Zdroje elektřiny se dělí na:
- zdroje napětí
- zdroje proudu
Zdroje napětí
V oblasti stejnosměrného napětí a proudu jsou to elektrické články fungující na principu chemických reakcí a tzv. zdroje stejnosměrného napětí, které se připojují do elektrické zásuvky a na výstupu dávají zmenšené napětí stálé polarity a velikosti.
Elektrické články a baterie jsou tyto:
-
- tužkové (nabíjecí 1,2 V a nenabíjecí 1,5 V)
(Bývají různých velikostí. Některé menší velikosti jsou mikrotužkové. Jsou i větší velikosti než tužkové.) - 3Voltové (Složené ze dvou 1,5Voltových článků v sérii)
- ploché (4,5Voltové) (Složené ze tří 1,5Voltových článků v sérii)
- 6Voltové
- 9Voltové (Hranaté) (Složené ze tří 3Voltových článků v sérii)
- knoflíkové (malé kovové kulaté. Různé velikosti a různá napětí. !!!Vždy je zde kladné napětí na větší kovové části!!!)
- tužkové (nabíjecí 1,2 V a nenabíjecí 1,5 V)
Možná jsou i jiné méně obvyklé druhy baterií.
Více jak 9Voltové bývají speciální velké speciálního tvaru. Třeba do auta nebo do nějakých přístrojů.
Při připojování zátěže (např. žárovky) k baterii je důležité nejen napětí, ale i max. proud, který je schopna dodat. Totiž úplně důležitý je výkon, nejen napětí. P=U×I. Každý zdroj má maximální jmenovitý proud, který je schopen dodat. Pokud byste připojili zátěž s tak malým odporem, že by musel procházet proud větší než maximální jmenovitý u zdroje, tak toto je vlastně zkrat.
Maximální proud procházející zdrojem napětí ovlivňuje tzv. vnitřní odpor zdroje. Ten je sice nepatrný. Při jeho měření ohmmetrem byste naměřili nulu. Ale je podstatný.
Představte si to takto:
Např. toto je reálný zdroj napětí:
A celé rozkreslené dopodrobna, by to byl v sérii ideální zdroj napětí s absolutně nulovým vnitřním odporem, což je celé to kulaté a nepatrný odpor(součástka), což je celé to hranaté (Ri)
Důležité!!!: Na ideálním zdroji napětí je konstantní napětí nehledě na jeho zátěži (tzn. nehledě na tom, jak velký odpor má spotřebič, který k němu připojíte), u reálného zdroje napětí to tak není.
U reálného zdroje: Čím menší odpor má spotřebič, tím poklesne na zdroji napětí více. Až spotřebič odpojíte, napětí opět stoupne.
Tomu, o kolik poklesne napětí při připojení zátěže, se říká tvrdost zdroje. Některé zdroje jsou tvrdší, tj. napětí na nich při připojení zátěže příliš nepoklesne. Mají velmi malý vnitřní odpor Ri. A některé jsou měkčí. tj. napětí na nich při připojení zátěže poklesne více. Mají větší Ri.
Funguje to takto:
Pokud připojíte jen a pouze voltmetr ke zdroji napětí, naměříte plné napětí zdroje:
A když tam paralelně s voltmetrem připojíte ještě nějakou zátěž, napětí se rozdělí mezi zátěž a Ri. Dokavad je tam pouze voltmetr, tak se napětí téměř nerozdělí, protože voltmetr má hodně velký vnitřní odpor.
Zde je to už rozdělené. Zde si všiměte, že voltmetr už vlastně neměří U na celém obvodu, ale pouze na zátěži (na žárovce).:
Nyní je tedy jasné, že čím bude menší Ri, tím se na něm usadí menší napětí a tím větší napětí bude na zátěži. A právě zdroji s menším Ri se říká tvrdší zdroj. A zdroji s větším Ri se říká měkčí zdroj.
Zdroje proudu
Jsou konstruovány elektronicky. Mají konstantní proud. Ideální zdroj proudu má teoreticky nekonečně velký Ri a dokáže dodat teoreticky nekonečně velké napětí. Skutečnost je ale jiná. Ri je pouze hodně velký. A jelikož je I procházející zdrojem konstantní při všech zátěžích, tak napětí mezi body A a B závisí na připojené zátěži. (Viz. obrázek dole.)
Pozn. Část pod odporem Ri je ideální zdroj napětí.
Pozn.: Zdroj proudu můžete zkonstruovat také prostým připojením rezistoru k zátěži, když je napájena zdrojem napětí.
Se spojováním zdrojů el. napětí je to takovéto:
Pokud spojíte více el. článků takto, že budete spojovat pouze plusy s minusama
je to sériové spojení a jejich napětí a vnitřní odpory se sčítají. Jelikož se ale sčítají vnitřní odpory, je celkový odpor celé sestavy zdrojů větší než odpor jakéhokoli samotného el. článku. Proud se tedy sériovým spojováním zmenšuje.
Pokud spojíte více el. článků paralelně, že spojíte všechny + a všechny -,
tak celkové napětí je rovno napětí článku s nejvyšším napětím a celkový maximální proud sestavy je roven součtu proudů jednotlivých článků.
Pokud byste v sériovém spojení některý článek zapojili obráceně,
tak, pokud by měl menší napětí než zbylé 2 dohromady, tak se jeho napětí odečítá od napětí zbylých dvou a mezi zelenými body bude jejich rozdíl. Na pravém + a na levém -. A pokud by měl větší napětí než zbylé 2 dohromady, tak by se naopak napětí zbylých 2 odečetlo od označeného článku. A v tom případě by také byl na zelených bodech rozdíl těchto napětí, akorát na levém zeleném bodě + a na pravém -.
Pokud byste spojili články paralelně a nespojili byste je všechny stejnými póly (tj. spojili byste je např. + s -), tak by se menší napětí jedné polarity odečítalo od většího napětí druhé polarity. Výsledek by byl jejich rozdíl. Plus by byl tam, kde by mělo plus větší napětí.
!!!Běžně se ale zapojuje pouze první ze čtyř způsobů.
Třetí se sériovým zapojením, ale obráceným jedním článkem se nezapojuje, protože kdyby na dvou článcích a zbylém jedném byl rozdíl napětí, tak by se přes zátěžový obvod začaly články navzájem nabíjet. A pokud byste nepoužili nabíjecí nebo pokud už by byly nabité, mohli by se poškodit. Obecně totiž v elektrotechnice platí pravidlo, že když připojíte článek ke svorkám dodávajícím stejnosměrné napětí kladným pólem článku ke kladnému pólu zdroje (svorce) a záporným k záporné svorce, začne jím procházet el. proud a začne se nabíjet.
Paralelně se články běžně nespojují ani souhlasnou ani nesouhlasnou polaritou. Souhlasnou také z toho důvodu, že by se mohly začít nabíjet. A nesouhlasnou také ne, protože by se začaly spíše naopak vybíjet, protože by navzájem uzavřely el. obvod. A ještě by tak vznikl zkrat.
Články se spojují běžně pouze sériově. Ale pozor! Pouze stejné jmenovité napětí a jmenovité proudy! Jiné napětí a proudy pouze v nouzových případech! Mohly by se také začít navzájem nabíjet nesouhlasnou polaritou nebo zničit!