Kuo skiriasi vidinis pasipriešinimas nuo išorinio pasipriešinimo? Vidinis pasipriešinimas
EMF ir įtampa. Maitinimo šaltinių vidinė varža.
Edukacinė programa yra tokia edukacinė programa!
Omo dėsnis. Tai aš turiu galvoje.
Mes jau kalbėjome apie Ohmo dėsnį. Pakalbėkime dar kartą – kiek kitu kampu. Nesileidžiant į fizines smulkmenas ir paprasčiau tariant katės liežuvis, Omo dėsnis teigia: kuo didesnis emf. (elektrovaros jėga), kuo didesnė srovė, tuo didesnė varža, tuo mažesnė srovė.
Išvertę šį burtą į sausų formulių kalbą gauname:
I=E/R
kur: I - srovės stiprumas, E - E.M.F. - elektrovaros jėga R - varža
Srovė matuojama amperais, emf. - voltais, o pasipriešinimas turi didžiulį draugo Ohm.E.m.f vardą. - tai idealaus generatoriaus, kurio vidinė varža laikoma be galo maža, charakteristika. IN Tikras gyvenimas Taip nutinka retai, todėl įsigalioja Ohmo dėsnis nuosekliai grandinei (mums labiau žinomas):
I=U/R
čia: U yra šaltinio įtampa tiesiai jo gnybtuose.
Pažiūrėkime į paprastą pavyzdį.
Įsivaizduokime įprasta baterija emf šaltinio pavidalu. ir tam tikras rezistorius, sujungtas su juo nuosekliai, kuris parodys vidinę akumuliatoriaus varžą. Lygiagrečiai su akumuliatoriumi prijungkime voltmetrą. Jo įvesties varža yra žymiai didesnė už vidinę akumuliatoriaus varžą, bet ne be galo didelė – tai yra, per ją tekės srovė. Įtampos vertė, kurią rodo voltmetras, bus mažesnė už emf vertę. tik pagal įtampos kritimo dydį vidiniame įsivaizduojamame rezistoriuje esant tam tikram srovei, tačiau, nepaisant to, kaip tik ši vertė yra laikoma akumuliatoriaus įtampa.
Galutinė streso formulė bus tokia:
U (bahtas) = E-U (vidinis)
Kadangi laikui bėgant visų baterijų vidinė varža didėja, didėja ir įtampos kritimas per vidinę varžą. Tokiu atveju įtampa akumuliatoriaus gnybtuose sumažėja. Miau!
Supratau!
Kas atsitiks, jei prie akumuliatoriaus prijungsite ampermetrą, o ne voltmetrą? Kadangi ampermetro vidinė varža linkusi į nulį, mes iš tikrųjų matuosime srovę, tekančią per vidinę akumuliatoriaus varžą. Kadangi šaltinio vidinė varža yra labai maža, šiuo atveju išmatuota srovė gali siekti kelis amperus.
Tačiau reikia pažymėti, kad šaltinio vidinė varža yra toks pat grandinės elementas kaip ir visi kiti. Todėl didėjant apkrovos srovei, padidės ir įtampos kritimas per vidinę varžą, o tai lemia apkrovos įtampos sumažėjimą. Arba kaip mes, radijo katės, mėgstame pasakyti – įtampos kritimas.
Taigi, kad apkrovos pokyčiai turėtų kuo mažiau įtakos išėjimo įtampašaltinio, jie stengiasi sumažinti jo vidinį pasipriešinimą.
Galite pasirinkti nuosekliosios grandinės elementus taip, kad bet kuriame iš jų gautumėte įtampą, kuri, palyginti su originalia, būtų sumažinta bet kokį skaičių kartų.
Omo dėsnis visai grandinei, kurio apibrėžimas susijęs su elektros srovės verte realiose grandinėse, priklauso nuo srovės šaltinio ir apkrovos varžos. Šis dėsnis turi ir kitą pavadinimą – Omo dėsnį uždaroms grandinėms. Šio įstatymo veikimo principas yra toks.
Kaip ir labiausiai paprastas pavyzdys, elektros lempa, kuri yra elektros srovės vartotoja, kartu su srovės šaltiniu yra ne kas kita, kaip uždara. Ši elektros grandinė aiškiai parodyta paveikslėlyje.
Elektros srovė, einanti per lemputę, praeina ir per patį srovės šaltinį. Taigi, eidama per grandinę, srovė patirs ne tik laidininko, bet ir tiesiogiai paties srovės šaltinio varžą. Šaltinyje atsparumą sukuria elektrolitas, esantis tarp plokščių ir plokščių bei elektrolito ribinių sluoksnių. Iš to išplaukia, kad uždaroje grandinėje jos viso pasipriešinimo sudarys iš elektros lemputės ir srovės šaltinio varžų sumos.
Išorinis ir vidinis pasipriešinimas
Apkrovos, šiuo atveju lemputės, prijungtos prie srovės šaltinio, varža vadinama išorine varža. Tiesioginė srovės šaltinio varža vadinama vidine varža. Daugiau vizualinis vaizdas procesas, visos vertės turi būti nurodytos sąlygiškai. I - , R - išorinė varža, r - vidinė varža. Kada elektros grandinė teka srovė, tai norint ją išlaikyti, tarp išorinės grandinės galų turi būti potencialų skirtumas, kurio reikšmė IxR. Tačiau srovės srautas taip pat stebimas vidinėje grandinėje. Tai reiškia, kad norint palaikyti elektros srovę vidinėje grandinėje, būtinas ir potencialų skirtumas varžos r galuose. Šio potencialo skirtumo reikšmė lygi Iхr.
Akumuliatoriaus elektrovaros jėga
Akumuliatorius turi turėti tokią elektrovaros jėgą, galinčią palaikyti reikiamą srovę grandinėje: E=IxR+Ixr. Iš formulės aišku, kad akumuliatoriaus elektrovaros jėga yra išorinės ir vidinės jėgos suma. Srovės reikšmę reikia išimti iš skliaustų: E=I(r+R). Kitaip galite įsivaizduoti: I=E/(r+R) . Paskutinės dvi formulės išreiškia Ohmo dėsnį visai grandinei, kurio apibrėžimas yra toks: uždaroje grandinėje srovės stipris yra tiesiogiai proporcingas elektrovaros jėgai ir atvirkščiai proporcingas šios grandinės varžų sumai.
Tarkime, kad yra paprasta uždara elektrinė grandinė, kurioje yra srovės šaltinis, pavyzdžiui, generatorius, galvaninis elementas arba baterija ir rezistorius su varža R. Kadangi srovė grandinėje niekur nenutrūksta, ji teka šaltinio viduje.
Esant tokiai situacijai, galime pasakyti, kad bet kuris šaltinis turi tam tikrą vidinę varžą, kuri neleidžia tekėti srovės. Ši vidinė varža apibūdina srovės šaltinį ir žymima raide r. Akumuliatoriui vidinė varža yra elektrolito tirpalo ir elektrodų varža, generatoriui – statoriaus apvijų varža ir kt.
Taigi srovės šaltiniui būdingas tiek EML dydis, tiek jo paties vidinės varžos r vertė – abi šios charakteristikos rodo šaltinio kokybę.
Pavyzdžiui, elektrostatiniai aukštos įtampos generatoriai (kaip Van de Graaff arba Wimshurst generatorius) išsiskiria didžiuliu EMF, matuojamu milijonais voltų, o jų vidinė varža matuojama šimtais megaomų, todėl jie netinkami. didelėms srovėms gaminti.
Galvaniniai elementai (pavyzdžiui, akumuliatorius), priešingai, turi 1 volto EML, nors jų vidinė varža yra trupmenos arba daugiausia dešimčių omų, taigi vienetų ir dešimčių srovių. amperų galima gauti iš galvaninių elementų.
Šioje diagramoje parodytas tikras šaltinis su prijungta apkrova. Čia nurodoma jo vidinė varža, taip pat atsparumas apkrovai. Pagal tai, srovė šioje grandinėje bus lygi:
Kadangi išorinės grandinės atkarpa yra vienalytė, apkrovos įtampą galima rasti pagal Ohmo dėsnį:
Išreiškę apkrovos varžą iš pirmosios lygties ir pakeisdami jos reikšmę antrąja lygtimi, gauname apkrovos įtampos priklausomybę nuo srovės uždaroje grandinėje:
Uždaroje kilpoje EMF yra lygus išorinės grandinės elementų įtampos kritimų ir paties šaltinio vidinės varžos sumai. Apkrovos įtampos priklausomybė nuo apkrovos srovės idealiai yra tiesinė.
Diagrama tai rodo, tačiau eksperimentiniai duomenys apie tikrą rezistorių (kryžiai šalia grafiko) visada skiriasi nuo idealių:
Eksperimentai ir logika rodo, kad esant nulinei apkrovos srovei, išorinės grandinės įtampa yra lygi šaltinio emf, o esant nulinei apkrovos įtampai, srovė grandinėje lygi . Ši realių grandinių savybė padeda eksperimentiškai rasti realių šaltinių emf ir vidinę varžą.
Eksperimentinis vidinio pasipriešinimo nustatymas
Norėdami eksperimentiškai nustatyti šias charakteristikas, nubrėžkite įtampos priklausomybę nuo apkrovos nuo srovės vertės, tada ekstrapoliuokite ją į sankirtą su ašimis.
Grafiko susikirtimo su įtampos ašimi taške yra šaltinio emf reikšmė, o susikirtimo su srovės ašimi taške yra srovės vertė trumpas sujungimas. Dėl to vidinis pasipriešinimas randamas pagal formulę:
Šaltinio sukurta naudingoji galia išleidžiama į apkrovą. Šios galios priklausomybė nuo apkrovos pasipriešinimo parodyta paveikslėlyje. Ši kreivė prasideda nuo koordinačių ašių susikirtimo nuliniame taške, tada didėja iki didžiausios galios vertės, po kurios nukrenta iki nulio, kai apkrovos pasipriešinimas yra lygus begalybei.
Norint rasti didžiausią apkrovos varžą, kuriai esant tam tikrame šaltinyje teoriškai išsivystys didžiausia galia, imama galios formulės išvestinė R atžvilgiu ir nustatoma lygi nuliui. Didžiausia galia išsivystys, kai išorinė grandinės varža lygi šaltinio vidinei varžai:
Ši nuostata apie didžiausią galią esant R = r leidžia eksperimentiškai nustatyti šaltinio vidinę varžą, nubraižant atpalaiduotos galios priklausomybę nuo apkrovos nuo apkrovos varžos vertės. Radus realią, o ne teorinę apkrovos varžą, kuri užtikrina maksimalią galią, nustatoma realioji maitinimo šaltinio vidinė varža.
Srovės šaltinio efektyvumas parodo didžiausios apkrovai skiriamos galios ir bendros galios santykį Šis momentas vystosi
8.5. Šiluminis srovės poveikis
8.5.1. Srovės šaltinio galia
Bendra srovės šaltinio galia:
P iš viso = P naudingas + P nuostoliai,
kur P naudinga - naudingoji galia, P naudinga = I 2 R; P nuostoliai - galios nuostoliai, P nuostoliai = I 2 r; I - srovės stipris grandinėje; R - atsparumas apkrovai (išorinė grandinė); r yra srovės šaltinio vidinė varža.
Bendra galia gali būti apskaičiuojama naudojant vieną iš trijų formulių:
P pilna = I 2 (R + r), P pilna = ℰ 2 R + r, P pilna = I ℰ,
kur ℰ yra srovės šaltinio elektrovaros jėga (EMF).
Grynoji galia- tai galia, kuri išsiskiria išorinėje grandinėje, t.y. ant apkrovos (rezistoriaus) ir gali būti naudojamas tam tikriems tikslams.
Grynąją galią galima apskaičiuoti naudojant vieną iš trijų formulių:
P naudinga = I 2 R, P naudinga = U 2 R, P naudinga = IU,
kur I yra srovės stipris grandinėje; U – srovės šaltinio gnybtų (gnybtų) įtampa; R - atsparumas apkrovai (išorinė grandinė).
Galios nuostoliai – tai galia, kuri išsiskiria srovės šaltinyje, t.y. vidinėje grandinėje ir išleidžiama procesams, vykstantiems pačiame šaltinyje; Energijos praradimas negali būti naudojamas jokiems kitiems tikslams.
Galios nuostoliai paprastai apskaičiuojami pagal formulę
P nuostoliai = I 2 r,
kur I yra srovės stipris grandinėje; r yra srovės šaltinio vidinė varža.
Trumpojo jungimo metu naudingoji galia nukrenta iki nulio
P naudinga = 0,
kadangi trumpojo jungimo atveju nėra atsparumo apkrovai: R = 0.
Bendra galia šaltinio trumpojo jungimo metu sutampa su nuostolių galia ir apskaičiuojama pagal formulę
P pilnas = ℰ 2 r,
čia ℰ yra srovės šaltinio elektrovaros jėga (EMF); r yra srovės šaltinio vidinė varža.
Naudinga galia turi maksimali vertė tuo atveju, kai apkrovos varža R yra lygi srovės šaltinio vidinei varžai r:
R = r.
Didžiausia naudingoji galia:
P naudingasis maks = 0,5 P pilnas,
čia Ptot yra bendra srovės šaltinio galia; P pilnas = ℰ 2 / 2 r.
Aiški skaičiavimo formulė maksimali naudingoji galia taip:
P naudingasis maks = ℰ 2 4 r .
Norint supaprastinti skaičiavimus, naudinga atsiminti du dalykus:
- jei esant dviem apkrovos varžoms R 1 ir R 2 grandinėje išleidžiama ta pati naudingoji galia, tai vidinis pasipriešinimas srovės šaltinis r yra susietas su nurodytomis varžomis pagal formulę
r = R1R2;
- jei grandinėje išleidžiama maksimali naudingoji galia, tada srovės stipris I * grandinėje yra pusė trumpojo jungimo srovės stiprumo i:
I * = i 2 .
15 pavyzdys. Kai sutrumpinamas iki 5,0 omų varžos, elementų baterija sukuria 2,0 A srovę. Akumuliatoriaus trumpojo jungimo srovė yra 12 A. Apskaičiuokite didžiausią akumuliatoriaus naudingąją galią.
Sprendimas. Išanalizuokime problemos būklę.
1. Kai akumuliatorius yra prijungtas prie varžos R 1 = 5,0 Ohm, grandinėje teka I 1 = 2,0 A stiprio srovė, kaip parodyta pav. a, nustatytas pagal Ohmo dėsnį visai grandinei:
I 1 = ℰ R 1 + r,
kur ℰ - srovės šaltinio EML; r yra srovės šaltinio vidinė varža.
2. Kai akumuliatorius yra trumpas, grandinėje teka trumpojo jungimo srovė, kaip parodyta pav. b. Trumpojo jungimo srovė nustatoma pagal formulę
kur i yra trumpojo jungimo srovė, i = 12 A.
3. Kai akumuliatorius yra prijungtas prie varžos R 2 = r, grandinėje teka jėgos I 2 srovė, kaip parodyta pav. in , nustatytas pagal Ohmo dėsnį visai grandinei:
I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;
šiuo atveju grandinėje išleidžiama maksimali naudingoji galia:
P naudinga max = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.
Taigi, norint apskaičiuoti didžiausią naudingąją galią, reikia nustatyti srovės šaltinio vidinę varžą r ir srovės stiprumą I 2.
Norėdami rasti srovės stiprumą I 2, parašome lygčių sistemą:
i = ℰ r , I 2 = ℰ 2 r )
ir padalinkite lygtis:
i I 2 = 2.
Tai reiškia:
I 2 = i 2 = 12 2 = 6,0 A.
Norėdami rasti šaltinio r vidinę varžą, parašome lygčių sistemą:
I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)
ir padalinkite lygtis:
I 1 i = r R 1 + r .
Tai reiškia:
r = I 1 R 1 i − I 1 = 2,0 ⋅ 5,0 12 − 2,0 = 1,0 Ohm.
Apskaičiuokime maksimalią naudingąją galią:
P naudingasis maks = I 2 2 r = 6,0 2 ⋅ 1,0 = 36 W.
Taigi maksimali naudojama akumuliatoriaus galia yra 36 W.
Elektros srovė laidininke atsiranda veikiant elektrinis laukas, todėl laisvai įkrautos dalelės pradeda kryptingai judėti. Dalelių srovės generavimas yra rimta problema. Sukurkite įrenginį, kuris išlaikytų lauko potencialų skirtumą ilgas laikas vienoje valstybėje – uždavinys, kurio sprendimas žmonija pasirodė esantis tik XVIII amžiaus pabaigoje.
Pirmieji bandymai
Pirmieji bandymai „saugoti elektrą“ tolesniam jos tyrimui ir panaudojimui buvo atlikti Olandijoje. Vokietis Ewald Jürgen von Kleist ir olandas Pieter van Musschenbroek, atlikę savo tyrimus Leideno mieste, sukūrė pirmąjį pasaulyje kondensatorių, vėliau pavadintą „Leyden jar“.
Elektrinio krūvio kaupimasis jau vyko veikiant mechaninei trintis. Tam tikrą, gana trumpą laiką, buvo galima naudoti iškrovą per laidininką.
Žmogaus proto pergalė prieš tokią trumpalaikę medžiagą kaip elektra pasirodė revoliucinga.
Deja, iškrova ( elektros, sukurtas kondensatoriumi) truko taip trumpai, kad jo nepavyko sukurti. Be to, kondensatoriaus tiekiama įtampa palaipsniui mažėja, o tai nepalieka galimybės gauti ilgalaikę srovę.
Reikėjo ieškoti kito kelio.
Pirmasis šaltinis
Italų Galvani eksperimentai su „gyvūnų elektra“ buvo originalus bandymas rasti natūralus pavasaris srovė gamtoje. Pakabinęs išpjaustytų varlių kojas ant metalinių geležinių grotelių kabliukų, jis atkreipė dėmesį į būdingą nervų galūnių reakciją.
Tačiau Galvani išvadas paneigė kitas italas Alessandro Volta. Susidomėjęs galimybe gauti elektros energijos iš gyvūnų organizmų, jis atliko keletą eksperimentų su varlėmis. Tačiau jo išvada pasirodė visiškai priešinga ankstesnėms hipotezėms.
Volta pastebėjo, kad gyvas organizmas yra tik indikatorius elektros iškrova. Kai srovė praeina, letenų raumenys susitraukia, o tai rodo potencialų skirtumą. Paaiškėjo, kad elektrinio lauko šaltinis yra skirtingų metalų kontaktas. Kuo toliau vienas nuo kito jie yra iš eilės cheminiai elementai, tuo didesnis efektas.
Skirtingų metalų plokštės, išklotos elektrolito tirpale suvilgytais popieriniais diskais, ilgam kūrė reikiamą potencialų skirtumą. Ir nors ji buvo maža (1,1 V), elektros srovę buvo galima tyrinėti ilgą laiką. Svarbiausia, kad įtampa išliko nepakitusi tiek pat.
Kas vyksta
Kodėl šis poveikis atsiranda šaltiniuose, vadinamuose „galvaniniais elementais“?
Du metaliniai elektrodai, patalpinti į dielektriką, atlieka skirtingus vaidmenis. Vienas tiekia elektronus, kitas juos priima. Redokso reakcijos procesas lemia, kad viename elektrode, kuris vadinamas neigiamu poliumi, atsiranda elektronų perteklius, o antrajame - trūkumas, kurį įvardinsime kaip teigiamą šaltinio polių.
Paprasčiausiuose galvaniniuose elementuose oksidacinės reakcijos atsiranda ant vieno elektrodo, redukciniai - ant kito. Elektronai į elektrodus patenka iš išorinės grandinės dalies. Elektrolitas yra jonų srovės laidininkas šaltinio viduje. Pasipriešinimo jėga kontroliuoja proceso trukmę.
Vario-cinko elementas
Įdomu apsvarstyti galvaninių elementų veikimo principą naudojant vario-cinko galvaninio elemento pavyzdį, kurio veikimas kyla iš cinko ir vario sulfato energijos. Šiame šaltinyje vario plokštė dedama į tirpalą, o cinko elektrodas panardinamas į cinko sulfato tirpalą. Tirpalai atskiriami porėtu tarpikliu, kad nesusimaišytų, tačiau jie turi liestis.
Jei grandinė uždaryta, paviršinis cinko sluoksnis oksiduojamas. Sąveikos su skysčiu procese tirpale atsiranda cinko atomai, virsdami jonais. Prie elektrodo išsiskiria elektronai, kurie gali dalyvauti formuojant srovę.
Patekę ant vario elektrodo, elektronai dalyvauja redukcijos reakcijoje. Vario jonai iš tirpalo patenka į paviršinį sluoksnį, redukcijos metu jie virsta vario atomais, nusėda ant vario plokštės.
Apibendrinkime, kas vyksta: galvaninio elemento veikimo procesą lydi elektronų perėjimas iš reduktorius į oksidatorių išilgai išorinės grandinės dalies. Reakcijos vyksta ant abiejų elektrodų. Šaltinio viduje teka jonų srovė.
Naudojimo sunkumas
Iš esmės baterijose gali būti naudojamos bet kokios galimos redokso reakcijos. Tačiau nėra tiek daug medžiagų, galinčių veikti techniškai vertinguose elementuose. Be to, daugeliui reakcijų reikia brangių medžiagų.
Modernus įkraunamos baterijos turi paprastesnę struktūrą. Du elektrodai, patalpinti į vieną elektrolitą, užpildo indą – akumuliatoriaus korpusą. Toks dizaino elementai supaprastinti struktūrą ir sumažinti baterijų kainą.
Bet kuris galvaninis elementas gali gaminti nuolatinę srovę.
Srovės varža neleidžia ant elektrodų atsirasti visiems jonams vienu metu, todėl elementas veikia ilgai. Cheminės reakcijos jonų susidarymas anksčiau ar vėliau sustoja, elementas išsikrauna.
Dabartinis šaltinis yra labai svarbus.
Šiek tiek apie pasipriešinimą
Elektros srovės naudojimas neabejotinai atnešė mokslo ir technikos pažangaį naują lygį, suteikė jam milžinišką postūmį. Tačiau pasipriešinimo srovės srautui jėga trukdo tokiam vystymuisi.
Viena vertus, elektros srovė turi neįkainojamų savybių, naudojamų kasdieniame gyvenime ir technologijose, kita vertus, yra didelis pasipriešinimas. Fizika, kaip gamtos mokslas, stengiasi nustatyti pusiausvyrą ir suderinti šias aplinkybes.
Srovės pasipriešinimas atsiranda dėl elektriškai įkrautų dalelių sąveikos su medžiaga, per kurią jos juda. Įprastomis temperatūros sąlygomis šio proceso atmesti neįmanoma.
Atsparumas
Srovės šaltinis ir išorinės grandinės dalies varža turi keletą skirtinga prigimtis, tačiau šiuose procesuose tas pats yra darbas, atliktas norint perkelti įkrovą.
Pats darbas priklauso tik nuo šaltinio ir jo užpildymo savybių: elektrodų ir elektrolito savybių, taip pat nuo išorinių grandinės dalių, kurių varža priklauso nuo geometrinių parametrų ir cheminės savybės medžiaga. Pavyzdžiui, metalinės vielos varža didėja jo ilgiui ir mažėja didėjant skerspjūvio plotui. Sprendžiant problemą, kaip sumažinti pasipriešinimą, fizika rekomenduoja naudoti specializuotas medžiagas.
Dabartinis darbas
Pagal Džaulio-Lenco dėsnį laiduose išleidžiamas šilumos kiekis, proporcingas varžai. Jei šilumos kiekis žymimas Q tarpt. , srovės stipris I, jos tekėjimo laikas t, tada gauname:
- Q vidinis = I 2 r t,
kur r yra srovės šaltinio vidinė varža.
Visoje grandinėje, įskaitant jos vidines ir išorines dalis, bus išleistas bendras šilumos kiekis, kurio formulė yra tokia:
- Q iš viso = I 2 r t + I 2 R t = I 2 (r + R) t,
Yra žinoma, kaip fizikoje žymimas pasipriešinimas: išorinė grandinė (visi elementai, išskyrus šaltinį) turi varžą R.
Omo dėsnis visai grandinei
Atsižvelkime į tai, kad pagrindinį darbą atlieka išorinės jėgos srovės šaltinio viduje. Jo vertė lygi lauko perduodamo krūvio ir šaltinio elektrovaros jėgos sandaugai:
- q · E = I 2 · (r + R) · t.
suprasdamas, kad kaltinimas lygus produktui srovės stiprumas jo tekėjimo laikotarpiu, mes turime:
- E = I (r + R).
Pagal priežasties ir pasekmės ryšius Ohmo dėsnis turi tokią formą:
- I = E: (r + R).
Uždaroje grandinėje srovės šaltinio EMF yra tiesiogiai proporcingas ir atvirkščiai proporcingas bendrai (smūgio) grandinės varžai.
Remiantis šiuo modeliu, galima nustatyti srovės šaltinio vidinę varžą.
Šaltinio išleidimo talpa
Pagrindinės šaltinių charakteristikos yra išleidimo pajėgumas. Didžiausia suma elektros energija, gaunama dirbant tam tikromis sąlygomis, priklauso nuo iškrovos srovės stiprumo.
Idealiu atveju, kai atliekami tam tikri apytiksliai skaičiavimai, iškrovos talpa gali būti laikoma pastovia.
Pavyzdžiui, standartinio akumuliatoriaus, kurio potencialų skirtumas yra 1,5 V, iškrovimo talpa yra 0,5 Ah. Jei iškrovos srovė yra 100 mA, ji veikia 5 valandas.
Baterijų įkrovimo būdai
Naudojant baterijas jos išsikrauna. mažo dydžio elementų įkrovimas atliekamas naudojant srovę, kurios stiprumas neviršija vienos dešimtosios šaltinio talpos.
Galimi šie įkrovimo būdai:
- naudojant pastovią srovę tam tikrą laiką (apie 16 valandų, kai akumuliatoriaus talpa yra 0,1);
- įkrovimas sumažinta srove iki nustatyta vertė potencialų skirtumas;
- asimetrinių srovių naudojimas;
- nuoseklus trumpų įkrovimo ir iškrovimo impulsų taikymas, kai pirmojo laikas viršija antrojo laiką.
Praktinis darbas
Siūloma užduotis: nustatyti srovės šaltinio vidinę varžą ir emf.
Norėdami tai padaryti, turite sukaupti srovės šaltinį, ampermetrą, voltmetrą, slankiklio reostatą, raktą ir laidininkų rinkinį.
Naudojimas leis jums nustatyti srovės šaltinio vidinę varžą. Norėdami tai padaryti, turite žinoti jo EMF ir reostato varžos vertę.
Srovės pasipriešinimo išorinėje grandinės dalyje skaičiavimo formulė gali būti nustatyta pagal Omo dėsnį grandinės sekcijos:
- I=U:R,
kur I yra srovės stipris išorinėje grandinės dalyje, matuojamas ampermetru; U yra išorinės varžos įtampa.
Siekiant padidinti tikslumą, matavimai atliekami bent 5 kartus. Kam tai? Toliau naudojama eksperimento metu išmatuota įtampa, varža, srovė (tiksliau, srovės stiprumas).
Norėdami nustatyti srovės šaltinio EML, pasinaudojame tuo, kad įtampa jo gnybtuose, kai jungiklis yra atidarytas, yra beveik lygi EML.
Surinkime nuosekliai sujungto akumuliatoriaus, reostato, ampermetro ir rakto grandinę. Prie srovės šaltinio gnybtų prijungiame voltmetrą. Atidarę raktą, paimame jo rodmenis.
Vidinė varža, kurios formulė gaunama iš Ohmo dėsnio visai grandinei, nustatoma matematiniais skaičiavimais:
- I = E: (r + R).
- r = E: I - U: I.
Matavimai rodo, kad vidinė varža yra žymiai mažesnė nei išorinė.
Plačiai naudojama praktinė akumuliatorių ir baterijų funkcija. Neginčijamas elektros variklių saugumas aplinkai nekelia abejonių, tačiau sukurti talpų, ergonomišką akumuliatorių yra šiuolaikinės fizikos problema. Jo sprendimas paskatins naują automobilių technologijų plėtros etapą.
Mažos, lengvos, didelės talpos įkraunamos baterijos taip pat itin reikalingos mobiliuosiuose įrenginiuose. Elektroniniai prietaisai. Juose sunaudojamos energijos kiekis tiesiogiai priklauso nuo prietaisų veikimo.
