Perubahan dalam emf dan rintangan dalaman sumber semasa. Daya gerak elektrik

Kami sampai pada kesimpulan bahawa untuk mengekalkan DC dalam litar tertutup, sumber arus mesti disertakan di dalamnya. Kami menekankan bahawa tugas sumber bukan untuk membekalkan caj ke litar elektrik (ada cukup caj ini dalam konduktor), tetapi untuk memaksa mereka untuk bergerak, untuk melakukan kerja untuk memindahkan caj terhadap daya medan elektrik. Ciri-ciri utama sumber ialah daya gerak elektrik 1 (EMF) - kerja yang dilakukan oleh daya luar untuk menggerakkan unit caj positif

Unit EMF dalam sistem unit SI ialah Volt. Emf sumber ialah 1 volt jika ia melakukan 1 Joule kerja apabila menggerakkan cas sebanyak 1 Coulomb

  Untuk menetapkan sumber arus pada litar elektrik, simbol khas digunakan (Rajah 397).

nasi. 397
  Medan elektrostatik melakukan kerja positif untuk menggerakkan cas positif ke arah potensi medan berkurangan. Punca semasa memisahkan cas elektrik - cas positif terkumpul pada satu kutub dan cas negatif pada satu lagi. Kekuatan medan elektrik dalam sumber diarahkan dari kutub positif ke negatif, jadi kerja medan elektrik untuk menggerakkan cas positif akan menjadi positif apabila ia bergerak dari "tambah" ke "tolak". Kerja daya luaran, sebaliknya, adalah positif jika caj positif bergerak dari kutub negatif ke positif, iaitu, dari "tolak" ke "tambah".
Ini adalah perbezaan asas antara konsep perbezaan potensi dan EMF, yang mesti sentiasa diingati.
Oleh itu, daya gerak elektrik sumber boleh dianggap sebagai kuantiti algebra, tandanya ("tambah" atau "tolak") bergantung pada arah arus. Dalam rajah yang ditunjukkan dalam Rajah. 398,

nasi. 398
di luar sumber (dalam litar luaran) arus mengalir 2 dari "tambah" sumber ke "tolak", di dalam sumber dari "tolak" kepada "tambah". Dalam kes ini, kedua-dua daya sumber luaran dan daya elektrostatik dalam litar luaran melakukan kerja positif.
  Jika di sesuatu kawasan litar elektrik Sebagai tambahan kepada daya elektrostatik, daya pihak ketiga juga bertindak, kemudian kedua-dua kuasa elektrostatik dan pihak ketiga "berfungsi" pada pergerakan cas. Jumlah kerja kuasa elektrostatik dan pihak ketiga untuk menggerakkan satu cas positif dipanggil voltan elektrik dalam bahagian litar

  Dalam kes di mana tiada kuasa luar, voltan elektrik bertepatan dengan beza keupayaan medan elektrik.
  Mari kita terangkan definisi voltan dan tanda EMF menyala contoh mudah. Biarkan terdapat sumber daya luaran dan perintang dalam bahagian litar yang melaluinya arus elektrik mengalir (Rajah 399).

nasi. 399
  Untuk kepastian, kami akan menganggapnya φ o > φ 1, iaitu, arus elektrik diarahkan dari titik 0 to the point 1 . Apabila menyambungkan sumber seperti ditunjukkan dalam Rajah. 399 a, Daya luaran sumber melakukan kerja positif, jadi hubungan (2) dalam kes ini boleh ditulis dalam bentuk

  Apabila sumber dihidupkan semula (Rajah 399 b), cas di dalamnya bergerak melawan daya luar, jadi kerja yang terakhir adalah negatif. Malah, daya medan elektrik luaran mengatasi daya luaran. Akibatnya, dalam kes ini, hubungan yang sedang dipertimbangkan (2) mempunyai bentuk

  Untuk aliran arus elektrik Dalam bahagian litar yang mempunyai rintangan elektrik, kerja mesti dilakukan untuk mengatasi daya rintangan. Untuk cas positif unit, kerja ini, mengikut undang-undang Ohm, adalah sama dengan produk IR = U yang secara semula jadi bertepatan dengan voltan di kawasan ini.
  Zarah bercas (kedua-dua elektron dan ion) di dalam sumber bergerak dalam beberapa bahagian persekitaran, oleh itu, mereka juga tertakluk kepada daya brek dari persekitaran, yang juga perlu diatasi. Zarah bercas mengatasi daya rintangan akibat tindakan daya luar (jika arus dalam sumber diarahkan dari "tambah" ke "tolak") atau disebabkan oleh daya elektrostatik (jika arus diarahkan dari "tolak" ke "tambah") . Jelas sekali bahawa kerja untuk mengatasi daya ini tidak bergantung pada arah pergerakan, kerana daya rintangan sentiasa diarahkan ke arah yang bertentangan dengan kelajuan pergerakan zarah. Oleh kerana daya rintangan adalah berkadar kelajuan purata pergerakan zarah, maka kerja untuk mengatasinya adalah berkadar dengan kelajuan pergerakan, oleh itu, dengan kekuatan arus. Oleh itu, kita boleh memperkenalkan satu lagi ciri sumber -nya rintangan dalaman r, serupa dengan rintangan elektrik biasa. Kerja yang dilakukan untuk mengatasi daya rintangan apabila menggerakkan satu cas positif antara kutub punca adalah sama dengan A/q = Ir. Mari kita tekankan sekali lagi bahawa kerja ini tidak bergantung kepada arah arus dalam sumber.

1 Nama ini kuantiti fizikal tidak berjaya - jadi daya gerak elektrik adalah kerja, dan bukan daya dalam pengertian mekanikal biasa. Tetapi istilah ini sangat mantap sehingga tidak "dalam kuasa kami" untuk mengubahnya. By the way, kekuatan semasa tidak sama daya mekanikal! Belum lagi konsep seperti "kekuatan semangat", "kemahuan", "kuasa ilahi", dll.
2 Mari kita ingat bahawa arah pergerakan arus elektrik diambil sebagai arah pergerakan cas positif.

Di hujung konduktor, dan oleh itu arus, kehadiran daya luaran yang bersifat bukan elektrik adalah perlu, dengan bantuan yang mana pemisahan cas elektrik berlaku.

Oleh kuasa luar adalah sebarang daya yang bertindak ke atas zarah bercas elektrik dalam litar, kecuali elektrostatik (iaitu, Coulomb).

Daya pihak ketiga ditetapkan dalam pergerakan zarah bercas di dalam semua sumber semasa: dalam penjana, loji kuasa, sel galvanik, bateri, dsb.

Apabila litar ditutup, medan elektrik tercipta dalam semua konduktor litar. Di dalam sumber arus, cas bergerak di bawah pengaruh daya luar terhadap daya Coulomb (elektron bergerak dari elektrod bercas positif kepada elektrod negatif), dan sepanjang litar lain ia didorong oleh medan elektrik (lihat rajah di atas).

Dalam sumber semasa, semasa proses mengasingkan zarah bercas, transformasi berlaku jenis yang berbeza tenaga menjadi elektrik. Berdasarkan jenis tenaga yang ditukar, mereka membezakan jenis berikut daya gerak elektrik:

- elektrostatik- dalam mesin elektrofor di mana penjelmaan berlaku tenaga mekanikal apabila geseran menjadi elektrik;

- termoelektrik- dalam unsur termo - tenaga dalaman simpang panas dua wayar yang diperbuat daripada logam berbeza bertukar menjadi elektrik;

- fotovoltaik- dalam fotosel. Di sini penukaran tenaga cahaya kepada tenaga elektrik berlaku: apabila beberapa bahan diterangi, contohnya, selenium, kuprum (I) oksida, silikon, kehilangan negatif cas elektrik;

- kimia- dalam sel galvanik, bateri dan sumber lain di mana tenaga kimia ditukar kepada tenaga elektrik.

Daya gerak elektrik (EMF)- ciri-ciri sumber semasa. Konsep EMF telah diperkenalkan oleh G. Ohm pada tahun 1827 untuk litar arus terus. Pada tahun 1857, Kirchhoff mendefinisikan EMF sebagai kerja daya luar apabila satu unit cas elektrik dipindahkan sepanjang gelung tertutup:

ɛ = A st /q,

di mana ɛ — EMF sumber semasa, A st- kerja kuasa luar, q- jumlah caj yang dipindahkan.

Daya gerak elektrik dinyatakan dalam volt.

Kita boleh bercakap tentang daya gerak elektrik di mana-mana bahagian litar. Ini adalah kerja khusus daya luaran (kerja untuk menggerakkan satu cas) bukan di seluruh litar, tetapi hanya di kawasan tertentu.

Rintangan dalaman sumber semasa.

Biarkan terdapat litar tertutup ringkas yang terdiri daripada sumber arus (contohnya, sel galvanik, bateri atau penjana) dan perintang dengan rintangan R. Arus dalam litar tertutup tidak terganggu di mana-mana, oleh itu, ia juga wujud di dalam sumber semasa. Mana-mana sumber mewakili beberapa rintangan kepada arus. Ia dipanggil rintangan dalaman sumber semasa dan ditetapkan oleh surat itu r.

Dalam penjana r- ini adalah rintangan penggulungan, dalam sel galvanik - rintangan larutan elektrolit dan elektrod.

Oleh itu, sumber semasa dicirikan oleh nilai EMF dan rintangan dalaman, yang menentukan kualitinya. Sebagai contoh, mesin elektrostatik mempunyai EMF yang sangat tinggi (sehingga puluhan ribu volt), tetapi pada masa yang sama rintangan dalamannya sangat besar (sehingga ratusan megohm). Oleh itu, mereka tidak sesuai untuk menghasilkan arus yang tinggi. U sel galvanik EMF hanya lebih kurang 1 V, tetapi rintangan dalaman juga rendah (kira-kira 1 Ohm atau kurang). Ini membolehkan mereka mendapatkan arus yang diukur dalam ampere.

Tujuan kerja: mengkaji kaedah mengukur EMF dan rintangan dalaman sumber arus menggunakan ammeter dan voltmeter.

peralatan: tablet logam, sumber arus, ammeter, voltmeter, perintang, kunci, pengapit, wayar penyambung.

Untuk mengukur EMF dan rintangan dalaman Sumber arus dipasang ke dalam litar elektrik, rajahnya ditunjukkan dalam Rajah 1.

Ammeter, rintangan dan suis yang disambungkan secara bersiri disambungkan kepada punca semasa. Di samping itu, voltmeter juga disambungkan terus ke bicu keluaran sumber.

EMF diukur dengan membaca voltmeter dengan suis terbuka. Kaedah penentuan EMF ini adalah berdasarkan akibat daripada hukum Ohm untuk rantai lengkap, mengikut mana, dengan rintangan litar luar yang tidak terhingga besar, voltan pada terminal sumber adalah sama dengan emfnya. (Lihat perenggan "Hukum Ohm untuk Litar Lengkap" dalam buku teks Fizik 10).

Untuk menentukan rintangan dalaman sumber, kunci K ditutup Dalam kes ini, dua bahagian boleh dibezakan secara konvensional dalam litar: luaran (yang disambungkan ke sumber) dan dalaman (yang terletak di dalam arus. sumber). Oleh kerana EMF sumber adalah sama dengan jumlah penurunan voltan dalam bahagian dalaman dan luaran litar:

ε = Ur+UR, ItuUr = ε -UR (1)

Mengikut hukum Ohm bagi bahagian rantai U r = I · r(2). Menggantikan kesamaan (2) kepada (1) kita mendapat:

saya· r = ε - Ur , dari mana r = (ε - UR)/ J

Oleh itu, untuk mengetahui rintangan dalaman sumber arus, perlu terlebih dahulu menentukan EMFnya, kemudian tutup suis dan ukur penurunan voltan merentasi rintangan luaran, serta kekuatan semasa di dalamnya.

Kemajuan kerja

1. Sediakan jadual untuk merekodkan hasil pengukuran dan pengiraan:

ε ,V	U r , B	i,a	r , Ohm

Lukis gambar rajah dalam buku nota anda untuk mengukur EMF dan rintangan dalaman sumber.

Selepas memeriksa litar, pasangkan litar elektrik. Buka kunci.

ukur nilai EMF sumber.

Tutup kekunci dan tentukan bacaan ammeter dan voltmeter.

Kira rintangan dalaman punca.

1. Penentuan emf dan rintangan dalaman sumber semasa melalui kaedah grafik

Tujuan kerja: mengkaji ukuran emf, rintangan dalaman dan arus litar pintas sumber arus, berdasarkan analisis graf pergantungan voltan pada output punca pada arus dalam litar.

peralatan: sel galvanik, ammeter, voltmeter, perintang R 1 , perintang boleh ubah, kunci, pengapit, tablet logam, wayar penyambung.

Daripada undang-undang Ohm untuk litar lengkap, ia menunjukkan bahawa voltan pada output sumber arus bergantung pada perkadaran terus dengan arus dalam litar:

kerana I =E/(R+r), maka IR + Ir = E, tetapi IR = U, dari mana U + Ir = E atau U = E – Ir (1).

Jika anda merancang pergantungan U pada I, maka dari titik persilangannya dengan paksi koordinat anda boleh menentukan E, I K.Z.

- kekuatan arus litar pintas (arus yang akan mengalir dalam litar punca apabila rintangan luar R menjadi sifar).

EMF ditentukan oleh titik persilangan graf dengan paksi voltan. Titik pada graf ini sepadan dengan keadaan litar di mana tiada arus di dalamnya dan, oleh itu, U = E.

Kekuatan arus litar pintas ditentukan oleh titik persilangan graf dengan paksi arus. Dalam kes ini, rintangan luaran R = 0 dan, oleh itu, voltan pada output sumber U = 0.

Rintangan dalaman sumber ditemui oleh tangen sudut kecondongan graf berbanding paksi semasa. (Bandingkan formula (1) dengan fungsi matematik dalam bentuk Y = AX + B dan ingat maksud pekali bagi X).

Untuk merekodkan hasil pengukuran, sediakan jadual:

1. Selepas guru menyemak litar, pasang litar elektrik. Tetapkan peluncur perintang boleh ubah ke kedudukan di mana rintangan litar yang disambungkan kepada sumber semasa adalah maksimum.

Tentukan arus dalam litar dan voltan pada terminal punca pada nilai rintangan maksimum perintang boleh ubah. Masukkan data ukuran ke dalam jadual.

Ulangi pengukuran arus dan voltan beberapa kali, setiap kali mengurangkan nilai rintangan berubah supaya voltan pada terminal punca berkurangan sebanyak 0.1V. Hentikan pengukuran apabila arus dalam litar mencapai 1A.

Plotkan titik yang diperoleh dalam eksperimen pada graf. Plot voltan sepanjang paksi menegak, dan arus sepanjang paksi mendatar. Lukis garis lurus melalui titik.

Teruskan graf sehingga ia bersilang dengan paksi koordinat dan tentukan nilai E dan I K.Z.

Ukur EMF punca dengan menyambungkan voltmeter ke terminalnya dengan litar luaran terbuka. Bandingkan nilai EMF yang diperolehi oleh kedua-dua kaedah dan nyatakan sebab kemungkinan percanggahan dalam keputusan.

Tentukan rintangan dalaman sumber arus. Untuk melakukan ini, hitung tangen sudut kecondongan graf yang dibina kepada paksi semasa. Oleh kerana tangen sudut dalam segi tiga tepat adalah sama dengan nisbah sisi bertentangan dengan sisi bersebelahan, ini boleh dilakukan secara praktikal dengan mencari nisbah E / I K.Z

Kerja makmal

"Pengukuran EMF dan rintangan dalaman sumber semasa"

Disiplin Fizik

Guru A.B. Vinogradov

Nizhny Novgorod

2014

Tujuan kerja: membangunkan keupayaan untuk menentukan EMF dan rintangan dalaman sumber arus menggunakan ammeter dan voltmeter.

peralatan: penerus VU-4M, ammeter, voltmeter, wayar penyambung, unsur tablet No. 1: kunci, perintangR 1 .

Teori kandungan karya.

Rintangan dalaman sumber semasa.

Apabila arus melalui litar tertutup, zarah bercas elektrik bergerak bukan sahaja di dalam konduktor yang menyambungkan kutub sumber arus, tetapi juga di dalam sumber arus itu sendiri. Oleh itu, dalam litar elektrik tertutup, bahagian luaran dan dalaman litar dibezakan. Bahagian rantai luaran membentuk keseluruhan set konduktor yang disambungkan kepada kutub punca arus. Bahagian rantai dalaman- Ini adalah sumber semasa itu sendiri. Sumber semasa, seperti mana-mana konduktor lain, mempunyai rintangan. Oleh itu, dalam litar elektrik yang terdiri daripada sumber arus dan konduktor dengan rintangan elektrik R , arus elektrik berfungsi bukan sahaja pada luaran, tetapi juga pada bahagian dalaman litar. Sebagai contoh, apabila lampu pijar disambungkan ke bateri galvanik lampu suluh, bukan sahaja lingkaran lampu dan wayar bekalan, tetapi juga bateri itu sendiri dipanaskan oleh arus elektrik. Rintangan elektrik sumber arus dipanggil rintangan dalaman. Dalam penjana elektromagnet, rintangan dalaman ialah rintangan elektrik wayar penggulungan penjana. Di bahagian dalaman litar elektrik, jumlah haba dibebaskan sama dengan

di mana r- rintangan dalaman sumber semasa.

Jumlah haba yang dibebaskan apabila arus terus mengalir dalam litar tertutup, bahagian luar dan dalam yang mempunyai rintangan yang sama, masing-masing. R Dan r, sama

. (2)

Mana-mana litar tertutup boleh diwakili sebagai dua perintang yang disambung secara bersiri dengan rintangan yang setara R Dan r. Oleh itu, rintangan litar lengkap adalah sama dengan jumlah rintangan luaran dan dalaman:
. Sejak bila sambungan bersiri Kekuatan semasa dalam semua bahagian litar adalah sama, maka magnitud arus yang sama melalui bahagian luaran dan dalaman litar. Kemudian, mengikut undang-undang Ohm, untuk bahagian litar, penurunan voltan pada bahagian luaran dan dalamannya masing-masing akan sama:

Dan
(3)

Daya gerak elektrik.

Jumlah kerja yang dilakukan oleh daya medan elektrostatik apabila cas bergerak sepanjang litar arus terus tertutup adalah sifar. Akibatnya, semua kerja arus elektrik dalam litar elektrik tertutup selesai disebabkan oleh tindakan daya luar, menyebabkan pengasingan cas di dalam sumber dan mengekalkan voltan malar pada output sumber semasa. Sikap kerja
, dijalankan oleh kuasa luar untuk menggerakkan cas q sepanjang rantai, kepada nilai caj ini dipanggil daya gerak elektrik punca(EMF) :

, (4)

di mana
- caj dipindahkan.

EMF dinyatakan dalam unit yang sama seperti voltan atau beza keupayaan, iaitu dalam volt:
.

Hukum Ohm untuk litar lengkap.

Jika, akibat daripada laluan arus terus dalam litar elektrik tertutup, hanya pemanasan konduktor berlaku, maka mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga kerja sepenuh masa arus elektrik dalam litar tertutup, sama dengan kerja daya luaran sumber arus adalah sama dengan jumlah haba yang dibebaskan di bahagian luaran dan dalaman litar:

. (5)

Daripada ungkapan (2), (4) dan (5) kita perolehi:

. (6)

Kerana
, Itu

, (7)

atau

. (8)

Kekuatan arus dalam litar elektrik adalah berkadar terus dengan daya gerak elektrik sumber semasa dan berkadar songsang dengan jumlahnya rintangan elektrik bahagian luar dan dalam rantai. Ungkapan (8) dipanggil

Hukum Ohm untuk litar lengkap.

Oleh itu, dari sudut pandangan fizik, Hukum Ohm menyatakan hukum pemuliharaan tenaga untuk litar DC tertutup..

Perintah kerja

Bersedia untuk melakukan kerja.

Di hadapan anda di atas meja adalah makmal mini mengenai elektrodinamik. Penampilannya dibentangkan dalam l. r. No. 9 dalam Rajah 2.

Di sebelah kiri ialah miliammeter, penerus VU-4M, voltmeter dan ammeter. Tablet No. 1 dipasang di sebelah kanan (lihat Rajah 3 dalam helaian No. 9). Bahagian belakang sarung mengandungi wayar penyambung berwarna: wayar merah digunakan untuk menyambungkan VU-4M ke soket "+" tablet; wayar putih - untuk menyambungkan VU-4M ke soket "-"; wayar kuning - untuk menyambungkan alat pengukur ke unsur tablet; biru - untuk menyambungkan elemen tablet bersama-sama. Bahagian ditutup dengan platform lipat. Dalam kedudukan kerja, platform terletak secara mendatar dan digunakan sebagai permukaan kerja apabila memasang persediaan percubaan dalam eksperimen.

2. Kemajuan kerja. saya Semasa anda bekerja, anda akan mempelajari kaedah untuk mengukur ciri asas sumber semasa menggunakan hukum Ohm untuk litar lengkap, yang mengaitkan kekuatan semasa dalam litar, EMF sumber semasa r, rintangan dalamannya R dan rintangan litar luaran

. (9)

nisbah:

1 cara. DENGAN hema persediaan eksperimen

ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah.1. (r << R ). Kaji dengan teliti. Apabila suis B dibuka, sumber ditutup kepada voltmeter, yang rintangannya lebih besar daripada rintangan dalaman sumber
Dalam kes ini, arus dalam litar adalah sangat kecil sehingga nilai penurunan voltan merentasi rintangan dalaman sumber boleh diabaikan , dan emf punca dengan ralat yang boleh diabaikan adalah sama dengan voltan pada terminalnya

. (10)

, yang diukur dengan voltmeter, i.e. Oleh itu, emf punca ditentukan oleh bacaan voltmeter

dengan kunci B terbuka. R :

. (11)

Jika suis B ditutup, voltmeter akan menunjukkan penurunan voltan merentasi perintang

(12)

Kemudian, berdasarkan kesamaan (9), (10) dan (11), dapat dinyatakan bahawa

Arus dalam litar boleh diukur menggunakan ammeter. Perintang wayar diperbuat daripada wayar nichrome dan mempunyai rintangan 5 ohm.

Pasang litar mengikut rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Selepas litar dipasang, anda perlu mengangkat tangan dan memanggil guru supaya dia boleh menyemak pemasangan litar elektrik yang betul. Dan jika rantai itu dipasang dengan betul, maka mulakan kerja.

Dengan kunci B terbuka, ambil bacaan voltmeter dan masukkan nilai voltan dalam jadual 1. Kemudian tutup kekunci B dan sekali lagi ambil bacaan voltmeter, tetapi kali ini dan bacaan ammeter. Masukkan nilai voltan dan arus dalam Jadual 1.

Kira rintangan dalaman sumber semasa.

Jadual1.

, DALAM

, DALAM

saya, A

, DALAM

r, Ohm

Kaedah 2.

Mula-mula, kumpulkan persediaan eksperimen yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

nasi. 2.

Ukur arus dalam litar menggunakan ammeter, tulis hasilnya dalam buku nota anda. Rintangan perintang =5 Ohm. Semua data dimasukkan ke dalam jadual 2., Ohm

Soalan keselamatan:

Bahagian luar dan dalam rantai.

Apakah rintangan yang dipanggil dalaman? Jawatan.

Berapakah jumlah rintangan?

Takrifkan daya gerak elektrik (EMF). Jawatan. Unit ukuran.

Nyatakan hukum Ohm bagi litar lengkap itu.

Jika kita tidak mengetahui nilai rintangan perintang wirewound, adakah mungkin untuk menggunakan kaedah kedua dan apa yang perlu dilakukan untuk ini (mungkin, sebagai contoh, kita perlu memasukkan beberapa peranti dalam litar)?

Boleh memasang litar elektrik yang digunakan dalam kerja.

kesusasteraan

Kabardin O.F.. Rujukan. Bahan: Buku teks. Manual untuk pelajar.-3rd ed.-M.: Education, 1991.-hlm.:150-151.

Buku Panduan Pelajar Sekolah. Fizik / Komp. T. Feshchenko, V. Vozhegova - M.: Philological Society "SLOVO", LLC "Firm" "AST Publishing House", Pusat Kemanusiaan di Fakulti Kewartawanan Universiti Negeri Moscow. M. V. Lomonosova, 1998. - hlm: 124,500-501.

Samoilenko P.I.. Fizik (untuk kepakaran bukan teknikal): Buku teks. untuk pendidikan am institusi Prof. Pendidikan / P. I. Samoilenko, A. V. Sergeev - ed. ke-2, St.-M.: Pusat Penerbitan "Akademi", 2003, ms: 181-182.

Katakan terdapat litar tertutup elektrik ringkas yang merangkumi sumber arus, contohnya penjana, sel galvanik atau bateri, dan perintang dengan rintangan R. Oleh kerana arus dalam litar tidak terganggu di mana-mana, ia mengalir di dalam sumber.

Dalam keadaan sedemikian, kita boleh mengatakan bahawa mana-mana sumber mempunyai beberapa rintangan dalaman yang menghalang aliran semasa. Rintangan dalaman ini mencirikan sumber semasa dan ditetapkan oleh huruf r. Untuk bateri, rintangan dalaman ialah rintangan larutan elektrolit dan elektrod untuk penjana, ia adalah rintangan belitan stator, dsb.

Oleh itu, sumber semasa dicirikan oleh kedua-dua magnitud EMF dan nilai rintangan dalamannya sendiri r - kedua-dua ciri ini menunjukkan kualiti sumber.

Penjana voltan tinggi elektrostatik (seperti penjana Van de Graaff atau penjana Wimshurst), sebagai contoh, dibezakan oleh EMF besar yang diukur dalam berjuta-juta volt, manakala rintangan dalamannya diukur dalam ratusan megaohm, itulah sebabnya ia tidak sesuai. untuk menghasilkan arus yang besar.

Unsur galvanik (seperti bateri), sebaliknya, mempunyai EMF dalam urutan 1 volt, walaupun rintangan dalamannya adalah dari susunan pecahan atau, paling banyak, puluhan ohm, dan oleh itu arus unit dan puluhan ampere boleh didapati daripada unsur galvanik.

Rajah ini menunjukkan sumber sebenar dengan beban yang dilampirkan. Rintangan dalamannya, serta rintangan beban, ditunjukkan di sini. Menurut, arus dalam litar ini akan sama dengan:

Oleh kerana bahagian litar luar adalah homogen, voltan merentasi beban boleh didapati daripada hukum Ohm:

Menyatakan rintangan beban daripada persamaan pertama dan menggantikan nilainya ke dalam persamaan kedua, kita memperoleh pergantungan voltan beban pada arus dalam litar tertutup:

Dalam gelung tertutup, EMF adalah sama dengan jumlah penurunan voltan merentasi elemen litar luaran dan rintangan dalaman sumber itu sendiri. Kebergantungan voltan beban pada arus beban adalah idealnya linear.

Graf menunjukkan ini, tetapi data eksperimen pada perintang sebenar (silang berhampiran graf) sentiasa berbeza daripada yang ideal:

Eksperimen dan logik menunjukkan bahawa pada arus beban sifar, voltan pada litar luaran adalah sama dengan emf punca, dan pada voltan beban sifar, arus dalam litar adalah sama dengan . Sifat litar sebenar ini membantu mencari secara eksperimen emf dan rintangan dalaman sumber sebenar.

Penentuan eksperimen rintangan dalaman

Untuk menentukan ciri-ciri ini secara eksperimen, plotkan pergantungan voltan pada beban pada nilai semasa, kemudian ekstrapolasi ke persimpangan dengan paksi.

Pada titik persilangan graf dengan paksi voltan ialah nilai emf punca, dan pada titik persilangan dengan paksi semasa ialah nilai arus litar pintas. Akibatnya, rintangan dalaman didapati oleh formula:

Kuasa berguna yang dibangunkan oleh sumber dilepaskan ke beban. Pergantungan kuasa ini pada rintangan beban ditunjukkan dalam rajah. Lengkung ini bermula dari persilangan paksi koordinat pada titik sifar, kemudian meningkat kepada nilai kuasa maksimum, selepas itu ia turun kepada sifar apabila rintangan beban adalah sama dengan infiniti.

Untuk mencari rintangan beban maksimum di mana kuasa maksimum secara teorinya akan berkembang pada sumber tertentu, terbitan formula kuasa berkenaan dengan R diambil dan ditetapkan sama dengan sifar. Kuasa maksimum akan berkembang apabila rintangan litar luaran adalah sama dengan rintangan dalaman sumber:

Peruntukan mengenai kuasa maksimum pada R = r membolehkan kita mencari secara eksperimen rintangan dalaman sumber dengan memplot pergantungan kuasa yang dilepaskan pada beban pada nilai rintangan beban. Setelah menemui rintangan beban sebenar, bukannya teori, yang memberikan kuasa maksimum, rintangan dalaman sebenar bekalan kuasa ditentukan.

Kecekapan sumber semasa menunjukkan nisbah kuasa maksimum yang diperuntukkan kepada beban kepada jumlah kuasa yang sedang dibangunkan