Kas yra vidinis pasipriešinimas

Tarkime, kad yra paprasta elektrinė uždara grandinė, apimanti srovės šaltinį, pavyzdžiui, generatorių, galvaninį elementą arba akumuliatorių, ir varžą R. Kadangi srovė grandinėje niekur nenutrūksta, ji taip pat teka šaltinio viduje.

Esant tokiai situacijai, galime pasakyti, kad kiekvienas šaltinis turi tam tikrą vidinę varžą, kuri neleidžia tekėti srovei. Ši vidinė varža apibūdina srovės šaltinį ir žymima raide r. Dėl galvaninis elementas arba baterija, vidinė varža yra elektrolito tirpalo ir elektrodų varža, generatoriui - statoriaus apvijų varža ir kt.

Taigi srovės šaltiniui būdingas tiek EML dydis, tiek jo paties vidinės varžos r vertė - abi charakteristikos rodo šaltinio kokybę.

Pavyzdžiui, aukštos įtampos elektrostatiniai generatoriai (tokie kaip Van de Graaf arba Wimshurst generatoriai) turi didžiulį EML, matuojantį milijonais voltų, o jų vidinė varža matuojama šimtais megaomų, todėl jie nėra tinkami gauti. didelės srovės.

Priešingai, galvaninių elementų (pavyzdžiui, akumuliatoriaus) EML yra maždaug 1 voltas, nors jų vidinė varža yra trupmenos arba daugiausia dešimt omų, todėl galima gauti vienetų ir dešimčių amperų sroves. iš galvaninių elementų.

Šioje diagramoje parodytas tikras šaltinis su prijungta apkrova. Čia jie apibrėžti EMF šaltinis, jo vidinė varža, taip pat atsparumas apkrovai. Pagal Omo dėsnis uždarai grandinei, srovė šioje grandinėje bus lygi:

Kadangi išorinė grandinės dalis yra vienalytė, pagal Ohmo dėsnį galima rasti įtampą visoje apkrovoje:

Išreikšdami apkrovos varžą iš pirmosios lygties ir pakeisdami jos reikšmę antrąja lygtimi, gauname apkrovos įtampos priklausomybę nuo srovės uždaroje grandinėje:

Uždaroje kilpoje EMF yra lygus išorinių grandinės elementų ir paties šaltinio vidinės varžos įtampos kritimo sumai. Idealiu atveju apkrovos įtampos priklausomybė nuo apkrovos srovės yra tiesinė.

Diagrama tai rodo, tačiau eksperimentiniai tikro rezistoriaus duomenys (kryžiai šalia grafiko) visada skiriasi nuo idealių:

Eksperimentai ir logika rodo, kad esant nulinei apkrovos srovei, išorinės grandinės įtampa yra lygi šaltinio emf, o esant nulinei apkrovos įtampai, grandinės srovė yra trumpojo jungimo srovė… Ši realių grandinių savybė padeda eksperimentiškai nustatyti realių šaltinių EML ir vidinę varžą.

Eksperimentinis vidinio pasipriešinimo nustatymas

Norint eksperimentiškai nustatyti šias charakteristikas, sudaromas apkrovos įtampos priklausomybės nuo srovės dydžio grafikas, po kurio jis ekstrapoliuojamas į susikirtimo su ašimis tašką.

Grafiko susikirtimo su įtampos stuburu taške yra šaltinio emf reikšmė, o susikirtimo su srovės ašimi taške yra trumpojo jungimo srovės vertė. Dėl to vidinis pasipriešinimas randamas pagal formulę:

Šaltinio sukurta naudingoji galia paskirstoma apkrovai. Šios galios priklausomybės nuo apkrovos varžos grafikas parodytas paveikslėlyje. Ši kreivė prasideda nuo koordinačių ašių susikirtimo nuliniame taške, tada pakyla iki didžiausios galios vertės, tada nukrenta iki nulio, kai apkrovos pasipriešinimas yra lygus begalybei.

Norint rasti didžiausią apkrovos varžą, kuriai esant tam tikram šaltiniui bus sukurta teorinė didžiausia galia, imama galios formulės išvestinė R atžvilgiu ir nustatoma į nulį. Didžiausia galia bus išvystyta, kai išorinė grandinės varža lygi vidiniam šaltinio varžai:

Ši nuostata dėl didžiausios galios, kai R = r, leidžia eksperimentiškai nustatyti šaltinio vidinę varžą, nubraižant apkrovos išleistą galią ir apkrovos pasipriešinimo vertę.Radus faktinę, o ne teorinę apkrovos varžą, užtikrinančią maksimalią galią, nustatoma tikroji maitinimo šaltinio vidinė varža.

Srovės šaltinio efektyvumas rodo didžiausios apkrovai paskirstytos galios santykį su bendra galia, kuri šiuo metu kuriama.

Akivaizdu, kad jei šaltinis išvysto tokią galią, kad esant apkrovai būtų gaunama didžiausia galima galia tam tikram šaltiniui, tada šaltinio naudingumo koeficientas bus lygus 50%.