10. . Робота джерела в режимі генератора й споживача

10. Робота джерела в режимі генератора й споживача
Розглянемо електричне коло (мал. 4), що складається з одного замкненого
контуру (приклад – заряджання автомобільної акумуляторної батареї E2 від
генератора E1).


Мал. 4. Схема електричного ланцюга із двома джерелами енергії


За другим законом Кірхгофа, прийнявши напрямок обходу контуру за
годинниковою стрілкою, можна записати


Звідси


З останньої формули видно, що напрямок струму збігається з напрямком
більшої ЕРС. Якщо ЕРС рівні ( E1 =E2  ), то струм у ланцюзі дорівнює нулю.
Припустимо, що E 1>E 2  . Тоді напрямок струму збігається з напрямком
ЕРС E1, а ЕРС E2 спрямована зустрічно струму, тому вона називається проти
ЕРС.
Помножимо всі члени рівності (9) на I:


і перенесемо вираження E I 2 в праву частину, тоді


Ліва частина отриманої рівності являє собою потужність, що розвивається джерелом E1, права - потужності споживання різними елементами
схеми: I R 2 - потужність навантаження, I r 2 01, I r 2 02 - потужність теплових втрат у джерелах E1 і E2 , E I 2 - потужність споживання енергії джерелом E2 .
Знак потужності E2 збігається зі знаками потужностей теплових втрат і
потужності, що витрачається в опорі навантаження, тому джерело E2 не
генерує енергію, а споживає її, тобто працює в режимі споживача. Уся
потужність, споживана ланцюгом, виробляється єдиним джерелом E1, яке
працює в режимі генератора.
Визначимо напругу на затискачах джерел, що працюють у режимі
генератора й споживача.
Якщо джерело працює в режимі генератора, те, відповідно до закону Ома
для замкненого ланцюга, напруга на його затискачах менше ЕРС на величину
спадання напруги на внутрішньому опорі, тобто


Для визначення напруги UCD на затискачах джерела E2 , що працює в
режимі споживача, запишемо вираження для потужності, що розвивається на
ділянці CD


Отже, напруга на затискачах джерела, що працює в режимі споживача,
більше його ЕРС на величину спадання напруги на внутрішньому опорі.
Таким чином, джерело може працювати як у режимі генератора, так і
споживача. У першому випадку напруга на його затискачах менше ЕРС, а
напрямок струму збігається з напрямком ЕРС, у другому - напруга на
затискачах більше ЕРС, а напрямок струму протилежно напрямку ЕРС.