Endringer i emk og intern motstand til strømkilden. Elektromotorisk kraft

Vi konkluderte med at for å opprettholde likestrøm i en lukket krets må en strømkilde inkluderes i den. Vi understreker at kildens oppgave ikke er å levere ladninger til den elektriske kretsen (det er nok av disse ladningene i lederne), men å få dem til å bevege seg, å gjøre arbeidet med å flytte ladninger mot kreftene elektrisk felt. Hovedkarakteristikken til kilden er elektromotorisk kraft 1 (EMF) er arbeidet utført av eksterne krefter for å bevege en enhet positiv ladning

Måleenheten for EMF i SI-systemet av enheter er Volt. EMF til en kilde er 1 volt hvis den utfører 1 Joule arbeid mens den beveger en ladning på 1 Coulomb

For å utpeke strømkilder på elektriske kretser, brukes en spesiell betegnelse (fig. 397).

ris. 397
Det elektrostatiske feltet gjør positivt arbeid for å flytte den positive ladningen i retning av avtagende feltpotensial. Strømkilden leder separasjonen av elektriske ladninger - positive ladninger akkumuleres på den ene polen, negative ladninger på den andre. Styrken til det elektriske feltet i kilden er rettet fra den positive polen til den negative, så arbeidet til det elektriske feltet for å flytte den positive ladningen vil være positiv når den beveger seg fra "pluss" til "minus". Arbeidet til ytre krefter, tvert imot, er positivt hvis positive ladninger beveger seg fra den negative polen til den positive, det vil si fra "minus" til "pluss".
Dette er den grunnleggende forskjellen mellom begrepene potensiell forskjell og EMF, som alltid må huskes.
Dermed kan den elektromotoriske kraften til kilden betraktes som en algebraisk størrelse, hvis tegnet ("pluss" eller "minus") avhenger av strømmens retning. I skjemaet vist i fig. 398,

ris. 398
utenfor kilden (i den eksterne kretsen), flyter strømmen 2 fra "pluss" til kilden til "minus", inne i kilden fra "minus" til "pluss". I dette tilfellet gjør både eksterne kildekrefter og elektrostatiske krefter i den eksterne kretsen positivt arbeid.
Hvis i et område elektrisk krets I tillegg til elektrostatiske krefter virker også tredjepartskrefter, da "virker" både elektrostatiske og tredjepartskrefter på bevegelse av ladninger. Det totale arbeidet til elektrostatiske og eksterne krefter for å flytte en enkelt positiv ladning kalles den elektriske spenningen i kretsseksjonen

I tilfelle det ikke er eksterne krefter, elektrisk spenning faller sammen med potensialforskjellen til det elektriske feltet.
La oss forklare definisjonen av spenning og tegnet på EMF på enkelt eksempel. La det være en kilde til ytre krefter og en motstand i den delen av kretsen som den elektriske strømmen flyter gjennom (fig. 399).

ris. 399
For ordens skyld vil vi anta det φ o > φ 1, det vil si at den elektriske strømmen ledes fra punktet 0 til punktet 1 . Når du kobler til kilden, som vist i fig. 399 a, Ytre krefter til kilden gjør positivt arbeid, så relasjon (2) kan i dette tilfellet skrives som

Når kilden slås på igjen (fig. 399 b), beveger ladningene inni den seg mot ytre krefter, så arbeidet til sistnevnte er negativt. Faktisk overvinner kreftene til det eksterne elektriske feltet eksterne krefter. Derfor, i dette tilfellet, har den vurderte relasjonen (2) formen

For en lekkasje elektrisk strøm i en del av kretsen som har elektrisk motstand, er det nødvendig å gjøre arbeid for å overvinne motstandskreftene. For en enhets positiv ladning er dette arbeidet, i henhold til Ohms lov, lik produktet IR = U som selvfølgelig sammenfaller med spenningen i dette området.
Ladede partikler (både elektroner og ioner) inne i kilden beveger seg i noen miljø, derfor, fra siden av miljøet, påvirkes de også av retarderende krefter, som også må overvinnes. Ladede partikler overvinner motstandskrefter på grunn av virkningen av ytre krefter (hvis strømmen i kilden er rettet fra "pluss" til "minus") eller på grunn av elektrostatiske krefter (hvis strømmen er rettet fra "minus" til "pluss") . Det er åpenbart at arbeidet med å overvinne disse kreftene ikke er avhengig av bevegelsesretningen, siden motstandskreftene alltid er rettet i retning motsatt av partiklenes hastighet. Siden motstandskreftene er proporsjonale gjennomsnittshastighet bevegelse av partikler, så er arbeidet for å overvinne dem proporsjonalt med bevegelseshastigheten, derfor til styrken til strømmen. Dermed kan vi introdusere en annen egenskap ved kilden - dens indre motstand r, lik vanlig elektrisk motstand. Arbeidet med å overvinne motstandskreftene når en enhets positiv ladning flyttes mellom polene til kilden er A/q = Ir. Vi understreker nok en gang at dette arbeidet ikke er avhengig av strømmens retning i kilden.

1 Navn på denne fysisk mengde mislykket - så den elektromotoriske kraften er arbeid, og ikke en kraft i vanlig mekanisk forstand. Men dette begrepet er så etablert at det ikke er "i vår makt" å endre det. Strømstyrken er forresten ikke den samme mekanisk kraft! For ikke å nevne slike begreper som "styrke", "viljestyrke", "guddommelig kraft", etc.
2 Husk at bevegelsesretningen til positive ladninger tas som bevegelsesretningen til elektrisk strøm.

Ved endene av lederen, og dermed strømmen, er det nødvendig å ha eksterne krefter av ikke-elektrisk natur, ved hjelp av hvilken separasjon av elektriske ladninger oppstår.

Tredjeparts styrker alle krefter som virker på elektrisk ladede partikler i en krets kalles, med unntak av elektrostatiske (dvs. Coulomb).

Tredjepartskrefter setter i gang ladede partikler inne i alle strømkilder: i generatorer, ved kraftverk, i galvaniske celler, batterier, etc.

Når kretsen er lukket, dannes et elektrisk felt i alle ledere i kretsen. Inne i strømkilden beveger ladningene seg under påvirkning av ytre krefter mot Coulomb-kreftene (elektroner beveger seg fra en positivt ladet elektrode til en negativ), og i resten av kretsen drives de av et elektrisk felt (se figur over ).

I dagens kilder, i løpet av arbeidet med separasjon av ladede partikler, skjer en transformasjon forskjellige typer energi til elektrisitet. I henhold til typen konvertert energi, skiller de følgende typer elektromotorisk kraft:

- elektrostatisk- i elektroformaskinen, der transformasjonen finner sted mekanisk energi når du gni inn i elektriske;

- termoelektrisk- i termoelementet - indre energi et oppvarmet kryss av to ledninger laget av forskjellige metaller blir til en elektrisk;

- solcelleanlegg— i en fotocelle. Her blir lysenergi omdannet til elektrisk energi: når visse stoffer belyses, for eksempel selen, kobberoksid (I), silisium, tap av negativ elektrisk ladning;

- kjemisk- i galvaniske celler, batterier og andre kilder der kjemisk energi omdannes til elektrisk energi.

Elektromotorisk kraft (EMF)- karakteristisk for gjeldende kilder. Konseptet med EMF ble introdusert av G. Ohm i 1827 for likestrømskretser. I 1857 definerte Kirchhoff EMF som arbeidet til ytre krefter under overføringen av en elektrisk enhet langs lukket krets:

ɛ \u003d A st / q,

hvor ɛ - EMF for gjeldende kilde, En st- arbeidet til eksterne krefter, q er beløpet som overføres.

Den elektromotoriske kraften uttrykkes i volt.

Vi kan snakke om den elektromotoriske kraften i hvilken som helst del av kretsen. Dette er det spesifikke arbeidet til eksterne krefter (arbeidet med å flytte en enhetsladning) ikke i hele kretsen, men bare i dette området.

Intern motstand til strømkilden.

La det være en enkel lukket krets bestående av en strømkilde (for eksempel en galvanisk celle, batteri eller generator) og en motstand med motstand R. Strømmen i en lukket krets blir ikke avbrutt noe sted, derfor eksisterer den også inne i strømkilden. Enhver kilde representerer en viss motstand mot strøm. Det heter strømkildens indre motstand og er merket med bokstaven r.

I generatoren r- dette er motstanden til viklingen, i en galvanisk celle - motstanden til elektrolyttløsningen og elektrodene.

Dermed er den nåværende kilden preget av verdiene til EMF og intern motstand, som bestemmer kvaliteten. For eksempel har elektrostatiske maskiner en veldig høy EMF (opptil titusenvis av volt), men samtidig er deres indre motstand enorm (opptil hundrevis av Mohms). Derfor er de uegnet for å motta høye strømmer. På galvaniske celler EMF er bare ca. 1 V, men den interne motstanden er også liten (ca. 1 ohm eller mindre). Dette gjør at de kan motta strømmer målt i ampere.

Formålet med arbeidet: å studere metoden for å måle EMF og indre motstand til en strømkilde ved hjelp av et amperemeter og et voltmeter.

Utstyr: metall nettbrett, strømkilde, amperemeter, voltmeter, motstand, nøkkel, klemmer, tilkoblingsledninger.

For måling av EMF og indre motstand strømkilder samler en elektrisk krets, diagrammet som er vist i figur 1.

Et amperemeter, motstand og nøkkel koblet i serie er koblet til strømkilden. I tillegg er et voltmeter også koblet direkte til utgangskontaktene til kilden.

EMF måles ved avlesning av voltmeteret med nøkkelen åpen. Denne teknikken for å bestemme EMF er basert på konsekvensen av Ohms lov for komplett kjede, ifølge hvilken, med en uendelig stor motstand av den eksterne kretsen, er spenningen ved kildeterminalene lik dens EMF. (Se avsnittet "Ohms lov for en komplett krets" i læreboken "Fysikk 10").

For å bestemme den interne motstanden til kilden er nøkkelen K lukket. I dette tilfellet kan to seksjoner skilles betinget ut i kretsen: ekstern (den som er koblet til kilden) og intern (den som er inne i strømmen) kilde). Siden EMF til kilden er lik summen av spenningsfallet i de interne og eksterne delene av kretsen:

ε = Ur+UR, deretterUr = ε -UR (1)

I henhold til Ohms lov for kjedeseksjonen U r = I · r(2). Ved å erstatte likhet (2) med (1) får vi:

Jeg· r = ε - Ur , hvorfra r = (ε - UR)/ J

Derfor, for å finne ut den interne motstanden til en strømkilde, er det nødvendig å først bestemme dens EMF, deretter lukke nøkkelen og måle spenningsfallet over den eksterne motstanden, så vel som strømstyrken i den.

Arbeidsprosess

1. Lag en tabell for å registrere resultatene av målinger og beregninger:

ε ,i	U r , B	jeg, a	r , Ohm

Tegn i notatboken et diagram for å måle EMF og indre motstand til kilden.

Etter å ha kontrollert kretsen, sett sammen den elektriske kretsen. Åpne nøkkelen.

Måle EMF-verdi kilde.

Lukk bryteren og les amperemeter- og voltmeteravlesningene.

Beregn den indre motstanden til kilden.

1. Bestemmelse av emk og intern motstand til en strømkilde ved hjelp av en grafisk metode

Formålet med arbeidet: å studere målingene av EMF, intern motstand og kortslutningsstrøm til strømkilden, basert på analysen av grafen for avhengigheten av spenningen ved utgangen av kilden på strømstyrken i kretsen.

Utstyr: galvanisk celle, amperemeter, voltmeter, motstand R 1 , variabel motstand, nøkkel, klemmer, metallplate, tilkoblingsledninger.

Fra Ohms lov for en komplett krets følger det at spenningen ved utgangen av strømkilden avhenger i direkte proporsjon med strømstyrken i kretsen:

siden I \u003d E / (R + r), deretter IR + Ir \u003d E, men IR \u003d U, hvorfra U + Ir \u003d E eller U \u003d E - Ir (1).

Hvis du bygger en graf over avhengigheten til U av I, kan du ved dens skjæringspunkter med koordinataksene bestemme E, I K.Z. - styrken på kortslutningsstrømmen (strømmen som vil flyte i kildekretsen når den ytre motstanden R blir lik null).

EMF bestemmes av skjæringspunktet mellom grafen og spenningsaksen. Dette punktet på grafen tilsvarer tilstanden til kretsen der det ikke er strøm i den, og derfor U = E.

Styrken til kortslutningsstrømmen bestemmes av skjæringspunktet til grafen med strømaksen. I dette tilfellet er den eksterne motstanden R = 0 og følgelig spenningen ved utgangen til kilden U = 0.

Kildens indre motstand er funnet ved tangenten til grafens helning i forhold til gjeldende akse. (Sammenlign formel (1) med en matematisk funksjon av formen Y = AX + B og husk betydningen av koeffisienten ved X).

Arbeidsprosess

For å registrere måleresultatene, lag en tabell:

1. Etter å ha kontrollert kretsen av læreren, sett sammen den elektriske kretsen. Sett glidebryteren for variabel motstand til posisjonen der motstanden til kretsen koblet til strømkilden vil være maksimal.

Bestem verdien av strømmen i kretsen og spenningen ved kildeterminalene ved den maksimale motstandsverdien til den variable motstanden. Legg inn måledata i tabellen.

Gjenta målingene av strøm og spenning flere ganger, hver gang redusere verdien av den variable motstanden slik at spenningen ved kildeterminalene synker med 0,1V. Slutt å måle når strømmen i kretsen når 1A.

Tegn poengene som ble oppnådd i eksperimentet på grafen. Plott spenning på den vertikale aksen og strøm på den horisontale aksen. Tegn en rett linje gjennom prikkene.

Fortsett grafen til skjæringspunktet med koordinataksene og bestem verdiene til E og I K.Z.

Mål EMF til kilden ved å koble et voltmeter til terminalene med den eksterne kretsen åpen. Sammenlign EMF-verdiene oppnådd med de to metodene og angi årsaken til mulig avvik mellom resultatene.

Bestem den indre motstanden til strømkilden. For å gjøre dette, beregne tangensen til helningen til den konstruerte grafen til gjeldende akse. Siden tangenten til en vinkel i en rettvinklet trekant er lik forholdet mellom det motsatte benet og det tilstøtende, kan dette praktisk talt gjøres ved å finne forholdet E / I K.Z

Laboratoriearbeid

"Måling av EMF og intern motstand til en strømkilde"

Disiplinfysikk

Vinogradov A.B.

Nizhny Novgorod

2014

Formålet med arbeidet: å danne evnen til å bestemme EMF og indre motstand til en strømkilde ved hjelp av et amperemeter og et voltmeter.

Utstyr: VU-4M likeretter, amperemeter, voltmeter, tilkoblingsledninger, nettbrett nr. 1 elementer: nøkkel, motstandR 1 .

teoretisk Innholdet i arbeidet.

Intern motstand til strømkilden.

Når strømmen går gjennom lukket krets beveger elektrisk ladede partikler seg ikke bare inne i lederne som forbinder polene til strømkilden, men også inne i selve strømkilden. Derfor, i en lukket elektrisk krets, skilles eksterne og interne seksjoner av kretsen. Ytre del av kjeden utgjør hele settet med ledere som er koblet til polene til strømkilden. Inner del av kjeden er selve strømkilden. En strømkilde, som enhver annen leder, har motstand. Altså i en elektrisk krets som består av en strømkilde og ledere med elektrisk motstand R , elektrisk strøm fungerer ikke bare på den ytre, men også på den indre delen av kretsen. For eksempel, når en glødelampe er koblet til det galvaniske batteriet til en lommelykt, varmes ikke bare lampespolen og ledningsledningene opp av en elektrisk strøm, men også selve batteriet. Den elektriske motstanden til strømkilden kalles indre motstand. I en elektromagnetisk generator er den interne motstanden den elektriske motstanden til generatorens viklingstråd. I den indre delen av den elektriske kretsen frigjøres en mengde varme lik

hvor r- indre motstand til strømkilden.

Den totale mengden varme som frigjøres under strømmen av likestrøm i en lukket krets, hvis ytre og indre seksjoner har resistanser lik henholdsvis R og r, er lik

. (2)

Enhver lukket krets kan representeres som to motstander koblet i serie med ekvivalente motstander. R og r. Derfor er motstanden til hele kretsen lik summen av de eksterne og interne motstandene:
. Siden kl seriell tilkobling Siden strømmen i alle deler av kretsen er den samme, flyter den samme strømmen gjennom de eksterne og interne delene av kretsen. Deretter, i henhold til Ohms lov, for en del av kretsen, vil spenningsfallet i dens eksterne og interne seksjoner være henholdsvis lik:

og
(3)

Elektromotorisk kraft.

Det totale arbeidet til kreftene til det elektrostatiske feltet under bevegelsen av ladninger langs en lukket DC-krets er lik null. Følgelig er alt arbeidet med den elektriske strømmen i en lukket elektrisk krets fullført på grunn av virkningen av eksterne krefter som forårsaker separasjon av ladninger inne i kilden og opprettholder konstant trykk ved utgangen av gjeldende kilde. Arbeidsinnstilling
utført av eksterne krefter for å flytte ladningen q langs kjeden, til verdien av denne ladningen kalles kilde til elektromotorisk kraft(EMF) :

, (4)

hvor
- bærbar ladning.

EMF uttrykkes i de samme enhetene som spenning eller potensialforskjell, dvs. i volt:
.

Ohms lov for en komplett krets.

Hvis det, som et resultat av passering av likestrøm i en lukket elektrisk krets, bare oppstår oppvarming av lederne, er det i henhold til loven om bevaring av energi fullt arbeid elektrisk strøm i en lukket krets, lik arbeid ytre krefter til strømkilden, er lik mengden varme som frigjøres i de eksterne og interne delene av kretsen:

. (5)

Fra uttrykk (2), (4) og (5) får vi:

. (6)

Fordi
, deretter

, (7)

eller

. (8)

Strømstyrken i en elektrisk krets er direkte proporsjonal med den elektromotoriske kraften strømkilde og omvendt proporsjonal med summen elektrisk motstand ytre og indre deler av kjedet. Uttrykk (8) kalles Ohms lov for en komplett krets.

Således, fra et fysikksynspunkt, uttrykker Ohms lov loven om bevaring av energi for en lukket likestrømskrets.

Arbeidsordre.

Forberedelse til arbeid.

Foran deg på bordene ligger et minilaboratorium om elektrodynamikk. Utseendet er presentert i l. R. nr. 9 i figur 2.

Til venstre er et milliammeter, en VU-4M likeretter, et voltmeter, et amperemeter. Tablett nr. 1 festes til høyre (se fig. 3 i arkfil nr. 9). Fargede tilkoblingsledninger er plassert i den bakre delen av saken: den røde ledningen brukes til å koble VU-4M til "+"-kontakten på nettbrettet; hvit ledning - for å koble VU-4M til "-"-kontakten; gule ledninger - for å koble måleenheter til elementene på nettbrettet; blå - for å koble sammen elementene på nettbrettet. Seksjonen er lukket med en sammenleggbar plattform. I arbeidsstilling er stedet plassert horisontalt og brukes som arbeidsflate ved montering av forsøksoppsett i forsøk.

2. Fremdrift av arbeidet.

I løpet av arbeidet vil du mestre metoden for å måle hovedegenskapene til en strømkilde, ved å bruke Ohms lov for en komplett krets, som relaterer strømstyrken Jeg i kretsen, EMF til strømkilden , dens indre motstand r og ekstern kretsmotstand R forhold:

. (9)

1 vei.

Med hema eksperimentell oppsett vist i figur 1.

Figur 1.

Studer det nøye. Når bryteren er åpen B, er kilden lukket til et voltmeter, hvis motstand er mye større enn den indre motstanden til kilden (r << R ). I dette tilfellet er strømmen i kretsen så liten at verdien av spenningsfallet over den indre motstanden til kilden kan neglisjeres
, og EMF til kilden med en ubetydelig feil er lik spenningen ved dens terminaler , som måles av et voltmeter, dvs.

. (10)

Dermed bestemmes kildens EMF av avlesningene til voltmeteret med nøkkelen åpen.

Hvis bryter B er lukket, vil voltmeteret vise spenningsfallet over motstanden R :

. (11)

Så, basert på likheter (9), (10) og (11), kan vi fastslå det

(12)

Fra formel (12) kan man se at for å bestemme den interne motstanden til strømkilden, er det nødvendig, i tillegg til dens EMF, å kjenne strømstyrken i kretsen og spenningen over motstanden R når nøkkelen er stengt.

Strømmen i en krets kan måles med et amperemeter. Trådviklet motstand laget av nikromtråd og har en motstand på 5 ohm.

Sett sammen kretsen i henhold til diagrammet vist i figur 3.

Etter at kretsen er satt sammen, må du løfte hånden, ringe læreren for å sjekke riktig montering av den elektriske kretsen. Og hvis kjeden er satt sammen riktig, fortsett til arbeidet.

Med nøkkelen åpen B, ta voltmeteravlesningene og skriv inn spenningsverdien i tabell 1. Lukk deretter nøkkelen B og ta igjen voltmeteravlesningene, men allerede og amperemeteravlesninger. Skriv inn verdien av spenning og strøm i tabell 1.

Beregn den indre motstanden til strømkilden.

Tabell 1.

, AT

, AT

Jeg, A

, AT

r, Ohm

2-veis.

Sett først sammen det eksperimentelle oppsettet vist i figur 2.

Ris. 2.

Mål strømmen i kretsen ved hjelp av et amperemeter, skriv ned resultatet i en notatbok. Motstandsmotstand = 5 ohm. Alle data er lagt inn i tabell 2., Ohm

Kontrollspørsmål:

Eksterne og interne deler av kjeden.

Hvilken motstand kalles intern? Betegnelse.

Hva er total motstand?

Gi definisjonen av elektromotorisk kraft (EMF). Betegnelse. Enheter.

Formuler Ohms lov for en komplett krets.

Hvis vi ikke visste motstandsverdiene til ledningsmotstandene, ville det være mulig å bruke den andre metoden og hva som må gjøres for dette (kanskje du for eksempel må inkludere en enhet i kretsen)?

Kunne sette sammen de elektriske kretsene som brukes i arbeidet.

Litteratur

Kabardin O. F. Ref. Materialer: Proc. En veiledning for studenter - 3. utg. - M.: Education, 1991. - s.: 150-151.

Elevhåndbok. Fysikk / Komp. T. Feshchenko, V. Vozhegova.–M.: Filologisk samfunn "WORD", LLC "Firma" "Forlag AST", Senter for humaniora ved fakultetet for journalistikk ved Moscow State University. M. V. Lomonosov, 1998. - s.: 124 500-501.

Samoilenko P.I. Fysikk (for ikke-tekniske spesialiteter): Lærebok. for allmennutdanning mellomstore institusjoner. Prof. Education / P. I. Samoylenko, A. V. Sergeev.-2nd ed., Ster.-M.: Publishing Center "Academy", 2003-s.: 181-182.

Anta at det er en enkel elektrisk lukket krets som inkluderer en strømkilde, for eksempel en generator, en galvanisk celle eller et batteri, og en motstand med motstand R. Siden strømmen i kretsen ikke blir avbrutt noe sted, flyter den også inne i kilden .

I en slik situasjon kan vi si at enhver kilde har en viss indre motstand som hindrer strømmen. Denne interne motstanden karakteriserer strømkilden og er betegnet med bokstaven r. For begge et batteri er intern motstand motstanden til elektrolyttløsningen og elektrodene, for en generator, motstanden til statorviklingene, etc.

Dermed er den nåværende kilden preget av både verdien av EMF og verdien av sin egen indre motstand r - begge disse egenskapene indikerer kvaliteten på kilden.

Elektrostatiske høyspentgeneratorer (som Van de Graaff-generatoren eller Wimshurst-generatoren), for eksempel, har en enorm EMF målt i millioner av volt, mens deres indre motstand måles i hundrevis av megaohm, som er grunnen til at de er uegnet til å generere store strømmer.

Galvaniske celler (som et batteri) - tvert imot - har en EMF i størrelsesorden 1 volt, selv om deres indre motstand er av størrelsesorden brøker eller maksimalt ti ohm, og derfor kan strømmer av enheter og titalls ampere fås fra galvaniske celler.

Dette diagrammet viser en reell kilde med en tilkoblet last. Her er det indikert dens indre motstand, så vel som belastningsmotstanden. I følge vil strømmen i denne kretsen være lik:

Siden delen av den eksterne kretsen er homogen, kan du fra Ohms lov finne spenningen over lasten:

Etter å ha uttrykt belastningsmotstanden fra den første ligningen, og erstattet dens verdi i den andre ligningen, får vi avhengigheten av spenningen på belastningen på strømmen i en lukket krets:

I en lukket krets er EMF lik summen av spenningsfallet på elementene i den eksterne kretsen og på den indre motstanden til selve kilden. Lastspenningens avhengighet av laststrømmen er ideelt sett lineær.

Grafen viser dette, men de eksperimentelle dataene på en reell motstand (krysser nær grafen) skiller seg alltid fra idealet:

Eksperimenter og logikk viser at ved null belastningsstrøm er spenningen på den eksterne kretsen lik kildens EMF, og ved null spenning ved belastningen er strømmen i kretsen . Denne egenskapen til ekte kretser hjelper eksperimentelt med å finne EMF og indre motstand til virkelige kilder.

Eksperimentelt funn av indre motstand

For å eksperimentelt bestemme disse egenskapene, bygg en graf av belastningsspenningen mot strømmen, og ekstrapoler den deretter til skjæringspunktet med aksene.

Ved skjæringspunktet for grafen med spenningsaksen er verdien av kildens EMF, og i skjæringspunktet med strømaksen er størrelsen på kortslutningsstrømmen. Som et resultat er den indre motstanden funnet av formelen:

Den nyttige kraften utviklet av kilden tildeles lasten. En graf over avhengigheten av denne kraften på lastmotstanden er vist i figuren. Denne kurven starter fra skjæringspunktet mellom koordinataksene ved nullpunktet, øker deretter til maksimal effektverdi, hvoretter den faller til null når lastmotstanden er lik uendelig.

For å finne den maksimale belastningsmotstanden ved hvilken den maksimale effekten teoretisk utvikler seg for en gitt kilde, tas den deriverte av kraftformelen med hensyn til R og likestilles med null. Maksimal kraft vil utvikle seg med motstanden til den eksterne kretsen lik den indre motstanden til kilden:

Denne uttalelsen om maksimal effekt ved R = r gjør det mulig å eksperimentelt finne den indre motstanden til kilden ved å plotte avhengigheten av kraften som frigjøres på lasten på verdien av lastmotstanden. Etter å ha funnet den reelle, og ikke teoretiske, belastningsmotstanden som gir maksimal kraft, bestemmes den reelle indre motstanden til strømkilden.

Effektiviteten til den nåværende kilden viser forholdet mellom den maksimale effekten som er allokert til lasten og den totale effekten som er under utvikling