مصدر الجهد

مصدر الجهد هو جهاز ثنائي الأطراف قادر على الحفاظ على جهد ثابت . ^{[ 1 ]} يمكن لمصدر الجهد المثالي الحفاظ على الجهد الثابت بغض النظر عن مقاومة الحمل أو تيار الخرج . مع ذلك، لا يمكن لمصدر الجهد في الواقع العملي توفير تيار غير محدود.

مصدر الجهد هو نظير مصدر التيار . يمكن نمذجة مصادر الطاقة الكهربائية في العالم الحقيقي، مثل البطاريات والمولدات ، لأغراض التحليل كمزيج من مصدر جهد مثالي ومجموعات إضافية من عناصر المعاوقة .

مصدر الجهد المثالي هو جهاز ثنائي الأطراف يحافظ على فرق جهد ثابت بين طرفيه. يُستخدم غالبًا كنموذج رياضي يُبسط تحليل الدوائر الكهربائية الحقيقية. إذا أمكن تحديد الجهد عبر مصدر جهد مثالي بشكل مستقل عن أي متغير آخر في الدائرة، يُسمى مصدر جهد مستقل . في المقابل، إذا كان الجهد عبر مصدر جهد مثالي مُحددًا بواسطة جهد أو تيار آخر في الدائرة، يُسمى مصدر جهد تابع أو مُتحكم به . ^{[ 2 ]} يتضمن النموذج الرياضي للمضخم مصادر جهد تابعة، حيث تُحدد قيمتها بعلاقة ثابتة مع إشارة دخل، على سبيل المثال. ^{[ 3 ]} في تحليل الأعطال في أنظمة الطاقة الكهربائية ، يمكن استبدال شبكة المصادر وخطوط النقل المترابطة بمصدر جهد مثالي (تيار متردد) ومعاوقة مكافئة واحدة.

مصدر جهد مثالي	مصدر تيار مثالي
مصدر جهد متحكم به	مصدر تيار متحكم به
بطارية من الخلايا	خلية واحدة

الرموز المستخدمة للمصادر

المقاومة الداخلية لمصدر الجهد المثالي تساوي صفرًا؛ فهو قادر على تزويد أو امتصاص أي مقدار من التيار. يتحدد التيار المار في مصدر الجهد المثالي كليًا بالدائرة الخارجية. عند توصيله بدائرة مفتوحة، يكون التيار صفرًا، وبالتالي تكون القدرة صفرًا. عند توصيله بمقاومة حمل ، يقترب التيار المار في المصدر من اللانهاية مع اقتراب مقاومة الحمل من الصفر (دائرة قصر). لذا، يمكن لمصدر الجهد المثالي تزويد قدرة غير محدودة.

إذا تم توصيل مصدرين مثاليين مستقلين للجهد على التوازي مباشرة ، فلا بد أن يكون لهما نفس الجهد تمامًا؛ وإلا فإن ذلك يُنشئ مغالطة منطقية، على غرار كتابة المعادلة${\displaystyle 1=2}$.

إذا تم توصيل مصدرين مثاليين مستقلين للجهد على التوازي عبر مقاومة، فإن المصدر ذو الجهد الأقل يصبح مستهلكًا للطاقة. أما إذا تساوى جهد المصدرين، فإن التيار يكون صفرًا، وبالتالي تكون القدرة صفرًا.

تتشارك مصادر الجهد الموصولة على التوازي في حمل التيار: إذا تم توصيل مصدر جهد مطابق تمامًا بالتوازي مع المصدر الأصلي، فإن أيًا منهما سيوفر نصف التيار الكهربائي الذي يوفره مصدر الجهد الأصلي. أما بالنسبة لبقية الدائرة، فلا يتغير شيء: يوفر هذان المصدران معًا نفس الجهد ونفس التيار الذي يوفره المصدر الأصلي وحده.

لا يوجد مصدر جهد حقيقي مثالي؛ فجميعها تمتلك مقاومة داخلية فعّالة غير صفرية، ولا يمكن لأي منها توفير تيار غير محدود. ومع ذلك، يمكن نمذجة المقاومة الداخلية لمصدر الجهد الحقيقي بفعالية في تحليل الدوائر الخطية من خلال دمج مقاومة غير صفرية على التوالي مع مصدر جهد مثالي ( دائرة مكافئة لثيفينين ).

تُصمَّم معظم مصادر الطاقة الكهربائية ( الشبكة الكهربائية الرئيسية ، البطارية ) كمصادر جهد. لا يُولِّد مصدر الجهد المثالي أي طاقة عند توصيله بدائرة مفتوحة (أي بمقاومة لا نهائية )، ولكنه يقترب من طاقة وتيار لا نهائيين عندما تقترب مقاومة الحمل من الصفر ( دائرة قصر ). في هذه الحالة، يكون للجهاز النظري مقاومة خرج صفرية موصولة على التوالي مع المصدر. أما مصدر الجهد في الواقع العملي، فيمتلك مقاومة داخلية ومقاومة خرج منخفضتين جدًا، ولكنهما غير صفريتين ، وغالبًا ما تكونان أقل بكثير من 1 أوم.

على النقيض، يوفر مصدر التيار تيارًا ثابتًا طالما أن مقاومة الحمل المتصل بأطراف المصدر منخفضة بما يكفي. لا يوفر مصدر التيار المثالي أي طاقة في حالة قصر الدائرة، ويقترب من طاقة وجهد لانهائيين عندما تقترب مقاومة الحمل من اللانهاية (دائرة مفتوحة). يتميز مصدر التيار المثالي بمقاومة خرج لانهائية موصولة بالتوازي مع المصدر. أما مصدر التيار في الواقع العملي، فيتميز بمقاومة خرج عالية جدًا ولكنها محدودة . في حالة مصادر التيار الترانزستورية ، تكون المقاومة النموذجية بضعة ميغا أوم (عند الترددات المنخفضة).

بما أنه لا توجد مصادر مثالية من أي نوع (جميع الأمثلة الواقعية لها معاوقة مصدر محدودة وغير صفرية)، يمكن اعتبار أي مصدر تيار مصدر جهد بنفس معاوقة المصدر ، والعكس صحيح. يُقال أحيانًا أن مصادر الجهد ومصادر التيار متقابلة، ويمكن تحويل أي مصدر غير مثالي من أحدهما إلى الآخر بتطبيق نظرية نورتون أو نظرية ثيفينين .

• مصدر تابع
• مرجع جهد فجوة النطاق
• مقسم الجهد
• مرجع الجهد
• منظم الجهد