor větší, což znamená znatelnější úbytek napětí při zatížení. Mezi ně patří různé galvanické články, přičemž se stárnutím se stávají měkčími, tj. hůře „drží napětí“.

  Na téměř vybité baterii lze naměřit až její plné napětí, avšak při zatížení (např. žárovkou) napětí znatelně poklesne, někdy až k nule.

• Nápověda

  Nejprve si všímejte elektromotorických napětí a proveďte první rozřazení. Dále porovnávejte tvrdost zdrojů, tj. jak moc rychle napětí klesá.

• Řešení nápovědy

  Ideální zdroj s napětím $8\,\mathrm{V}$ dává toto napětí nezávisle na proudu. Tedy 1f.

  Akumulátoru s napětím přibližně $6{,}6\,\mathrm{V}$ odpovídá dle hodnoty elektromotorického napětí charakteristika 2. Proto 2a.

  Elektromotorická napětí kolem $4{,}5\,\mathrm{V}$ mají charaktetistiky 3 a 5. Charakteristika 3 klesá pomaleji, patří tedy čerstvé ploché baterii, zatímco 5 baterii starší. Tedy 3b a 5c.

  Na výstup z transformátoru a usměrněný výstup zbývají charakteristiky 4 a 6. Na usměrňovači dojde zřejmě k úbytku napětí a v počátku se projeví nelinearita plynoucí z voltampérové charakteristiky diod. Proto 4d a 6e.

• Odpověď

  Přiřazení zdrojů a jejich charakteristik

  • 1f,
  • 2a,
  • 3b,
  • 4d,
  • 5c,
  • 6e.