Zdroje pre zariadenia spotrebnej elektroniky

Elektrický zdroj je súhrnný názov pre elektrické zariadenia, medzi ktorých dvoma rozličnými časťami (pólmi) je aj po pripojení elektrického obvodu (tzv. záťaže) udržovaný rozdiel elektrických potenciálov alebo napätia, pričom dodávajú do obvodu elektrický prúd. Ide tým vlastne o zdroj elektrickej energie.

Významy pojmu elektrický zdroj

Pojem elektrický zdroj sa používa v niekoľkých súvislostiach:

Elektrický zdroj ako abstraktný pojem

Pre účely modelovania (výpočtu vlastností) reálnych elektrických obvodov sa v teoretickej elektrotechnike používajú zjednodušené, abstraktné modely prvkov obvodu. Pre elektrický zdroj sa používajú dva abstraktné modely:

Bližšie skutočným elektrickým zdrojom je model tzv. reálneho zdroja napätia (prúdu), ktorý pozostáva z ideálneho zdroja napätia (prúdu) so sériovo (paralelne) zapojeným rezistorom, ktorý predstavuje tzv. vnútorný odpor zdroja. Takýto reálny zdroj napätia (prúdu) je možné na základe Theveninovej (Nortonovej) teorémy konvertovať na reálny zdroj prúdu (napätia).

Ani tento model však nie je dokonalou reprezentáciou skutočných elektrických zdrojov, ktoré vykazujú napr. periodickú a neperiodickú premenlivosť výstupného napätia v čase, teplotné závislosti, nelineárnu zaťažovaciu charakteristiku apod.

Reálne elektrické zdroje

V praxi má prevažná väčšina reálnych elektrických zdrojov, t. j. zariadení na premenu energie na elektrickú, charakter bližší napäťovému zdroju (t. j. majú relatívne malý vnútorný odpor); preto elektrický zdroj nazývame aj zdroj elektrického napätia. Póly sú vyvedené na povrch zdroja a upravené na praktické použitie; volajú sa svorky zdroja. Keď elektrický obvod nie je pripojený na zdroj, obvodom prúd neprechádza.

Vznik napätia v zdroji

Medzi svorkami zdroja vznikne napätie, ak jedna svorka bude obsahovať menej voľných elektrónov (kladný pól) ako druhá svorka (záporný pól). Preto vnútri zdroja pôsobia sily, ktoré odvádzajú z kladnej svorky voľné ióny, alebo zo zápornej svorky kladné ióny. Tieto sily prekonávajú elektrostatické sily utvoreného elektrického poľa medzi nabitými svorkami. Vnútri zdroja napätia teda musia pôsobiť neelektrostatické sily.

Udržovanie napätia v zdroji (regenerácia)

Pripojením kovového vodiča na elektricky nabité svorky vzniká vo vodiči elektrické pole, ktoré spôsobuje usporiadaný pohyb voľných elektrónov vo vodiči od prvej svorky k druhej. Na svorkách sa následne začne zmenšovať počet prebytočných nábojov. Tým sa zoslabí elektrické pole vnútri zdroja, takže sa poruší rovnosť veľkosti elektrostatických síl. V dôsledku toho, že na okamih prevládajú neelektrostatické sily, začne vnútri zdroja prebiehať taký pohyb voľných častíc s nábojom, ktorý obnovuje elektrické náboje na svorkách zdroja. Tak sa v uzavretom elektrickom obvode trvalo udržiava elektrický prúd.

Vybitie zdroja

Usporiadaný pohyb nabitých častíc vnútri zdroja sa končí, ak sa veľkosť elektrostatických a neelektrostatických síl rovná. Zdroj bez pripojeného obvodu na svorky je v rovnovážnom stave a medzi jeho svorkami je trvalé napätie, ktoré sa rovná rozdielu elektrických potenciálov svoriek.

Typy zdrojov napätia

V rozličných zdrojoch napätia vznikajú rôzne druhy neelektrostatických síl. Tieto zdroje napätia vo vodiči vyvolávajú jednosmerný elektrický prúd.