Відмінністю реальних джерел енергії від ідеальних є перш за все наявність в них внутрішнього опору, обумовленого їх конструкцією і фізичними процесами, що відбуваються в них.
Внутрішній опір реального активного елементу Rвн обмежує потужність, що віддається джерелом в електричний ланцюг. У зв'язку з цим реальне джерело енергії може бути представлений як модель, утворена з ідеального джерела енергії та ідеального резистора (опору), тобто у вигляді послідовної або паралельної схем заміщення, відповідно з ідеалізованим джерелом напруги (рис. 1.17, а) або ідеалізованим джерелом струму
Мал. 1.17. Реальні джерела напруги і струму:
а - послідовна схема заміщення:
б - паралельна схема заміщення.
У паралельній схемі заміщення (рис. 1.17, б) для того, що б напругу на її вихідних затискачах дорівнювало u (t), необхідно вибирати величину i (t) = e (t) / Rвн.
На рис. 1.18 представлений реальний джерело напруги у вигляді послідовної схеми заміщення з ідеальним джерелом напруги c внутрішнім опором і підключеної до затискачів джерела опору навантаження RН. на якому виникає напруга.
Мал. 1.18. Умовне графічне зображення реального джерела напруги з навантаженням RН
Основною характеристикою моделі реального джерела напруги є його вольт-амперна характеристика (ВАХ), тобто залежність струму через джерело від напруги на його затисках, яка є функцією зміни опору навантаження. На рис. 1.19 показана ВАХ реального джерела постійної напруги.
Мал. 1.19. ВАХ реального джерела напруги
ВАХ реального джерела напруги (рис. 1.19) являє собою пряму лінію, у якій точка 1 з координатами (0,) виходить при. коли. а точка 2 з координатами (0,) утворюється при. коли. Пунктирною лінією на рис. 1.19 показана вольт-амперна характеристика ідеального джерела напруги з внутрішнім опором = = 0.
При розрахунках схем, при необхідності, здійснюють еквівалентний перехід від послідовної схеми заміщення джерела енергії до паралельної і навпаки, що дозволяє спростити розрахунки електричних ланцюгів. Так, наприклад, якщо при послідовному з'єднанні двох джерел енергії загальну напругу дорівнює сумі їх напруг, і також підсумовуються величини їх внутрішніх опорів, то при паралельному з'єднанні двох джерел, для визначення результуючого напруги, необхідно здійснити відповідні розрахунки. Їх можна зробити на основі вищезазначених схем заміщення реальних джерел енергії.
На рис. 1.20 представлена схема паралельного з'єднання двох реальних джерел енергії постійної напруги і нехай потрібно визначити напругу на затискачах їх сполуки.
Мал. 1.20. Схема паралельного з'єднання джерел напруги
Для визначення напруги Е1,2 здійснимо еквівалентний перехід від послідовної схеми заміщення джерел енергії до паралельної (рис. 1.21).
Мал. 1.21. Схема з'єднання джерел у вигляді паралельної схеми їх заміщення
Подальше перетворення ланцюга (рис. 1.21) призводить до схеми, показаної на рис. 1.22.
Мал. 1.22. Перетворення в схемі з'єднання джерел енергії по рис. 1.21
Тоді, з урахуванням перетворень (рис. 1.22) напруга на еквівалентному опорі Rекв можна визначити як
Отримана формула (1.22) показує, що при паралельному з'єднанні джерел їх загальну напругу визначається як величина, що залежить не тільки від їх напружений, а й від їх внутрішніх опорів.
Так, якщо у джерел енергії (ріс.1.22) R1 = R2 = R. то формула (1.22) спрощується і буде мати вигляд
На практиці схему заміщення (послідовну або паралельну) вибирають виходячи з технічних характеристик джерела енергії, і перш за все величини його внутрішнього опору. Так, потужний автомобільний акумулятор з дуже маленьким внутрішнім опором наближається до послідовної схемою заміщення з ідеальним джерелом напруги і опором Rвн. Джерело живлення переносних радіоприймачів (батарейку) з великим внутрішнім опором найкраще представити у вигляді паралельної схеми заміщення з джерелом струму. При необхідності, на практиці реальне джерело струму отримують з реального джерела напруги з малим внутрішнім опором Rе. підключаючи послідовно до затискачів джерела великий опір Rвн (рис. 1.23).
Мал. 1.23. Схема реального джерела струму
Якщо в схемі (рис. 1.23) виконується умова, що Rвн >> Rн,
то при зміні Rн від нуля до деякого значення струм i (t) в електричному ланцюзі буде змінюватися в невеликих межах і не буде залежати від напруги uRн (t) на затискачах Rн.