Gerilim kaynağı

Gerilim kaynağı, sabit bir voltaj sağlayan iki kutuplu araçtır. İdeal bir gerilim kaynağı yük direncinden ve çıkış akımından bağımsız olarak sabit voltaj sağlayabilir. Ancak, gerçek dünyada bir gerilim kaynağı sınırsız akımı temin edemez. Gerilim kaynağı bir iki yönlü akım kaynağıdır. Gerçek dünyada elektrik enerjisinin kaynakları olan piller jeneratörler ve güç sistemleri, ideal gerilim kaynaklarının birleştirilmesi olarak modellendirilebilir.

İdeal gerilim kaynakları genellikle gerçek elektrik devrelerinin incelenmesini kolaylaştıran matematiksel bir soyutlama olarak kullanılır. Eğer gerilim, bir ideal gerilim kaynağından çıkıyorsa, devrede herhangi bir değişkeni bağımsız bir şekilde belirtebilir, buna bağımsız gerilim kaynağı denir. Tersine, eğer bir gerilim kaynağından çıkan voltaj başka kaynaklar tarafından belirleniyorsa buna bağımlı, kontrollü güç kaynağı denir. Elektrik sistemlerindeki bir arıza incelenirken, birbirine bağlantılı bütün hatlara ideal bir (AC) gerilim kaynağı bağlayarak ve eş bir empedans sağlanarak kontrol edilebilir.

İdeal bir gerilim kaynağının iç direnci sıfırdır; her türlü akımı sağlayabilir ve emebilir. İdeal bir güç kaynağı kullanılıyorsa, akım tam anlamıyla dış devre tarafından belirlenir. Açık bir devreye bağlandığında sıfır akım ve sıfır güç vardır. Bir yük direnci bağlandığında ve sıfıra yaklaşırken, kaynak üzerinde akım sonsuza yaklaşır. Böylece ideal bir gerilim kaynağı sınırsız güç kaynağı olabilir. Gerçek dünyada ideal güç kaynağı yoktur. Hepsinde sıfırdan farklı olmak üzere bir iç direnç vardır, yani hiçbiri sonsuz akım sağlayamaz.

Birçok elektrik enerjisi kaynağı gerilim kaynağı olarak modellendirilir. İdeal gerilim kaynağı açık bir devreye bağlandıysa, enerji sağlayamaz ama bir yük direnci bağlandığında ve sıfıra yaklaşırken, kaynak üzerinde akım sonsuza yaklaşır. Kuramsal kaynaklarda çıkış empedansı sıfır ohm olacaktır. Gerçek dünyada bu sıfıra yakındır ama her zaman sıfırdan farklıdır. Buna ters olarak, kaynak uçlara bağlı yük yeterince düşük empedansa sahipken, akım kaynakları sabit akım sağlarlar. İdeal akım kaynakları, yük direnci sonsuza yaklaşırken hiç enerji sağlayamaz. İdeal bir akım kaynağı kaynakla paralel olarak sonsuz çıkış empedansına sahiptir. Gerçek dünyada akım kaynakları çok yüksek ama sonlu bir çıkış empedansına sahiptir. Gerçek dünyada ideal kaynaklar olmadığı için akım kaynakları gerilim kaynakları olarak kabul edilebilir. Gerilim ve akım kaynakları bir birlerine dönüştürülecekleri için bazen çift olarak kabul edilir.