Электрическая нагрузка: определение и влияние на цепь.
Electrical load
Электрическая нагрузка: что это такое? Компонент цепи, потребляющий электроэнергию (приборы, освещение). Отличие от источника питания. Определение и применение.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Электрический компонент или часть цепи, потребляющая электрическую энергию.
Electrical component or portion of a circuit that consumes electric power
Электрическая нагрузка – это электрический компонент или часть цепи, потребляющая (активную) электрическую мощность, например, бытовые приборы и освещение в доме. Этот термин также может относиться к мощности, потребляемой цепью. Это противопоставляется источнику питания, такому как батарея или генератор, который предоставляет мощность. В электронике этот термин используется в более широком смысле для обозначения устройства, подключенного к источнику сигнала, независимо от того, потребляет оно мощность или нет. Если электрическая схема имеет выходной порт – пару контактов, генерирующих электрический сигнал – то схема, подключенная к этому порту (или её входное сопротивление), является нагрузкой. Например, если CD-плеер подключен к усилителю, CD-плеер является источником, а усилитель – нагрузкой. Нагрузка влияет на характеристики цепей в отношении выходного напряжения или тока, например, в датчиках, источниках напряжения и усилителях. Бытовые розетки служат простым примером: они обеспечивают питание при постоянном напряжении, а подключенные к сети электроприборы в совокупности составляют нагрузку. При включении мощного прибора сопротивление нагрузки резко уменьшается. Напряжение будет падать, если сопротивление нагрузки не намного выше сопротивления источника питания. Поэтому включение нагревательного прибора в быту может привести к заметному снижению яркости ламп накаливания.
An electrical load is an electrical component or portion of a circuit that consumes (active) electric power, such as electrical appliances and lights inside the home. The term may also refer to the power consumed by a circuit. This is opposed to a power supply source, such as a battery or generator, which provides power. The term is used more broadly in electronics for a device connected to a signal source, whether or not it consumes power. If an electric circuit has an output port, a pair of terminals that produces an electrical signal, the circuit connected to this terminal (or its input impedance) is the load. For example, if a CD player is connected to an amplifier, the CD player is the source, and the amplifier is the load. Load affects the performance of circuits with respect to output voltages or currents, such as in sensors, voltage sources, and amplifiers. Mains power outlets provide an easy example: they supply power at constant voltage, with electrical appliances connected to the power circuit collectively making up the load. When a high power appliance switches on, it dramatically reduces the load impedance. The voltages will drop if the load impedance is not much higher than the power supply impedance. Therefore, switching on a heating appliance in a domestic environment may cause incandescent lights to dim noticeably.
Более технический подход
При обсуждении влияния нагрузки на схему полезно игнорировать фактическую конструкцию схемы и рассматривать только эквивалент Тевенина. (Вместо этого можно использовать эквивалент Нортона, с теми же результатами.) Эквивалентная схема Тевенина выглядит следующим образом:
When discussing the effect of load on a circuit, it is helpful to disregard the circuit's actual design and consider only the Thévenin equivalent. (The Norton equivalent could be used instead, with the same results.) The Thévenin equivalent of a circuit looks like this:
При отсутствии нагрузки (разомкнутых выходных клеммах) всё напряжение источника падает на выходе; выходное напряжение равно . Однако, поведение схемы изменится при подключении нагрузки. Поэтому мы хотим игнорировать детали схемы нагрузки, как мы это делали для источника питания, и представить её в максимально упрощённом виде. Например, если мы используем входное сопротивление для представления нагрузки, полная схема будет выглядеть так:
With no load (open circuited terminals), all of falls across the output; the output voltage is However, the circuit will behave differently if a load is added. Therefore, we would like to ignore the details of the load circuit, as we did for the power supply, and represent it as simply as possible. For example, if we use an input resistance to represent the load, the complete circuit looks like this:
В то время как источник напряжения сам по себе представляет собой разомкнутую цепь, добавление нагрузки замыкает цепь и позволяет току течь. Этот ток вызывает падение напряжения на , поэтому напряжение на выходной клемме больше не равно . Выходное напряжение можно определить по правилу делителя напряжения:
Whereas the voltage source by itself was an open circuit, adding the load makes a closed circuit and allows charge to flow. This current places a voltage drop across , so the voltage at the output terminal is no longer The output voltage can be determined by the voltage division rule:
Если сопротивление источника не пренебрежимо мало по сравнению с импедансом нагрузки, выходное напряжение уменьшится. В этом примере используются простые резисторы, но аналогичные рассуждения применимы и к цепям переменного тока, содержащим резистивные, ёмкостные и индуктивные элементы.
If the source resistance is not negligibly small compared to the load impedance, the output voltage will fall. This illustration uses simple resistances, but a similar discussion can be applied in alternating current circuits using resistive, capacitive, and inductive elements.