Ideale Spannungs- und Stromquellen in Reihe

Question

Ideale Spannungs- und Stromquellen in Reihe

Physik
Stromquelle
Spannungsquelle
Schaltungsanalyse

Carter Nichols

Bestimmen Sie für die folgende Schaltung
a) den Strom I,
b) die Spannung $V_R$ und
c) die Spannung $V_o$ über die Stromquelle

Hinweis: VR sollte V tiefgestelltes R sein und der Fall ist der gleiche wie bei Vo.

Das obige Diagramm stammt aus einer Reihe von Vorlesungsnotizen und die begleitenden Fragen wurden nie im Unterricht behandelt. Ich sitze seit einiger Zeit mit dem Problem und komme nirgendwo hin.

KVL gibt

v_{Ö} - v_{R} - 24 v = Ö

$V_o - V_R -24V = o$ aber ab hier bin ich verloren.

Ich bin verwirrt darüber, wie die idealen Quellen mit dem Widerstand und miteinander interagieren. Die ideale Stromquelle erzeugt eine beliebige Spannung über sich selbst, um einen 2-mA-Ausgang aufrechtzuerhalten, aber ich bin mir nicht sicher, wie sich dies auf den Spannungsabfall am Widerstand oder den Strom auswirkt, der von der idealen Spannungsquelle benötigt wird, um 24 V aufrechtzuerhalten.

Verbale Kint

Um die Analyse zu erleichtern - wenn "Leichtigkeit" angesichts der Einfachheit der Schaltung akzeptabel ist - warum nicht eine Überlagerung anwenden? Berechnen Sie VR1, wenn die Stromquelle auf 0 A eingestellt ist (offener Stromkreis, kein Strom zirkuliert) und berechnen Sie VR2, wenn die 24-V-Quelle auf 0 V eingestellt ist (ersetzt durch einen Kurzschluss). Addieren Sie die beiden Ergebnisse und Sie haben VR, dann Vo. Sie werden sehen, dass sich der Widerstand zur 24-V-Quelle addiert, anstatt einen Spannungsabfall zu liefern. Oder, wenn Sie keine Überlagerung wünschen, beträgt der Abfall über dem Widerstand mit der gezeichneten Polarität R x 2 mA, da die Stromquelle den Strom in der Schaltung einprägt.

Antworten (2)

Ideale Spannungs- und Stromquellen in Reihe

Um die Analyse zu erleichtern - wenn "Leichtigkeit" angesichts der Einfachheit der Schaltung akzeptabel ist - warum nicht eine Überlagerung anwenden? Berechnen Sie VR1, wenn die Stromquelle auf 0 A eingestellt ist (offener Stromkreis, kein Strom zirkuliert) und berechnen Sie VR2, wenn die 24-V-Quelle auf 0 V eingestellt ist (ersetzt durch einen Kurzschluss). Addieren Sie die beiden Ergebnisse und Sie haben VR, dann Vo. Sie werden sehen, dass sich der Widerstand zur 24-V-Quelle addiert, anstatt einen Spannungsabfall zu liefern. Oder, wenn Sie keine Überlagerung wünschen, beträgt der Abfall über dem Widerstand mit der gezeichneten Polarität R x 2 mA, da die Stromquelle den Strom in der Schaltung einprägt.

Joren Väs · Answer 1

Die Stromquelle sagt uns, dass durch jedes Element in dieser Schleife ein Strom von 2 mA fließt, einschließlich des Widerstands. Das sagt uns das Ohmsche Gesetz

v_{R} = {ICH}_{R} \cdot R_{R} = 2 M A \cdot R_{R}

$V_{R} = I_{R}\cdot R_{R} = 2\ mA \cdot R_{R}$

Wie Sie sagten, gibt uns KVL das

\sum v_{ich} = 0 v

$\sum V_{i} = 0V$

\Leftrightarrow - v_{Ö} + v_{R} + v_{S} = 0 v

$\Leftrightarrow -V_{O} + V_{R} + V_{S} = 0V$

\Leftrightarrow - v_{Ö} + v_{R} + 24 v = 0 v

$\Leftrightarrow -V_{O} + V_{R} + 24V = 0V$ Wir können jetzt einfach die erste in die zweite einsetzen und nach auflösen

V_{O}

$V_{O}$ , und das gibt uns:

\Leftrightarrow - v_{Ö} + 2 M A \cdot R_{R} + 24 v = 0 v

$\Leftrightarrow -V_{O} + 2\ mA \cdot R_{R} + 24V = 0V$

\Leftrightarrow v_{Ö} = 24 v + 2 M A \cdot R_{R}

$\Leftrightarrow V_{O} = 24V + 2\ mA \cdot R_{R}$

Richard Thießen · Answer 2

Eine ideale Stromquelle ist insofern unelastisch, als dass sie immer den angegebenen Strom liefert. In dieser Schaltung bestimmt die Stromquelle den durch die Schleife fließenden Strom. Die Spannung über dem Widerstand kann nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden:

v_{R} = R \times (2 M A)

$V_R=R\times (2mA)$

Betrachten Sie die folgende Schaltung, die den umgekehrten Fall zeigt.

In diesem Fall bestimmt die Spannungsquelle die Spannung über dem Widerstand und die Stromquelle hat keine Wirkung.

In Summe:

Spannungsquellen stellen die Spannung zwischen zwei Knoten ein. Wenn zwei Spannungsquellen mit unterschiedlichen Spannungen parallel geschaltet würden, würde das Anlegen von KVL an die Schleife zu (Va)+(-Vb)=0einem Fehler führen.
Stromquellen stellen den durch sie fließenden Strom zwischen zwei Knoten ein. Wenn zwei Stromquellen mit unterschiedlichen Werten ohne andere Verbindungen zum mittleren Knoten in Reihe geschaltet würden, würde das Anwenden von KCL auf diesen Knoten zu (Ia)+(-Ib)=0einem Fehler führen.

Ideale Spannungs- und Stromquellen in Reihe

Carter Nichols

Verbale Kint

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Joren Väs

Richard Thießen

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