Quelle est exactement une source de courant?

Ce que j'ai compris de la définition des sources de courant, c’est qu’il s’agit d’une source fournissant un courant constant dans une charge, quelles que soient les modifications apportées aux autres paramètres (comme les résistances, par exemple) dans le circuit. Ai-je raison?

Si j'ai raison, quel est un exemple de source de courant utilisée dans un circuit pratique?

Wikipedia a donné l'exemple d'un générateur Van de Graaff comme source de courant constant. (Je n'ai pas lu l'article, car il y avait une note indiquant que l'article semblait se contredire. Je ne voulais pas être dérouté.)

Je peux penser aux sources de tension - par exemple une batterie qui a une différence de potentiel constante aux extrémités, quels que soient les changements dans le circuit auquel elle est connectée, mais je ne peux pas penser à une source de courant. Tout exemple auquel je peux penser implique un changement de courant lorsque les résistances sont modifiées.

Une source de courant est le double d'une source de tension. Une source de tension idéale a une impédance de sortie égale à zéro, de sorte que la tension ne chute pas sous la charge. Il ne devrait pas être court-circuité, car en théorie, il y aurait un courant infini.
Une source de courant idéale a une impédance de sortie infinie. Cela signifie que l'impédance de la charge est négligeable et n'influencera pas le courant qui circule. Comme les sources de tension ne doivent pas être court-circuitées, les sources de courant ne doivent pas être laissées ouvertes. Une source de courant ouverte tentera toujours de générer le courant défini et la source de courant théorique ira à une tension infinie.

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Ici, vous pouvez lire l'impédance comme résistance. Si la source de courant avait une résistance limitée, des changements de charge modifieraient le courant, car la résistance totale changerait. Tu ne veux pas ça. Donc, si la résistance de la source de courant est infinie, la charge peut être ignorée et la résistance reste toujours la même (infinie). Par conséquent, le courant le sera aussi.

Une source de courant pratique peut être construite comme suit:

Une diode a la même chute de tension que la jonction base-émetteur, de sorte que l'autre diode règle l'émetteur du transistor à environ 0,7V. Une tension fixe aux bornes d'une résistance fixe donne un courant d'émetteur fixe, qui est à peu près identique au courant du collecteur si du transistor est suffisamment élevé. (À proprement parler, il s'agit d'un puits de courant plutôt que d'une source de courant, mais le principe reste le même.) $H_{FE}$

Un autre

récepteur de courant utilise un opamp comme élément de contrôle: la principale chose que vous devez savoir sur les opamps dans cette configuration est qu'ils essaieront de maintenir la tension égale sur les deux entrées. Supposons donc que vous définissez sur 1V, puis l’opérateur essaiera de créer également l’ entrée 1V. Cela se fait en insérant du courant dans la base du transistor. Cela provoquera un courant dans la charge qui est (presque) égal à . Et est constant pour obtenir le 1V sur , selon la loi d'Ohm: I L O A D I S E T I S E T R S E $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$

$I_{SET} = \dfrac{V_{SET}}{R_{SET}}$

Puisque et sont constants, il en sera de même pour . CQFD R S E T I S E $V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Après avoir lu vos commentaires, je vais apporter une réponse un peu différente à cette question.

Quelle est exactement une source de courant? Ce n'est rien, ou pour le dire un peu mieux, c'est juste un modèle mathématique. Celui que vous décrivez n'existe pas, tout comme une source de tension n'existe pas.

Je pense que le problème principal est couvert par cette déclaration: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected toqui est incorrecte. Que ce soit le comportement de la batterie idéale qui soit réel comme source de courant idéale et, tout comme une source de courant idéale, il n’existe pas. La sortie (et l'état interne) de chaque batterie réelle est affectée par le circuit auquel elle est connectée.

Alors, pourquoi avons-nous des sources de tension et de courant? Bien, l’idée est que le travail de l’ingénieur consiste à construire un appareil qui fonctionne assez bien et qui permette de comprendre parfaitement à quel point chaque composant utilisé dans l’appareil n’est pas nécessaire. C'est pourquoi nous avons des choses telles que des sources de courant et de tension idéales.

$100 \mbox{ } k\Omega$résistance à la batterie. Sa tension est restée égale à 8,4 V et je pourrais peut-être en conclure que la batterie est bien une source de tension idéale puisque je lui ai connecté la charge, mais que sa tension n’a pas changé. Ensuite, j'ai pris un moteur électrique que j'ai et l'ai connecté à la batterie et mesuré à nouveau la tension de la batterie. Cette fois, il était de 8,2 V. Il est clair que le moteur a affecté la batterie et que ce n’est plus une source de tension idéale, même si c’est la même batterie qu’auparavant. Donc, j'ai débranché le moteur et connecté la résistance encore et encore la tension à la batterie était de 8,4 V.

Alors qu'est-ce qui se passe ici? La batterie est-elle une source de tension idéale ou non? Eh bien, nous savons que ce n’est pas parce que je l’ai dit au début de la réponse, mais j’expliquerai pourquoi il semble parfois que c’est le cas et parfois il semble que ce n’est pas le cas. Comme je l'ai dit, la source de tension est un modèle mathématique. Lorsque le circuit externe n'a pas un impact important sur le fonctionnement de la batterie, je peux l'utiliser quand le circuit externe a un impact important sur la batterie. Je ne peux pas l'utiliser. Nous utilisons donc un modèle simple pour représenter le comportement d'un circuit réel. Un autre modèle consisterait à utiliser une source de tension idéale avec une résistance en série à la sortie. Lorsque je connecte une charge externe à ce circuit, une certaine tension tombe sur la résistance interne et la résistance externe voit une tension inférieure à la sortie. Cela me permet une nouvelle fois d'utiliser la source de tension idéale pour représenter la batterie et, comme j'utilise la résistance interne en même temps que la source de tension idéale, la sortie représentera plus fidèlement le comportement d'une batterie réelle. Si je voulais plus de précision, je pourrais décider d'utiliser un modèle plus complexe et obtenir des résultats plus précis.

Un point important de l'électrotechnique est de savoir quand utiliser le bon modèle pour représenter un composant de circuit extrêmement complexe (et même la simple résistance, analysée en détail, est un chef-d'œuvre de la science moderne). Mais pour pouvoir le faire, nous commençons par des circuits simples afin de savoir comment fonctionnent les modèles mathématiques les plus simples.

Lorsque nous commençons des analyses de composants de circuit plus complexes, comme un transistor ou une diode par exemple, nous les décomposons en un circuit simple constitué d'éléments tels que des résistances et des sources de courant et de tension idéales. Cela nous permettra de simplifier le comportement de composants plus complexes et d’éviter d’analyser en détail son fonctionnement, si le modèle simple suffit à nos besoins.

Complètement, la même histoire fonctionne pour les sources actuelles, mais j’ai décidé de ne pas la raconter ici car, comme vous pouvez le constater dans les autres réponses, les circuits qui peuvent être modélisés comme des sources de courant idéales sont trop compliqués à comprendre pour le moment.

Donc, pour résumer: il n’existe aucun objet de la vie réelle qui puisse être utilisé pour représenter des sources de tension et de courant idéales, mais certains objets peuvent être (dans certains cas, assez proches) représentés par des sources de tension et de courant idéales. La meilleure chose à faire à présent est de mémoriser correctement les définitions des sources de tension et de courant idéales et de ne pas les confondre avec des objets réels. De cette façon, vous ne serez pas surpris si une batterie ne fournit pas sa tension nominale ou si un circuit appelé source de courant idéale commence à fumer à un moment donné, alors qu'il devrait être totalement à l'abri des modifications externes du circuit.

En guise de remarque, voyez ce qu'il advient de la source de tension idéale lorsque ses sorties sont en court-circuit et de la source de courant idéale lorsque ses sorties sont ouvertes. Et que se passe-t-il lorsque vous mettez une batterie en court-circuit et pourquoi toutes les batteries ont l’avertissement de ne pas mettre en court-circuit les broches de sortie?

Peut-être que cette réponse aidera. Je dis à peu près la même chose qu'AndrejaKo, mais mon message sera plus court.

Tout comme les sources de tension, les sources de courant ne sont qu'une construction théorique. Une batterie peut être une approximation proche d'une source de tension, mais ce n'est pas exact.

Cependant, contrairement aux sources de tension, qui sont approximées par les piles, il n’existe pas de composant simple qui se rapproche particulièrement bien d’une source de courant générale. Cela ne signifie pas pour autant que le concept ne soit pas utile, car de nombreux circuits du monde réel peuvent être modélisés à l'aide de ce concept.

J'ai vu des blocs d'alimentation de laboratoire dotés de deux boutons, l'un ajustant la tension, l'autre réglant le courant. Pour utiliser ces alimentations comme source de tension, il vous suffit de régler le courant au maximum et de sélectionner la tension souhaitée. Tant que le circuit n'exige pas plus que le courant maximum, l'alimentation fournira la tension que vous aurez choisie. Pour l'utiliser comme source de courant, réglez la tension au maximum et définissez le courant souhaité. L'alimentation fournira ce courant dans la mesure où cela ne nécessitera pas une tension supérieure au maximum.

Si cela vous aide à comprendre:

Une source de courant est un peu comme une batterie qui ajusterait sa propre tension pour s'assurer que le courant qui la traverse est la valeur que vous choisissez.

Par exemple, si vous avez une source de courant de 1A et que vous connectez une résistance de 10 ohms, la source ajustera sa tension de sortie à 10 volts, ce qui garantira que 1 ampère traverse la résistance.

Cela revient à dire qu’une source de tension fournira le courant nécessaire pour que sa tension reste constante.

Ainsi, une source de courant fournira la tension nécessaire pour que son courant reste constant.

C’est une explication simpliste, mais j’ai le sentiment qu’elle réussit.

Une source de courant est un circuit qui a une résistance de sortie idéalement infinie . comme vous l'avez dit, cela donne (si possible) le même courant, peu importe à quoi il est connecté.

Le concept est vraiment simple: si vous le mettez dans une branche de circuit, vous saurez que le courant y sera celui-là; mais, vous ne pouvez pas connaître la tension sur cette source à moins de la calculer en déduisant la chute sur les autres composants.

Regardez cette simulation pour mieux comprendre le concept. Allumez et éteignez les commutateurs et voyez le courant sortir de la source.

Une source de courant peut être réalisée avec un miroir de courant , où deux transistors BJT sont polarisés avec la même tension base-émetteur pour donner le même (bien, presque, la différence est deux courants de base) au courant de collecteur. Ensuite, une jambe du miroir est polarisée avec une charge fixe (souvent une résistance) pour régler le courant, puis l'autre le répliquera.

Ce schéma peut être amélioré avec une connexion cascode (utilisant des transistors à base commune pour augmenter la résistance de sortie) ou d'autres astuces, utilisant souvent le retour.

Les sources de courant sont largement utilisées dans les amplificateurs à fonctionnement, où les niveaux de gain doivent être polarisés avec des courants précis pour fournir un gain équilibré et supérieur.

Les panneaux solaires agissent comme source de courant dans une partie de leur région d'exploitation. Regardez ces caractéristiques:

Si vous connectez une résistance de 36 mΩ au panneau, 2,75 A traversera la résistance, ce qui produira une chute de tension de 0,1 V. Si vous augmentez maintenant la résistance à 150 mΩ, le courant restera constant à 2,75 A et la chute de tension à travers la résistance augmentera à environ 0,4V.

Si vous continuez à augmenter la résistance, le courant finira par chuter. C'est parce que ce n'est pas une source de courant idéale. Il agit uniquement dans la plage 0–0,4V.

Il existe des sources d'alimentation linéaires et commutées pouvant agir en tant que sources de courant. Une méthode consiste à prendre une source de tension et à la réguler pour "compenser" les surintensités à l'aide de la rétroaction. c'est ce qu'on appelle le mode actuel.

Il existe cependant certains convertisseurs qui agissent naturellement en tant que sources actuelles, ayant le nom théorique de Gyrators . ce sont des sources de courant dépendantes de la tension.

Un article lié à de telles sources (Mon article): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf