Mabadiliko katika emf na upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa. Nguvu ya umeme

Tulifikia hitimisho kwamba kudumisha mkondo wa moja kwa moja katika mzunguko uliofungwa, chanzo cha sasa lazima kiingizwe ndani yake. Tunasisitiza kwamba kazi ya chanzo sio kusambaza malipo kwa mzunguko wa umeme (kuna chaji za kutosha katika kondakta), lakini kuwalazimisha kuhama, kufanya kazi ya kuhamisha mashtaka dhidi ya nguvu. uwanja wa umeme. Sifa kuu za chanzo ni nguvu ya electromotive 1 (EMF) - kazi iliyofanywa na nguvu za nje ili kusonga kitengo malipo chanya

Sehemu ya EMF katika mfumo wa SI wa vitengo ni Volt. Emf ya chanzo ni volt 1 ikiwa inafanya kazi 1 Joule wakati wa kuhamisha malipo ya 1 Coulomb

  Ili kuteua vyanzo vya sasa kwenye nyaya za umeme, ishara maalum hutumiwa (Mchoro 397).

mchele. 397
  Uga wa kielektroniki hufanya kazi chanya kusogeza chaji chanya katika mwelekeo wa kupungua kwa uwezo wa uga. Chanzo cha sasa kinatenganisha malipo ya umeme - chaji chanya hujilimbikiza kwenye nguzo moja na chaji hasi kwa upande mwingine. Nguvu ya uwanja wa umeme katika chanzo huelekezwa kutoka kwa pole chanya hadi pole hasi, hivyo kazi ya shamba la umeme ili kuhamisha malipo mazuri itakuwa chanya wakati inapotoka "plus" hadi "minus". Kazi ya nguvu za nje, kinyume chake, ni chanya ikiwa malipo mazuri yanatoka kwenye pole hasi hadi chanya, yaani, kutoka "minus" hadi "plus".
Hii ndio tofauti ya kimsingi kati ya dhana za tofauti zinazowezekana na EMF, ambayo lazima ikumbukwe kila wakati.
Kwa hivyo, nguvu ya electromotive ya chanzo inaweza kuchukuliwa kuwa kiasi cha algebraic, ishara ambayo ("plus" au "minus") inategemea mwelekeo wa sasa. Katika mchoro unaoonyeshwa kwenye Mtini. 398,

mchele. 398
nje ya chanzo (katika mzunguko wa nje) sasa inapita 2 kutoka "plus" ya chanzo hadi "minus", ndani ya chanzo kutoka "minus" hadi "plus". Katika kesi hii, nguvu zote za chanzo cha nje na nguvu za umeme katika mzunguko wa nje hufanya kazi nzuri.
  Ikiwa katika eneo fulani mzunguko wa umeme Mbali na nguvu za umeme, nguvu za mtu wa tatu pia hufanya kazi, basi nguvu zote za umeme na za tatu "hufanya kazi" kwenye harakati za malipo. Jumla ya kazi ya nguvu za kielektroniki na za mtu wa tatu kusonga chaji moja chanya inaitwa voltage ya umeme katika sehemu ya saketi.

  Katika kesi ambapo hakuna nguvu za nje. voltage ya umeme sanjari na tofauti inayowezekana ya uwanja wa umeme.
  Hebu tueleze ufafanuzi wa voltage na ishara ya EMF juu mfano rahisi. Hebu kuwe na chanzo cha nguvu za nje na kupinga katika sehemu ya mzunguko ambayo sasa ya umeme inapita (Mchoro 399).

mchele. 399
  Kwa uhakika, tutafikiria hivyo φ o > φ 1, yaani, sasa ya umeme inaelekezwa kutoka kwa uhakika 0 kwa uhakika 1 . Wakati wa kuunganisha chanzo kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 399 a, Nguvu za nje za chanzo hufanya kazi nzuri, kwa hivyo uhusiano (2) katika kesi hii unaweza kuandikwa kwa fomu.

  Wakati chanzo kinarudishwa (Mchoro 399 b), mashtaka ndani yake huhamia dhidi ya nguvu za nje, hivyo kazi ya mwisho ni mbaya. Kwa kweli, nguvu za uwanja wa nje wa umeme hushinda nguvu za nje. Kwa hivyo, katika kesi hii, uhusiano unaozingatiwa (2) una fomu

  Kwa mtiririko mkondo wa umeme Katika sehemu ya mzunguko ambayo ina upinzani wa umeme, kazi lazima ifanyike ili kuondokana na nguvu za upinzani. Kwa malipo ya kitengo chanya, kazi hii, kwa mujibu wa sheria ya Ohm, ni sawa na bidhaa IR = U ambayo kwa asili inafanana na voltage katika eneo hili.
  Chembe zilizochajiwa (elektroni na ayoni) ndani ya chanzo husogea katika baadhi mazingira, kwa hiyo, pia wanakabiliwa na nguvu za kuvunja kutoka kwa mazingira, ambayo pia yanahitaji kushinda. Chembe zilizochajiwa hushinda nguvu za upinzani kutokana na hatua ya nguvu za nje (ikiwa sasa katika chanzo huelekezwa kutoka "plus" hadi "minus") au kutokana na nguvu za umeme (ikiwa sasa inaelekezwa kutoka "minus" hadi "plus"). . Ni dhahiri kwamba kazi ya kushinda nguvu hizi haitegemei mwelekeo wa harakati, kwani nguvu za upinzani daima zinaelekezwa kwa mwelekeo kinyume na kasi ya harakati ya chembe. Kwa kuwa nguvu za upinzani ni sawia kasi ya wastani harakati za chembe, basi kazi ya kuwashinda ni sawa na kasi ya harakati, kwa hiyo, kwa nguvu ya sasa. Kwa hivyo, tunaweza kuanzisha tabia nyingine ya chanzo - yake upinzani wa ndani r, sawa na upinzani wa kawaida wa umeme. Kazi iliyofanywa ili kuondokana na nguvu za upinzani wakati wa kusonga malipo moja mazuri kati ya miti ya chanzo ni sawa na A/q = Ir. Hebu tusisitize tena kwamba kazi hii haitegemei mwelekeo wa sasa katika chanzo.

1 Jina la hii wingi wa kimwili isiyofanikiwa - hivyo nguvu ya electromotive ni kazi, na sio nguvu katika maana ya kawaida ya mitambo. Lakini neno hili ni imara sana kwamba si "katika uwezo wetu" kuibadilisha. Kwa njia, nguvu ya sasa si sawa nguvu ya mitambo! Bila kutaja dhana kama vile "nguvu ya roho", "nguvu", "nguvu za kimungu", nk.
2 Hebu tukumbuke kwamba mwelekeo wa harakati ya sasa ya umeme inachukuliwa kuwa mwelekeo wa harakati za malipo mazuri.

Mwishoni mwa kondakta, na kwa hiyo sasa, uwepo wa nguvu za nje za asili zisizo za umeme ni muhimu, kwa msaada ambao mgawanyiko wa malipo ya umeme hutokea.

Kwa nguvu za nje ni nguvu zozote zinazotenda kwenye chembe zinazochajiwa na umeme katika saketi, isipokuwa tu umemetuamo (yaani, Coulomb).

Vikosi vya watu wengine huweka chembe za kushtakiwa ndani ya vyanzo vyote vya sasa: katika jenereta, mitambo ya nguvu, seli za galvanic, betri, nk.

Wakati mzunguko umefungwa, uwanja wa umeme huundwa katika waendeshaji wote wa mzunguko. Ndani ya chanzo cha sasa, chaji husogea chini ya ushawishi wa nguvu za nje dhidi ya nguvu za Coulomb (elektroni husogea kutoka kwa elektroni iliyo na chaji chanya hadi hasi), na katika mzunguko wote unaendeshwa na uwanja wa umeme (tazama mchoro hapo juu).

Katika vyanzo vya sasa, wakati wa mchakato wa kutenganisha chembe za kushtakiwa, mabadiliko hutokea aina tofauti nishati ndani ya umeme. Kulingana na aina ya nishati iliyobadilishwa, wanafautisha aina zifuatazo nguvu ya kielektroniki:

- umemetuamo- katika mashine ya electrophore ambayo mabadiliko hufanyika nishati ya mitambo wakati msuguano unakuwa umeme;

- thermoelectric- katika thermoelement - nishati ya ndani makutano ya joto ya waya mbili zilizofanywa kwa metali tofauti hugeuka kuwa umeme;

- photovoltaic- kwenye seli ya picha. Hapa ubadilishaji wa nishati nyepesi kuwa nishati ya umeme hufanyika: wakati vitu vingine vinaangazwa, kwa mfano, seleniamu, oksidi ya shaba (I), silicon, upotezaji wa hasi. malipo ya umeme;

- kemikali- katika seli za galvaniki, betri na vyanzo vingine ambavyo nishati ya kemikali inabadilishwa kuwa nishati ya umeme.

Nguvu ya umeme (EMF)- sifa za vyanzo vya sasa. Dhana ya EMF ilianzishwa na G. Ohm mwaka wa 1827 kwa nyaya za moja kwa moja za sasa. Mnamo 1857, Kirchhoff alifafanua EMF kama kazi ya nguvu za nje wakati chaji ya kitengo cha umeme inahamishwa pamoja. kitanzi kilichofungwa:

ɛ = A st /q,

Wapi ɛ - EMF ya chanzo cha sasa, St- kazi ya vikosi vya nje; q- kiasi cha malipo yaliyohamishwa.

Nguvu ya umeme inaonyeshwa kwa volts.

Tunaweza kuzungumza juu ya nguvu ya umeme katika sehemu yoyote ya mzunguko. Hii ni kazi maalum ya nguvu za nje (kazi ya kusonga malipo moja) si katika mzunguko mzima, lakini tu katika eneo fulani.

Upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa.

Hebu kuwe na mzunguko rahisi uliofungwa unaojumuisha chanzo cha sasa (kwa mfano, kiini cha galvanic, betri au jenereta) na kupinga kwa upinzani. R. Ya sasa katika mzunguko uliofungwa haujaingiliwa popote, kwa hiyo, pia iko ndani ya chanzo cha sasa. Chanzo chochote kinawakilisha upinzani fulani kwa sasa. Inaitwa upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa na huteuliwa na barua r.

Katika jenereta r- hii ni upinzani wa vilima, katika kiini cha galvanic - upinzani wa ufumbuzi wa electrolyte na electrodes.

Kwa hivyo, chanzo cha sasa kinaonyeshwa na maadili ya EMF na upinzani wa ndani, ambayo huamua ubora wake. Kwa mfano, mashine za umeme zina EMF ya juu sana (hadi makumi ya maelfu ya volts), lakini wakati huo huo upinzani wao wa ndani ni mkubwa (hadi mamia ya megohms). Kwa hiyo, siofaa kwa ajili ya kuzalisha mikondo ya juu. U seli za galvanic EMF ni takriban 1 V tu, lakini upinzani wa ndani pia ni wa chini (takriban 1 Ohm au chini). Hii inawawezesha kupata mikondo iliyopimwa katika amperes.

Lengo la kazi: soma njia ya kupima EMF na upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa kwa kutumia ammeter na voltmeter.

Vifaa: kibao cha chuma, chanzo cha sasa, ammeter, voltmeter, resistor, key, clamps, waya za kuunganisha.

Kupima EMF na upinzani wa ndani Chanzo cha sasa kinakusanywa kwenye mzunguko wa umeme, mchoro ambao umeonyeshwa kwenye Mchoro 1.

Ammeter, upinzani na kubadili kushikamana katika mfululizo huunganishwa na chanzo cha sasa. Kwa kuongeza, voltmeter pia inaunganishwa moja kwa moja na jacks za pato za chanzo.

EMF inapimwa kwa kusoma voltmeter na kubadili wazi. Njia hii ya kuamua EMF inategemea msingi kutoka kwa sheria ya Ohm kwa mlolongo kamili, kulingana na ambayo, kwa upinzani mkubwa wa mzunguko wa nje, voltage kwenye vituo vya chanzo ni sawa na emf yake. (Angalia aya "Sheria ya Ohm kwa Mzunguko Kamili" katika kitabu cha Fizikia 10).

Kuamua upinzani wa ndani wa chanzo, ufunguo wa K umefungwa Katika kesi hii, sehemu mbili zinaweza kutofautishwa takriban katika mzunguko: nje (ile iliyounganishwa na chanzo) na ya ndani (ile ambayo iko ndani ya sasa. chanzo). Kwa kuwa chanzo cha EMF ni sawa na jumla ya matone ya voltage katika sehemu za ndani na nje za mzunguko:

ε = Ur+UR, HiyoUr = ε -UR (1)

Kulingana na sheria ya Ohm kwa sehemu ya mnyororo U r = I · r(2). Kubadilisha usawa (2) hadi (1) tunapata:

I· r = ε - Ur , kutoka wapi r = (ε - UR)/ J

Kwa hiyo, ili kujua upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa, ni muhimu kwanza kuamua EMF yake, kisha funga kubadili na kupima kushuka kwa voltage kwenye upinzani wa nje, pamoja na nguvu za sasa ndani yake.

Maendeleo

1. Andaa jedwali ili kurekodi matokeo ya vipimo na mahesabu:

ε ,V	U r , B	mimi, a	r , Ohm

Chora mchoro kwenye daftari lako ili kupima emf na upinzani wa ndani wa chanzo.

Baada ya kuangalia mzunguko, kusanya mzunguko wa umeme. Fungua ufunguo.

Pima thamani ya EMF chanzo.

Funga ufunguo na uamua usomaji wa ammeter na voltmeter.

Kuhesabu upinzani wa ndani wa chanzo.

1. Uamuzi wa emf na upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa kwa njia ya picha

Lengo la kazi: jifunze vipimo vya emf, upinzani wa ndani na mzunguko mfupi wa sasa wa chanzo cha sasa, kwa kuzingatia uchambuzi wa grafu ya utegemezi wa voltage kwenye pato la chanzo kwenye sasa katika mzunguko.

Vifaa: kiini cha galvanic, ammeter, voltmeter, resistor R 1 , resistor variable, muhimu, clamps, chuma kibao, kuunganisha waya.

Kutoka kwa sheria ya Ohm kwa mzunguko kamili inafuata kwamba voltage kwenye pato la chanzo cha sasa inategemea uwiano wa moja kwa moja na sasa katika mzunguko:

tangu I = E / (R + r), basi IR + Ir = E, lakini IR = U, wapi U + Ir = E au U = E - Ir (1).

Ikiwa unapanga utegemezi wa U juu ya I, basi kutoka kwa pointi zake za makutano na axes za kuratibu unaweza kuamua E, I K.Z. - nguvu ya sasa ya mzunguko mfupi (sasa ambayo itapita katika mzunguko wa chanzo wakati upinzani wa nje R unakuwa sifuri).

EMF imedhamiriwa na hatua ya makutano ya grafu na mhimili wa voltage. Hatua hii kwenye grafu inafanana na hali ya mzunguko ambayo hakuna sasa ndani yake na, kwa hiyo, U = E.

Nguvu ya sasa ya mzunguko mfupi imedhamiriwa na hatua ya makutano ya grafu na mhimili wa sasa. Katika kesi hii, upinzani wa nje R = 0 na, kwa hiyo, voltage kwenye pato la chanzo U = 0.

Upinzani wa ndani wa chanzo hupatikana kwa tangent ya angle ya mwelekeo wa grafu kuhusiana na mhimili wa sasa. (Linganisha fomula (1) na kazi ya hisabati ya fomu Y = AX + B na kumbuka maana ya mgawo wa X).

Maendeleo

Ili kurekodi matokeo ya kipimo, tayarisha meza:

1. Baada ya mwalimu kuangalia mzunguko, kukusanya mzunguko wa umeme. Weka slider ya kupinga kutofautiana kwa nafasi ambayo upinzani wa mzunguko unaounganishwa na chanzo cha sasa ni cha juu.

Tambua sasa katika mzunguko na voltage kwenye vituo vya chanzo kwa thamani ya juu ya upinzani wa kupinga kutofautiana. Ingiza data ya kipimo kwenye jedwali.

Kurudia vipimo vya sasa na voltage mara kadhaa, kila wakati kupunguza thamani ya upinzani wa kutofautiana ili voltage kwenye vituo vya chanzo hupungua kwa 0.1V. Kuacha vipimo wakati sasa katika mzunguko kufikia 1A.

Panga pointi zilizopatikana katika jaribio kwenye grafu. Plot voltage pamoja na mhimili wima, na sasa kwenye mhimili mlalo. Chora mstari wa moja kwa moja kupitia pointi.

Endelea na grafu hadi inaingiliana na shoka za kuratibu na kuamua maadili ya E na I K.Z.

Pima EMF ya chanzo kwa kuunganisha voltmeter kwenye vituo vyake na mzunguko wa nje wazi. Linganisha maadili ya EMF yaliyopatikana na njia hizo mbili na uonyeshe sababu ya tofauti inayowezekana katika matokeo.

Kuamua upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa. Ili kufanya hivyo, hesabu tangent ya angle ya mwelekeo wa grafu iliyojengwa kwa mhimili wa sasa. Kwa kuwa tangent ya pembe katika pembetatu ya kulia ni sawa na uwiano wa upande kinyume na upande wa karibu, hii inaweza kufanywa kwa kupata uwiano E / I K.Z.

Kazi ya maabara

"Kipimo cha EMF na upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa"

Fizikia ya Nidhamu

Mwalimu A. B. Vinogradov

Nizhny Novgorod

2014

Lengo la kazi: kuendeleza uwezo wa kuamua EMF na upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa kwa kutumia ammeter na voltmeter.

Vifaa: rectifier VU-4M, ammeter, voltmeter, waya za kuunganisha, vipengele vya kibao Nambari 1: ufunguo, kupingaR 1 .

Kinadharia Maudhui ya kazi.

Upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa.

Wakati wa sasa unapita mzunguko uliofungwa, chembe za kushtakiwa kwa umeme hazihamia tu ndani ya waendeshaji wanaounganisha miti ya chanzo cha sasa, lakini pia ndani ya chanzo cha sasa yenyewe. Kwa hiyo, katika mzunguko wa umeme uliofungwa, sehemu za nje na za ndani za mzunguko zinajulikana. Sehemu ya mnyororo wa nje inajumuisha seti nzima ya makondakta ambayo imeunganishwa kwenye nguzo za chanzo cha sasa. Sehemu ya mnyororo wa ndani- Hiki ndicho chanzo chenyewe cha sasa. Chanzo cha sasa, kama kondakta mwingine yeyote, kina upinzani. Hivyo, katika mzunguko wa umeme unaojumuisha chanzo cha sasa na waendeshaji wenye upinzani wa umeme R , umeme wa sasa haufanyi kazi tu kwa nje, bali pia kwenye sehemu ya ndani ya mzunguko. Kwa mfano, wakati taa ya incandescent imeunganishwa na betri ya galvanic ya tochi, si tu ond ya taa na waya za usambazaji, lakini pia betri yenyewe inapokanzwa na sasa ya umeme. Upinzani wa umeme wa chanzo cha sasa huitwa upinzani wa ndani. Katika jenereta ya umeme, upinzani wa ndani ni upinzani wa umeme wa waya wa upepo wa jenereta. Katika sehemu ya ndani ya mzunguko wa umeme, kiasi cha joto hutolewa sawa na

Wapi r- upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa.

Jumla ya kiasi cha joto kilichotolewa wakati sasa ya moja kwa moja inapita katika mzunguko uliofungwa, sehemu za nje na za ndani ambazo zina upinzani sawa, kwa mtiririko huo. R Na r, sawa

. (2)

Mzunguko wowote uliofungwa unaweza kuwakilishwa kama vipinga viwili vilivyounganishwa kwa mfululizo na vizuizi sawa R Na r. Kwa hivyo, upinzani wa mzunguko kamili ni sawa na jumla ya upinzani wa nje na wa ndani:
. Tangu lini uunganisho wa serial Nguvu ya sasa katika sehemu zote za mzunguko ni sawa, basi ukubwa sawa wa sasa hupita kupitia sehemu za nje na za ndani za mzunguko. Kisha, kwa mujibu wa sheria ya Ohm, kwa sehemu ya mzunguko, matone ya voltage kwenye sehemu zake za nje na za ndani zitakuwa sawa:

Na
(3)

Nguvu ya umeme.

Jumla ya kazi inayofanywa na nguvu za uwanja wa kielektroniki wakati chaji zinasogea kwenye mzunguko wa sasa wa moja kwa moja uliofungwa ni sifuri. Kwa hiyo, kazi yote ya sasa ya umeme katika mzunguko wa umeme uliofungwa imekamilika kwa sababu ya hatua ya nguvu za nje, na kusababisha mgawanyiko wa malipo ndani ya chanzo na kudumisha. shinikizo la mara kwa mara kwenye pato la chanzo cha sasa. Mtazamo wa kazi
, uliofanywa na vikosi vya nje ili kuhamisha malipo q kando ya mlolongo, kwa thamani ya malipo haya inaitwa nguvu ya umeme ya chanzo(EMF) :

, (4)

Wapi
- malipo yaliyohamishwa.

EMF inaonyeshwa kwa vitengo sawa na voltage au tofauti inayowezekana, i.e. katika volts:
.

Sheria ya Ohm kwa mzunguko kamili.

Ikiwa, kama matokeo ya kifungu cha sasa cha moja kwa moja katika mzunguko wa umeme uliofungwa, inapokanzwa tu kwa waendeshaji hutokea, basi kulingana na sheria ya uhifadhi wa nishati. kazi ya wakati wote umeme wa sasa katika mzunguko uliofungwa, sawa na kazi nguvu za nje za chanzo cha sasa ni sawa na kiasi cha joto iliyotolewa katika sehemu za nje na za ndani za mzunguko:

. (5)

Kutoka kwa misemo (2), (4) na (5) tunapata:

. (6)

Kwa sababu
, Hiyo

, (7)

au

. (8)

Nguvu ya sasa katika mzunguko wa umeme ni sawa sawa na nguvu ya electromotive chanzo cha sasa na inawiana kinyume na kiasi upinzani wa umeme sehemu za nje na za ndani za mnyororo. Usemi (8) unaitwa Sheria ya Ohm kwa mzunguko kamili.

Kwa hiyo, kutoka kwa mtazamo wa fizikia, Sheria ya Ohm inaelezea sheria ya uhifadhi wa nishati kwa mzunguko wa DC uliofungwa.

Utaratibu wa kazi.

Kujiandaa kufanya kazi hiyo.

Mbele yako juu ya meza ni mini-maabara juu ya electrodynamics. Muonekano wake umewasilishwa katika l. R. Nambari 9 katika Kielelezo 2.

Upande wa kushoto ni milliammeter, rectifier VU-4M, voltmeter, na ammeter. Kibao Nambari 1 kinawekwa kwa haki (tazama Mchoro 3 katika karatasi No. 9). Sehemu ya nyuma ya kesi ina waya za kuunganisha za rangi: waya nyekundu hutumiwa kuunganisha VU-4M kwenye tundu la "+" la kibao; waya nyeupe - kwa kuunganisha VU-4M kwenye tundu "-"; waya za njano - kwa kuunganisha vyombo vya kupimia kwa vipengele vya kibao; bluu - kwa kuunganisha vipengele vya kibao pamoja. Sehemu hiyo imefungwa na jukwaa la kukunja. Katika nafasi ya kufanya kazi, jukwaa liko kwa mlalo na hutumiwa kama sehemu ya kufanya kazi wakati wa kukusanya usanidi wa majaribio katika majaribio.

2. Maendeleo ya kazi.

Unapofanya kazi, utajifunza njia ya kupima sifa za msingi za chanzo cha sasa kwa kutumia sheria ya Ohm kwa mzunguko kamili, ambayo inahusiana na nguvu za sasa. I katika mzunguko, EMF ya chanzo cha sasa , upinzani wake wa ndani r na upinzani wa mzunguko wa nje R uwiano:

. (9)

1 njia.

NA hema usanidi wa majaribio inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 1.

Mtini.1.

Jifunze kwa uangalifu. Wakati kubadili B kufunguliwa, chanzo kinafungwa kwa voltmeter, upinzani ambao ni mkubwa zaidi kuliko upinzani wa ndani wa chanzo. (r << R ). Katika kesi hii, sasa katika mzunguko ni ndogo sana kwamba thamani ya kushuka kwa voltage kwenye upinzani wa ndani wa chanzo inaweza kupuuzwa.
, na emf ya chanzo na hitilafu isiyo na maana ni sawa na voltage kwenye vituo vyake , ambayo hupimwa na voltmeter, i.e.

. (10)

Kwa hivyo, emf ya chanzo imedhamiriwa na usomaji wa voltmeter na ufunguo B wazi.

Ikiwa kubadili B imefungwa, voltmeter itaonyesha kushuka kwa voltage kwenye kupinga R :

. (11)

Kisha, kwa kuzingatia usawa (9), (10) na (11), inaweza kusemwa kwamba

(12)

Kutoka kwa formula (12) ni wazi kwamba kuamua upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa, ni muhimu, pamoja na EMF yake, kujua nguvu za sasa katika mzunguko na voltage kwenye kupinga R wakati kubadili imefungwa.

Ya sasa katika mzunguko inaweza kupimwa kwa kutumia ammeter. Upinzani wa Wirewound iliyotengenezwa na waya ya nichrome na ina upinzani wa 5 ohms.

Kusanya mzunguko kulingana na mchoro ulioonyeshwa kwenye Mchoro 3.

Baada ya kukusanyika mzunguko, unahitaji kuinua mkono wako na kumwita mwalimu ili aweze kuangalia mkusanyiko sahihi wa mzunguko wa umeme. Na ikiwa mlolongo umekusanyika kwa usahihi, kisha uanze kufanya kazi.

Ukifungua ufunguo B, chukua usomaji wa voltmeter na ingiza thamani ya voltage katika Jedwali 1. Kisha funga ufunguo B na tena uchukue masomo ya voltmeter, lakini wakati huu na usomaji wa ammeter. Ingiza thamani ya voltage na ya sasa katika Jedwali 1.

Kuhesabu upinzani wa ndani wa chanzo cha sasa.

Jedwali 1.

, KATIKA

, KATIKA

Mimi, A

, KATIKA

r, ohm

Mbinu 2.

Kwanza, kusanya usanidi wa majaribio ulioonyeshwa kwenye Mchoro 2.

Mchele. 2.

Pima mkondo katika mzunguko kwa kutumia ammeter, andika matokeo katika daftari yako. Upinzani wa kupinga = 5 Ohm. Data yote imeingizwa kwenye jedwali 2., Ohm

Maswali ya kudhibiti:

Sehemu za nje na za ndani za mnyororo.

Ni upinzani gani unaoitwa wa ndani? Uteuzi.

Upinzani kamili ni nini?

Fafanua nguvu ya umeme (EMF). Uteuzi. Vitengo.

Sheria ya Jimbo la Ohm kwa mzunguko kamili.

Ikiwa hatukujua maadili ya upinzani ya vipinga vya waya, ingewezekana kutumia njia ya pili na ni nini kinachohitajika kufanywa kwa hili (labda, kwa mfano, tunahitaji kuunganisha kifaa fulani kwenye mzunguko)?

Kuwa na uwezo wa kuunganisha nyaya za umeme zinazotumiwa katika kazi.

Fasihi

Kabardin O.F.. Rejea. Nyenzo: Kitabu cha maandishi. Mwongozo kwa wanafunzi.- toleo la 3.-M.: Elimu, 1991.-p.:150-151.

Mwongozo wa Mwanafunzi wa Shule. Fizikia / Comp. T. Feshchenko, V. Vozhegova - M.: Philological Society "SLOVO", LLC "Firm" "AST Publishing House", Kituo cha Humanities katika Kitivo cha Uandishi wa Habari wa Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow. M. V. Lomonosova, 1998. - p.: 124,500-501.

Samoilenko P.I.. Fizikia (kwa utaalam usio wa kiufundi): Kitabu cha maandishi. kwa elimu ya jumla taasisi za mazingira Prof. Elimu / P. I. Samoilenko, A. V. Sergeev - 2nd ed., St.-M.: Kituo cha Uchapishaji "Academy", 2003, pp.: 181-182.

Hebu sema kuna mzunguko rahisi wa kufungwa wa umeme unaojumuisha chanzo cha sasa, kwa mfano jenereta, kiini cha galvanic au betri, na kupinga kwa upinzani R. Kwa kuwa sasa katika mzunguko hauingiliki popote, inapita ndani ya chanzo.

Katika hali hiyo, tunaweza kusema kwamba chanzo chochote kina upinzani wa ndani ambao huzuia mtiririko wa sasa. Upinzani huu wa ndani unaonyesha chanzo cha sasa na huteuliwa na herufi r. Kwa betri, upinzani wa ndani ni upinzani wa ufumbuzi wa electrolyte na electrodes kwa jenereta, ni upinzani wa windings ya stator, nk.

Kwa hivyo, chanzo cha sasa kina sifa ya ukubwa wa EMF na thamani ya upinzani wake wa ndani r - sifa hizi zote zinaonyesha ubora wa chanzo.

Jenereta za umeme wa hali ya juu (kama jenereta ya Van de Graaff au jenereta ya Wimshurst), kwa mfano, zinatofautishwa na EMF kubwa iliyopimwa kwa mamilioni ya volts, wakati upinzani wao wa ndani unapimwa kwa mamia ya megaohms, ndiyo sababu haifai. kwa ajili ya kuzalisha mikondo mikubwa.

Vitu vya galvanic (kama betri), badala yake, vina EMF ya mpangilio wa volt 1, ingawa upinzani wao wa ndani ni wa mpangilio wa sehemu au, zaidi ya makumi ya ohms, na kwa hivyo mikondo ya vitengo na makumi ya amperes inaweza kupatikana kutoka kwa vipengele vya galvanic.

Mchoro huu unaonyesha chanzo halisi na mzigo ulioambatanishwa. Upinzani wake wa ndani, pamoja na upinzani wa mzigo, huonyeshwa hapa. Kulingana na, sasa katika mzunguko huu itakuwa sawa na:

Kwa kuwa sehemu ya mzunguko wa nje ni sawa, voltage kwenye mzigo inaweza kupatikana kutoka kwa sheria ya Ohm:

Kuelezea upinzani wa mzigo kutoka kwa equation ya kwanza na kubadilisha thamani yake katika equation ya pili, tunapata utegemezi wa voltage ya mzigo kwenye sasa katika mzunguko uliofungwa:

Katika kitanzi kilichofungwa, EMF ni sawa na jumla ya matone ya voltage kwenye vipengele vya mzunguko wa nje na upinzani wa ndani wa chanzo yenyewe. Utegemezi wa voltage ya mzigo kwenye sasa ya mzigo ni sawa.

Grafu inaonyesha hii, lakini data ya majaribio kwenye kipinga halisi (misalaba karibu na grafu) daima hutofautiana na bora:

Majaribio na mantiki zinaonyesha kuwa kwa sasa mzigo wa sifuri, voltage kwenye mzunguko wa nje ni sawa na chanzo cha emf, na kwa voltage ya mzigo wa sifuri, sasa katika mzunguko ni sawa na. Mali hii ya mizunguko halisi husaidia kwa majaribio kupata emf na upinzani wa ndani wa vyanzo halisi.

Uamuzi wa majaribio ya upinzani wa ndani

Kuamua kwa majaribio sifa hizi, panga utegemezi wa voltage kwenye mzigo kwenye thamani ya sasa, kisha uiongeze kwenye makutano na axes.

Katika hatua ya makutano ya grafu na mhimili wa voltage ni thamani ya emf chanzo, na katika hatua ya makutano na mhimili wa sasa ni thamani ya sasa ya mzunguko mfupi. Kama matokeo, upinzani wa ndani hupatikana na formula:

Nguvu muhimu inayotengenezwa na chanzo hutolewa kwa mzigo. Utegemezi wa nguvu hii juu ya upinzani wa mzigo unaonyeshwa kwenye takwimu. Curve hii huanza kutoka kwa makutano ya shoka za kuratibu kwenye hatua ya sifuri, kisha huongezeka hadi thamani ya juu ya nguvu, baada ya hapo inashuka hadi sifuri wakati upinzani wa mzigo ni sawa na infinity.

Ili kupata upinzani wa juu wa mzigo ambao nguvu ya juu itakua kinadharia kwenye chanzo fulani, derivative ya fomula ya nguvu kwa heshima na R inachukuliwa na kuweka sawa na sifuri. Nguvu ya juu itakua wakati upinzani wa mzunguko wa nje ni sawa na upinzani wa ndani wa chanzo:

Utoaji huu kuhusu nguvu ya juu katika R = r inaruhusu sisi kupata majaribio ya upinzani wa ndani wa chanzo kwa kupanga njama ya utegemezi wa nguvu iliyotolewa kwenye mzigo kwa thamani ya upinzani wa mzigo. Baada ya kupata upinzani wa kweli, na sio wa kinadharia, wa mzigo ambao hutoa nguvu ya juu, upinzani halisi wa ndani wa usambazaji wa umeme umedhamiriwa.

Ufanisi wa chanzo cha sasa unaonyesha uwiano wa nguvu ya juu zaidi iliyotengwa kwa mzigo kwa jumla ya nishati inayotengenezwa kwa sasa.