Promjene emf i unutarnjeg otpora izvora struje. Elektromotorna sila

Došli smo do zaključka da održati istosmjerna struja u zatvorenom krugu u njega mora biti uključen izvor struje. Ističemo da zadaća izvora nije dopremanje naboja u električni krug (tih naboja ima dovoljno u vodičima), već prisiljavanje na kretanje, vršenje rada za pomicanje naboja protiv sila električno polje. Glavne karakteristike izvora su elektromotorna sila 1 (EMF) - rad vanjskih sila za pomicanje jedinice pozitivan naboj

Jedinica za EMF u SI sustavu jedinica je volt. EMF izvora je 1 volt ako izvrši 1 džul rada pri premještanju naboja od 1 kulona

Za označavanje izvora struje na električnim krugovima koristi se poseban simbol (slika 397).

riža. 397
Elektrostatičko polje vrši pozitivan rad za pomicanje pozitivnog naboja u smjeru smanjenja potencijala polja. Strujni izvor razdvaja električne naboje – pozitivni naboji se skupljaju na jednom polu, a negativni na drugom. Jakost električnog polja u izvoru usmjerena je od pozitivnog pola prema negativnom polu, tako da će rad električnog polja za pomicanje pozitivnog naboja biti pozitivan kada se kreće od "plus" do "minus". Rad vanjskih sila, naprotiv, pozitivan je ako se pozitivni naboji kreću od negativnog pola prema pozitivnom, odnosno od "minusa" do "plus".
Ovo je temeljna razlika između pojmova razlike potencijala i EMF-a, koja se uvijek mora zapamtiti.
Stoga se elektromotorna sila izvora može smatrati algebarskom veličinom, čiji znak ("plus" ili "minus") ovisi o smjeru struje. U dijagramu prikazanom na Sl. 398,

riža. 398
izvan izvora (u vanjskom strujnom krugu) struja teče 2 od "plus" izvora do "minusa", unutar izvora od "minusa" do "plusa". U ovom slučaju, i sile vanjskog izvora i elektrostatske sile u vanjskom krugu vrše pozitivan rad.
Ako u nekom području strujni krug Osim elektrostatičkih sila, djeluju i sile treće strane, tada i elektrostatičke i sile treće strane "rade" na kretanju naboja. Ukupan rad elektrostatičkih sila i sila trećih strana za pomicanje jednog pozitivnog naboja naziva se električni napon u dijelu kruga

U slučaju kada nema vanjskih sila, električni napon poklapa se s razlikom potencijala električnog polja.
Objasnimo definiciju napona i predznak EMF na jednostavan primjer. Neka se u dijelu strujnog kruga kojim teče električna struja nalazi izvor vanjskih sila i otpornik (si. 399).

riža. 399
Definicije radi pretpostavit ćemo da φ o > φ 1, odnosno električna struja je usmjerena iz točke 0 do točke 1 . Kada spojite izvor kao što je prikazano na sl. 399 a, Vanjske sile izvora vrše pozitivan rad, pa se relacija (2) u ovom slučaju može napisati u obliku

Kad se izvor ponovno uključi (sl. 399 b), naboji u njemu se gibaju protiv vanjskih sila, pa je rad potonjih negativan. Zapravo, sile vanjskog električnog polja pobjeđuju vanjske sile. Prema tome, u ovom slučaju odnos koji se razmatra (2) ima oblik

Za protok električna struja U dijelu strujnog kruga koji ima električni otpor potrebno je raditi na prevladavanju sila otpora. Za jedinični pozitivni naboj taj je rad, prema Ohmovom zakonu, jednak umnošku IR = U koji se prirodno poklapa s naponom u ovom području.
Nabijene čestice (elektroni i ioni) unutar izvora kreću se u nekima okoliš, stoga su također podložne silama kočenja iz okoline, koje također treba savladati. Nabijene čestice svladavaju sile otpora djelovanjem vanjskih sila (ako je struja u izvoru usmjerena od “plus” prema “minus”) ili zbog elektrostatskih sila (ako je struja usmjerena od “minus” prema “plus”) . Očito je da rad na svladavanju tih sila ne ovisi o smjeru gibanja, jer su sile otpora uvijek usmjerene u smjeru suprotnom od brzine gibanja čestica. Budući da su sile otpora proporcionalne Prosječna brzina kretanja čestica, tada je rad za njihovo svladavanje proporcionalan brzini gibanja, dakle, jakosti struje. Dakle, možemo uvesti još jednu karakteristiku izvora - njegovu unutarnji otpor r, sličan običnom električnom otporu. Rad obavljen za svladavanje sila otpora pri pomicanju jednog pozitivnog naboja između polova izvora jednak je A/q = Ir. Još jednom naglasimo da taj rad ne ovisi o smjeru struje u izvoru.

1 Naziv ovoga fizička količina neuspješan - pa je elektromotorna sila rad, a ne sila u uobičajenom mehaničkom smislu. Ali taj je pojam toliko ustaljen da nije “u našoj moći” da ga mijenjamo. Usput, trenutna snaga nije ista mehanička sila! Da ne spominjemo koncepte kao što su "snaga duha", "snaga volje", "božanska moć" itd.
2 Podsjetimo se da se za smjer gibanja električne struje uzima smjer gibanja pozitivnih naboja.

Na krajevima vodiča, a time i struje, neophodna je prisutnost vanjskih sila neelektrične prirode, uz pomoć kojih dolazi do razdvajanja električnih naboja.

Od vanjskih sila su sve sile koje djeluju na električki nabijene čestice u krugu, s izuzetkom elektrostatičke (tj. Coulombove).

Sile trećih strana pokreću nabijene čestice unutar svih izvora struje: u generatorima, elektranama, galvanskim ćelijama, baterijama itd.

Kada je strujni krug zatvoren, u svim vodičima kruga stvara se električno polje. Unutar izvora struje naboji se kreću pod utjecajem vanjskih sila protiv Coulombovih sila (elektroni se kreću od pozitivno nabijene elektrode do negativne), a kroz ostatak strujnog kruga pokretani su električnim poljem (vidi gornju sliku).

U strujnim izvorima tijekom procesa odvajanja nabijenih čestica dolazi do transformacije različiti tipovi energije u električnu energiju. Na temelju vrste pretvorene energije razlikuju se sljedeće vrste elektromotorna sila:

- elektrostatički- u elektroforskom stroju u kojem se odvija transformacija mehanička energija kada trenje postane električno;

- termoelektrični- u termoelementu - unutarnja energija zagrijani spoj dviju žica od različitih metala pretvara se u električnu energiju;

- fotonaponski- u fotoćeliji. Ovdje se događa pretvorba svjetlosne energije u električnu energiju: kada se neke tvari osvijetle, na primjer, selen, bakrov (I) oksid, silicij, gubitak negativnog električno punjenje;

- kemijski- u galvanskim člancima, baterijama i drugim izvorima u kojima se kemijska energija pretvara u električnu.

Elektromotorna sila (EMF)— karakteristike izvora struje. Pojam EMF uveo je G. Ohm 1827. za krugove istosmjerne struje. Kirchhoff je 1857. definirao EMF kao rad vanjskih sila kada se jedinični električni naboj prenosi duž zatvorena petlja:

ɛ = A st /q,

Gdje ɛ — EMF izvora struje, A sv- rad vanjskih sila, q- iznos prenesene naknade.

Elektromotorna sila se izražava u voltima.

O elektromotornoj sili možemo govoriti na bilo kojem dijelu strujnog kruga. Ovo je specifičan rad vanjskih sila (rad za pomicanje jednog naboja) ne kroz cijeli krug, već samo u određenom području.

Unutarnji otpor izvora struje.

Neka postoji jednostavan zatvoreni krug koji se sastoji od izvora struje (na primjer, galvanskog članka, baterije ili generatora) i otpornika s otporom R. Struja u zatvorenom krugu se nigdje ne prekida, dakle, postoji i unutar izvora struje. Bilo koji izvor predstavlja određeni otpor struji. To se zove unutarnji otpor izvora struje a označava se slovom r.

U generatoru r- ovo je otpor namota, u galvanskoj ćeliji - otpor otopine elektrolita i elektroda.

Dakle, izvor struje karakteriziraju vrijednosti EMF-a i unutarnjeg otpora, koji određuju njegovu kvalitetu. Na primjer, elektrostatički strojevi imaju vrlo visok EMF (do nekoliko desetaka tisuća volti), ali je u isto vrijeme njihov unutarnji otpor ogroman (do stotine megaoma). Stoga su neprikladni za stvaranje velikih struja. U galvanske ćelije EMF je samo približno 1 V, ali unutarnji otpor je također nizak (približno 1 Ohm ili manje). To im omogućuje dobivanje struja mjerenih u amperima.

Cilj rada: proučiti način mjerenja EMF-a i unutarnjeg otpora izvora struje pomoću ampermetra i voltmetra.

Oprema: metalna ploča, izvor struje, ampermetar, voltmetar, otpornik, ključ, stezaljke, spojne žice.

Za mjerenje EMF i unutarnji otpor Izvor struje je sastavljen u električni krug, čiji je dijagram prikazan na slici 1.

Na izvor struje spojeni su u seriju spojeni ampermetar, otpornik i sklopka. Osim toga, voltmetar je također spojen izravno na izlazne priključke izvora.

EMF se mjeri očitavanjem voltmetra s otvorenim prekidačem. Ova metoda određivanja EMF-a temelji se na korolariji iz Ohmovog zakona za kompletan lanac, prema kojem je, s beskonačno velikim otporom vanjskog kruga, napon na stezaljkama izvora jednak njegovoj emf. (Vidi odjeljak "Ohmov zakon za kompletan krug" u udžbeniku Fizika 10).

Za određivanje unutarnjeg otpora izvora zatvara se tipka K. U ovom slučaju u krugu se mogu grubo razlikovati dva odjeljka: vanjski (onaj koji je spojen na izvor) i unutarnji (onaj koji se nalazi unutar struje izvor). Budući da je EMF izvora jednak zbroju padova napona u unutarnjim i vanjskim dijelovima kruga:

ε = Ur+UR, ToUr = ε -UR (1)

Prema Ohmovom zakonu za dio lanca U r = I · r(2). Zamjenom jednakosti (2) u (1) dobivamo:

ja· r = ε - Ur , odakle r = (ε - UR)/ J

Stoga, da bi se saznao unutarnji otpor izvora struje, potrebno je prvo odrediti njegov EMF, zatim zatvoriti prekidač i izmjeriti pad napona na vanjskom otporu, kao i snagu struje u njemu.

Napredak

1. Pripremite tablicu za bilježenje rezultata mjerenja i izračuna:

ε ,V	U r , B	ja,a	r , Ohm

Nacrtajte dijagram u svoju bilježnicu kako biste izmjerili EMF i unutarnji otpor izvora.

Nakon provjere kruga, sastavite električni krug. Otključaj ključ.

Mjera EMF vrijednost izvor.

Zatvorite ključ i odredite očitanja ampermetra i voltmetra.

Izračunajte unutarnji otpor izvora.

1. Određivanje emf i unutarnjeg otpora izvora struje grafičkom metodom

Cilj rada: proučiti mjerenja emf, unutarnjeg otpora i struje kratkog spoja izvora struje, na temelju analize grafa ovisnosti napona na izlazu izvora o struji u krugu.

Oprema: galvanski članak, ampermetar, voltmetar, otpornik R 1 , promjenjivi otpornik, ključ, stezaljke, metalna ploča, spojne žice.

Iz Ohmovog zakona za cijeli strujni krug proizlazi da napon na izlazu izvora struje izravno proporcionalno ovisi o struji u krugu:

budući da je I =E/(R+r), onda je IR + Ir = E, ali IR = U, odakle U + Ir = E ili U = E – Ir (1).

Ako nacrtate ovisnost U o I, tada iz njegovih točaka sjecišta s koordinatnim osima možete odrediti E, I K.Z. - jakost struje kratkog spoja (struja koja će teći u krugu izvora kada vanjski otpor R postane nula).

EMF se određuje točkom sjecišta grafikona s osi napona. Ova točka na grafikonu odgovara stanju strujnog kruga u kojemu nema struje i stoga je U = E.

Jakost struje kratkog spoja određena je točkom presjeka grafa s osi struje. U ovom slučaju, vanjski otpor R = 0 i, prema tome, napon na izlazu izvora U = 0.

Unutarnji otpor izvora nalazi se tangensom kuta nagiba grafa u odnosu na strujnu os. (Usporedite formulu (1) s matematičkom funkcijom oblika Y = AX + B i zapamtite značenje koeficijenta za X).

Napredak

Za bilježenje rezultata mjerenja pripremite tablicu:

1. Nakon što učitelj provjeri krug, sastavite električni krug. Postavite klizač promjenjivog otpornika u položaj u kojem je otpor kruga spojenog na izvor struje maksimalan.

Odredite jakost struje u krugu i napon na stezaljkama izvora pri najvećoj vrijednosti otpora promjenjivog otpornika. Unesite podatke mjerenja u tablicu.

Mjerenja struje i napona ponoviti nekoliko puta, svaki put smanjujući vrijednost promjenjivog otpora tako da se napon na stezaljkama izvora smanji za 0,1 V. Zaustavite mjerenja kada struja u krugu dosegne 1A.

Točke dobivene u pokusu nacrtajte na graf. Na vertikalnu os nacrtajte napon, a na horizontalnu struju. Nacrtajte ravnu liniju kroz točke.

Nastavite graf dok se ne presijeca s koordinatnim osima i odredite vrijednosti E i I K.Z.

Izmjerite EMF izvora spajanjem voltmetra na njegove priključke s otvorenim vanjskim strujnim krugom. Usporedite EMF vrijednosti dobivene dvjema metodama i navedite razlog mogućeg odstupanja u rezultatima.

Odredite unutarnji otpor izvora struje. Da biste to učinili, izračunajte tangentu kuta nagiba izgrađenog grafikona na trenutnu os. Budući da je tangens kuta u pravokutnom trokutu jednak omjeru suprotne stranice u odnosu na susjednu stranicu, to se praktično može učiniti pronalaženjem omjera E / I K.Z

Laboratorijski rad

“Mjerenje EMF-a i unutarnjeg otpora izvora struje”

Disciplina fizika

Učitelj A.B. Vinogradov

Nižnji Novgorod

2014

Cilj rada: razviti sposobnost određivanja EMF-a i unutarnjeg otpora izvora struje pomoću ampermetra i voltmetra.

Oprema: ispravljač VU-4M, ampermetar, voltmetar, spojne žice, elementi tableta br. 1: ključ, otpornikR 1 .

Teorijski Sadržaj djela.

Unutarnji otpor izvora struje.

Pri prolasku struje zatvorenom krugu, električki nabijene čestice gibaju se ne samo unutar vodiča koji spajaju polove izvora struje, već i unutar samog izvora struje. Stoga se u zatvorenom električnom krugu razlikuju vanjski i unutarnji dijelovi kruga. Vanjski dio lancačini cijeli niz vodiča koji su spojeni na polove izvora struje. Unutarnji dio lanca- Ovo je sam trenutni izvor. Izvor struje, kao i svaki drugi vodič, ima otpor. Dakle, u električnom krugu koji se sastoji od izvora struje i vodiča s električnim otporom R , električna struja djeluje ne samo na vanjskom, već i na unutarnjem dijelu kruga. Na primjer, kada je žarulja sa žarnom niti spojena na galvansku bateriju svjetiljke, ne samo spirala svjetiljke i dovodne žice, već i sama baterija zagrijavaju se električnom strujom. Električni otpor izvora struje naziva se unutarnji otpor. U elektromagnetskom generatoru, unutarnji otpor je električni otpor žice namota generatora. U unutarnjem dijelu električnog kruga oslobađa se količina topline jednaka

Gdje r- unutarnji otpor izvora struje.

Ukupna količina topline koja se oslobađa tijekom istosmjerne struje u zatvorenom krugu, čiji vanjski i unutarnji dijelovi imaju odgovarajuće jednake otpore R I r, jednako

. (2)

Svaki zatvoreni krug može se prikazati kao dva serijski spojena otpornika s jednakim otporima R I r. Stoga je otpor cijelog kruga jednak zbroju vanjskog i unutarnjeg otpora:
. Od kad serijska veza Jačina struje u svim dijelovima strujnog kruga je ista, tada ista veličina struje prolazi kroz vanjske i unutarnje dionice kruga. Tada će, prema Ohmovom zakonu, za dio kruga, padovi napona na njegovim vanjskim i unutarnjim dijelovima biti jednaki:

I
(3)

Elektromotorna sila.

Ukupan rad sila elektrostatičkog polja kada se naboji gibaju duž zatvorenog kruga istosmjerne struje jednak je nuli. Posljedično, sav rad električne struje u zatvorenom električnom krugu je dovršen zbog djelovanja vanjskih sila, uzrokujući odvajanje naboja unutar izvora i održavanje stalni pritisak na izlazu izvora struje. Radni stav
, koje provode vanjske sile za pomicanje naboja q duž lanca, na vrijednost ovog naboja se zove elektromotorna sila izvora(EMF) :

, (4)

Gdje
- prenesena naknada.

EMF se izražava u istim jedinicama kao napon ili razlika potencijala, tj. u voltima:
.

Ohmov zakon za kompletan krug.

Ako se kao rezultat prolaska istosmjerne struje u zatvorenom električnom krugu dogodi samo zagrijavanje vodiča, tada prema zakonu održanja energije puno radno vrijeme električna struja u zatvorenom krugu, jednak radu vanjske sile izvora struje jednaka je količini topline koja se oslobađa u vanjskom i unutarnjem dijelu kruga:

. (5)

Iz izraza (2), (4) i (5) dobivamo:

. (6)

Jer
, To

, (7)

ili

. (8)

Jačina struje u električnom krugu izravno je proporcionalna elektromotornoj sili izvora struje i obrnuto je proporcionalna količini električni otpor vanjske i unutarnje dijelove lanca. Izraz (8) naziva se Ohmov zakon za kompletan krug.

Dakle, sa stajališta fizike, Ohmov zakon izražava zakon održanja energije za zatvoreni istosmjerni krug.

Radni nalog.

Priprema za obavljanje posla.

Pred vama na stolovima je mini-laboratorij elektrodinamike. Njegov izgled prikazan je u l. R. Br. 9 na slici 2.

S lijeve strane su miliampermetar, ispravljač VU-4M, voltmetar i ampermetar. Tableta br. 1 je fiksirana s desne strane (vidi sliku 3 na listu br. 9). Stražnji dio kućišta sadrži spojne žice u boji: crvena žica se koristi za spajanje VU-4M na “+” utičnicu tableta; bijela žica - za spajanje VU-4M na utičnicu "-"; žute žice - za spajanje mjernih instrumenata na elemente tableta; plava - za spajanje elemenata tableta zajedno. Sekcija je zatvorena preklopnom platformom. U radnom položaju platforma se nalazi horizontalno i koristi se kao radna površina pri sastavljanju eksperimentalnih postavki u eksperimentima.

2. Radni napredak.

Tijekom rada naučit ćete metodu za mjerenje osnovnih karakteristika izvora struje koristeći Ohmov zakon za cijeli strujni krug, koji povezuje jakost struje ja u krugu, EMF izvora struje , njegov unutarnji otpor r i vanjski otpor kruga R omjer:

. (9)

1 način.

S hema eksperimentalna postavka prikazano na slici 1.

Sl. 1.

Pažljivo ga proučite. Kada je prekidač B otvoren, izvor je zatvoren na voltmetar, čiji je otpor mnogo veći od unutarnjeg otpora izvora (r << R ). U tom je slučaju struja u krugu toliko mala da se vrijednost pada napona na unutarnjem otporu izvora može zanemariti
, a EMF izvora sa zanemarivom greškom jednaka je naponu na njegovim stezaljkama , koji se mjeri voltmetrom, tj.

. (10)

Dakle, emf izvora određuje se očitanjima voltmetra s otvorenim ključem B.

Ako je sklopka B zatvorena, voltmetar će pokazati pad napona na otporniku R :

. (11)

Tada se na temelju jednakosti (9), (10) i (11) može ustvrditi da

(12)

Iz formule (12) jasno je da je za određivanje unutarnjeg otpora izvora struje potrebno, osim njegove EMF, znati jakost struje u krugu i napon na otporniku R kada je sklopka zatvorena.

Struja u krugu može se mjeriti pomoću ampermetra. Žičani otpornik izrađen od nikromske žice i ima otpor od 5 ohma.

Sastavite krug prema dijagramu prikazanom na slici 3.

Nakon što je strujni krug sastavljen, potrebno je podići ruku i pozvati učitelja kako bi on provjerio ispravnost sklopa električnog kruga. A ako je lanac ispravno sastavljen, počnite s radom.

S otvorenim ključem B očitajte voltmetar i unesite vrijednost napona u tablicu 1. Zatim zatvorite tipku B i ponovno očitajte voltmetar, ali ovaj put i očitanja ampermetra. Unesite vrijednosti napona i struje u tablicu 1.

Izračunajte unutarnji otpor izvora struje.

Stol 1.

, IN

, IN

ja, A

, IN

r, Ohm

Metoda 2.

Prvo sastavite eksperimentalni postav prikazan na slici 2.

Riža. 2.

Izmjerite struju u krugu pomoću ampermetra rezultat zapiši u bilježnicu. Otpor otpornika = 5 Ohma. Svi podaci se unose u tablicu 2., Ohm

Kontrolna pitanja:

Vanjski i unutarnji dijelovi lanca.

Koji se otpor naziva unutarnjim? Oznaka.

Koliki je ukupni otpor?

Definirajte elektromotornu silu (EMS). Oznaka. Jedinice.

Navedite Ohmov zakon za cijeli krug.

Da nismo znali vrijednosti otpora žičanih otpornika, bi li bilo moguće koristiti drugu metodu i što za to treba učiniti (možda, na primjer, trebamo spojiti neki uređaj na krug)?

Znati sastaviti električne krugove koji se koriste u radu.

Književnost

Kabardin O.F.. Referenca. Materijali: Udžbenik. Priručnik za učenike.-3. izd.-M.: Obrazovanje, 1991.-str.:150-151.

Priručnik za učenike. Fizika / Komp. T. Feščenko, V. Vožegova – M.: Filološko društvo “SLOVO”, LLC “Firma” “Izdavačka kuća AST”, Centar za humanističke znanosti na Fakultetu novinarstva Moskovskog državnog sveučilišta. M. V. Lomonosova, 1998. - str.: 124,500-501.

Samoilenko P.I.. Fizika (za netehničke specijalnosti): Udžbenik. za opće obrazovanje institucija prof. Obrazovanje / P. I. Samoilenko, A. V. Sergeev - 2. izdanje, St.-M .: Izdavački centar "Akademija", 2003., str.: 181-182.

Recimo da postoji jednostavan električni zatvoreni krug koji uključuje izvor struje, na primjer generator, galvanski članak ili bateriju, i otpornik s otporom R. Budući da struja u krugu nije nigdje prekinuta, ona teče unutar izvora.

U takvoj situaciji možemo reći da svaki izvor ima neki unutarnji otpor koji sprječava protok struje. Taj unutarnji otpor karakterizira izvor struje i označava se slovom r. Za bateriju, unutarnji otpor je otpor otopine elektrolita i elektroda; za generator, to je otpor namota statora itd.

Dakle, izvor struje karakterizira i veličina EMF-a i vrijednost vlastitog unutarnjeg otpora r - obje ove karakteristike ukazuju na kvalitetu izvora.

Elektrostatički visokonaponski generatori (poput Van de Graaffovog generatora ili Wimshurstovog generatora), na primjer, odlikuju se ogromnim EMF-om koji se mjeri u milijunima volti, dok im se unutarnji otpor mjeri u stotinama megaohma, zbog čega su neprikladni za proizvodnju velikih struja.

Galvanski elementi (kao što je baterija), naprotiv, imaju EMF reda veličine 1 volta, iako je njihov unutarnji otpor reda frakcija ili, najviše, desetaka ohma, pa stoga struje jedinica i desetaka ampera se može dobiti iz galvanskih elemenata.

Ovaj dijagram prikazuje pravi izvor s priključenim opterećenjem. Ovdje su naznačeni njegov unutarnji otpor, kao i otpor opterećenja. Prema tome, struja u ovom krugu bit će jednaka:

Budući da je dio vanjskog kruga homogen, napon preko opterećenja može se pronaći iz Ohmovog zakona:

Izražavajući otpor opterećenja iz prve jednadžbe i zamjenjujući njegovu vrijednost u drugu jednadžbu, dobivamo ovisnost napona opterećenja o struji u zatvorenom krugu:

U zatvorenoj petlji EMF je jednak zbroju padova napona na elementima vanjskog kruga i unutarnjeg otpora samog izvora. Ovisnost napona opterećenja o struji opterećenja idealno je linearna.

Grafikon to pokazuje, ali eksperimentalni podaci na stvarnom otporniku (križići u blizini grafikona) uvijek se razlikuju od idealnih:

Eksperimenti i logika pokazuju da je pri nultoj struji opterećenja napon na vanjskom krugu jednak izvornoj emf, a pri nultom naponu opterećenja struja u krugu jednaka je. Ovo svojstvo stvarnih krugova pomaže u eksperimentalnom pronalaženju emf i unutarnjeg otpora stvarnih izvora.

Eksperimentalno određivanje unutarnjeg otpora

Da biste eksperimentalno odredili ove karakteristike, nacrtajte ovisnost napona o opterećenju o trenutnoj vrijednosti, a zatim je ekstrapolirajte do sjecišta s osi.

Na sjecištu grafa s osi napona je vrijednost emf izvora, a na sjecištu s osi struja je vrijednost struje kratkog spoja. Kao rezultat, unutarnji otpor nalazi se formulom:

Korisna snaga koju razvija izvor predaje se opterećenju. Ovisnost ove snage o otporu opterećenja prikazana je na slici. Ova krivulja počinje od sjecišta koordinatnih osi u nultočki, zatim raste do maksimalne vrijednosti snage, nakon čega pada na nulu kada je otpor opterećenja jednak beskonačnosti.

Da bi se odredio maksimalni otpor opterećenja pri kojem će se teoretski razviti maksimalna snaga na danom izvoru, uzima se derivacija formule snage u odnosu na R i postavlja se na nulu. Najveća snaga će se razviti kada je vanjski otpor kruga jednak unutarnjem otporu izvora:

Ova odredba o maksimalnoj snazi ​​pri R = r omogućuje nam eksperimentalno pronalaženje unutarnjeg otpora izvora crtanjem ovisnosti snage oslobođene na opterećenju o vrijednosti otpora opterećenja. Pronalaženjem stvarnog, a ne teorijskog otpora opterećenja koji daje maksimalnu snagu, određuje se stvarni unutarnji otpor napajanja.

Učinkovitost izvora struje pokazuje omjer maksimalne snage dodijeljene opterećenju prema ukupnoj snazi ​​koja se trenutno razvija