Číslicové systémy
Zdroje napětí a proudu pro různé fyzikální děje

V teorii elektrických obvodů je obvyklé pracovat s ideálními zdroji napětí a proudu, méně obvyklé to je již u tepelných a hydraulických soustav, takže si mnohdy neuvědomíme rozdíl a můžeme chybně odhadnout strukturu modelu.

Pro ideální zdroj napětí (konstantního stejnosměrného) platí, že poskytuje stále stejnou úroveň napětí, nezávisle na tom, jak je zatěžován (jaký proud jím protéká) – teoreticky má nulový vnitřní odpor. Většina napájecích zdrojů, se kterými se setkáváme v praxi, mají charakter zdrojů napětí (stejnosměrného či střídavého). Některé se ideálnímu zdroji blíží více (např. elektrorozvodná síť, olověné akumulátory), některé se mu dost vzdalují (suché články, malé akumulátory a transformátory).

Obr. 8.9: Hydraulická analogie zdroje napětí

V hydraulických soustavách odpovídá napětí tlak nebo rozdíl tlaků. Zdroji napětí tedy odpovídá zdroj konstantního tlaku, který není (viditelně) ovlivňován spotřebou. Obvykle je realizovaný jako velká nádrž s kapalinou (bazén, vodojem, případně jezero nebo oceán), ale taky vodárenský rozvod, případně s redukčním ventilem.

V tepelné technice odpovídá napětí teplota nebo teplotní spád. Napěťovému zdroji odpovídá velkokapacitní zdroj tepla nebo chladu, např. velká vodní nádrž s akumulovaným teplem či chladem, bojler, blok zdiva, zeminy, potok nebo řeka, jezero, ale i vstup do otopného systému s kvalitní regulací a dostatečným dimenzováním zdrojů (kotel, předávací stanice).

Ideální zdroj proudu (konstantního, stejnosměrného) je schopen do elektrického obvodu „protlačit“ proud zadané hodnoty nezávisle na zatížení, úbytcích napětí a teplotě spotřebičů. Jednou z možností, jak jej realizovat, je zapojit zdroj dostatečně vysokého napětí do série s dostatečně velkým rezistorem.

Obr. 8.10: Jedna z možností, jak realizovat zdroj proudu „přijatelné kvality“

V hydraulických soustavách odpovídá zdroji elektrického proudu průtok kapaliny, jehož hodnota není ovlivňována spotřebou, například při napouštění nádrže z vodovodního potrubí o dostatečném tlaku nebo bez interakce se vstupující kapalinou (např. napouštění trubkou shora).

V tepelné technice je analogií k elektrickému proudu tepelný tok, nezávislý na teplotě vyhřívaného objektu. Proudovému zdroji odpovídá například topné těleso, ponorný vařič nebo přímotopný spotřebič bez regulace a tepelných ochran. Takový zdroj, není-li ochlazován, může dosáhnout velmi vysoké teploty (např. žárovka nebo světlý tepelný zářič, hořák sporáku nebo kotle). Elektrický vařič, trouba, varná konvice nebo přímotopný spotřebič, pokud je u nich vyřazena z činnosti regulace teploty a tepelné ochrany se mohou rozpálit nečekaným způsobem a mnohdy s „katastrofickými a sebezničujícími následky“ – hasiči o tom mohou vyprávět. Podobný charakter má i dutina mikrovlnné trouby.

Obr. 8.11: Jednokapacitní hydraulická soustava s odtokem, napájená s konstantním přítokem

Většina z dosud popsaných soustav (elektrických a hydraulických), s výjimkou astatické, byly napájeny ze zdroje napětí nebo z jeho hydraulické analogie (ze zdroje konstantního tlaku – bazénu). Uvedeme několik modifikací jejich struktury, která spočívá v použití proudového zdroje nebo jeho hydraulické analogie – ze zdroje konstantního průtoku.