രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കും അതിന്റെ തുല്യമായ സർക്യൂട്ടും

രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ തുല്യമായ സർക്യൂട്ടിലെ തടസ്സമാണ്, അതിൽ ഒരു വോൾട്ടേജ് ജനറേറ്ററും സീരീസിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഇം‌പെഡൻസും ഉൾപ്പെടുന്നു (ചിത്രം കാണുക). ഒരു യഥാർത്ഥ ഉറവിടത്തെ അനുയോജ്യമായ ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, അതായത്, തുല്യമായ സർക്യൂട്ടിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, സർക്യൂട്ട് സിദ്ധാന്തത്തിൽ ഈ ആശയം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ആമുഖം

നമുക്ക് ഒരു ഉദാഹരണം നോക്കാം. ഒരു പാസഞ്ചർ കാറിൽ, ഞങ്ങൾ ഓൺ-ബോർഡ് നെറ്റ്‌വർക്ക് പവർ ചെയ്യുന്നത് 12 വോൾട്ട് വോൾട്ടേജും 55 Ah കപ്പാസിറ്റിയുമുള്ള ഒരു സാധാരണ ലെഡ്-ആസിഡ് ബാറ്ററിയിൽ നിന്നല്ല, മറിച്ച് ശ്രേണിയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന എട്ട് ബാറ്ററികളിൽ നിന്നാണ് (ഉദാഹരണത്തിന്, AA വലുപ്പം, ഒരു ഏകദേശം 1 Ah ശേഷി). എഞ്ചിൻ ആരംഭിക്കാൻ ശ്രമിക്കാം. ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ, സ്റ്റാർട്ടർ ഷാഫ്റ്റ് ഒരു ഡിഗ്രി പോലും തിരിയുകയില്ലെന്ന് അനുഭവം കാണിക്കുന്നു. മാത്രമല്ല, സോളിനോയിഡ് റിലേ പോലും പ്രവർത്തിക്കില്ല.

അത്തരമൊരു പ്രയോഗത്തിന് ബാറ്ററി "പര്യാപ്തമല്ല" എന്നത് അവബോധപൂർവ്വം വ്യക്തമാണ്, എന്നാൽ അതിന്റെ പ്രഖ്യാപിത വൈദ്യുത സവിശേഷതകൾ - വോൾട്ടേജും ചാർജും (ശേഷി) - ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ അളവ് വിവരണം നൽകുന്നില്ല. രണ്ട് സാഹചര്യങ്ങളിലും വോൾട്ടേജ് തുല്യമാണ്:

ബാറ്ററി: 12 വോൾട്ട്

ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾ: 8 · 1.5 വോൾട്ട് = 12 വോൾട്ട്

ശേഷിയും മതിയാകും: ബാറ്ററിയിലെ ഒരു ആമ്പിയർ മണിക്കൂർ സ്റ്റാർട്ടർ 14 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് തിരിക്കുന്നതിന് മതിയാകും (250 ആമ്പിയർ കറന്റ്).

ഓമിന്റെ നിയമമനുസരിച്ച്, വൈദ്യുതപരമായി സമാനമായ സ്രോതസ്സുകളുള്ള അതേ ലോഡിലെ കറന്റും സമാനമായിരിക്കണമെന്ന് തോന്നുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, വാസ്തവത്തിൽ ഇത് പൂർണ്ണമായും ശരിയല്ല. അനുയോജ്യമായ വോൾട്ടേജ് ജനറേറ്ററുകളാണെങ്കിൽ ഉറവിടങ്ങൾ സമാനമായി പ്രവർത്തിക്കും. യഥാർത്ഥ ഉറവിടങ്ങളും അനുയോജ്യമായ ജനറേറ്ററുകളും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസത്തിന്റെ അളവ് വിവരിക്കാൻ, ആന്തരിക പ്രതിരോധം എന്ന ആശയം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രതിരോധവും ആന്തരിക പ്രതിരോധവും

രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ പ്രധാന സ്വഭാവം അതിന്റെ പ്രതിരോധമാണ് (അല്ലെങ്കിൽ ഇം‌പെഡൻസ്). എന്നിരുന്നാലും, പ്രതിരോധം മാത്രമുള്ള രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ സ്വഭാവം എല്ലായ്പ്പോഴും സാധ്യമല്ല. പ്രതിരോധം എന്ന പദം പൂർണ്ണമായും നിഷ്ക്രിയ ഘടകങ്ങൾക്ക് മാത്രമേ ബാധകമാകൂ എന്നതാണ് വസ്തുത, അതായത് ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകൾ അടങ്ങിയിട്ടില്ലാത്തവ. രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിൽ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ് അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, "പ്രതിരോധം" എന്ന ആശയം അതിന് ബാധകമല്ല, കാരണം U=Ir ഫോർമുലേഷനിലെ ഓമിന്റെ നിയമം തൃപ്തികരമല്ല.

അതിനാൽ, സ്രോതസ്സുകൾ (അതായത്, വോൾട്ടേജ് ജനറേറ്ററുകളും നിലവിലെ ജനറേറ്ററുകളും) അടങ്ങുന്ന രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾക്ക്, ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തെക്കുറിച്ച് (അല്ലെങ്കിൽ ഇം‌പെഡൻസ്) പ്രത്യേകം സംസാരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിൽ ഉറവിടങ്ങൾ അടങ്ങിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ, അത്തരം രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിനുള്ള “ആന്തരിക പ്രതിരോധം” അർത്ഥമാക്കുന്നത് “പ്രതിരോധം” എന്നതിന് തുല്യമാണ്.

ബന്ധപ്പെട്ട നിബന്ധനകൾ

ഏതെങ്കിലും സിസ്റ്റത്തിൽ ഒരു ഇൻപുട്ട് കൂടാതെ/അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഔട്ട്പുട്ട് വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, ഇനിപ്പറയുന്ന പദങ്ങൾ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്:

രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധമാണ് ഇൻപുട്ട് പ്രതിരോധം, ഇത് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഇൻപുട്ടാണ്.

ഔട്ട്പുട്ട് പ്രതിരോധം രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്വർക്കിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധമാണ്, ഇത് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് ആണ്.

ഭൗതിക തത്വങ്ങൾ

തുല്യമായ സർക്യൂട്ടിൽ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു നിഷ്ക്രിയ ഘടകമായി അവതരിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും (ആക്റ്റീവ് റെസിസ്റ്റൻസ്, അതായത്, അതിൽ ഒരു റെസിസ്റ്റർ നിർബന്ധമായും ഉണ്ടായിരിക്കണം), ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഏതെങ്കിലും ഒരു ഘടകത്തിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിട്ടില്ല. രണ്ട്-ടെർമിനൽ ശൃംഖല ബാഹ്യമായി ഒരു സാന്ദ്രമായ ആന്തരിക പ്രതിരോധവും വോൾട്ടേജ് ജനറേറ്ററും ഉള്ളതുപോലെ മാത്രമേ പ്രവർത്തിക്കൂ. വാസ്തവത്തിൽ, ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു കൂട്ടം ശാരീരിക ഫലങ്ങളുടെ ബാഹ്യ പ്രകടനമാണ്:

രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിൽ വൈദ്യുത സർക്യൂട്ട് ഇല്ലാത്ത ഒരു ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ് മാത്രമേ ഉള്ളൂവെങ്കിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ഗാൽവാനിക് സെൽ), ആന്തരിക പ്രതിരോധം പൂർണ്ണമായും സജീവമാണ്, ഈ ഉറവിടം നൽകുന്ന വൈദ്യുതിയെ അനുവദിക്കാത്ത ശാരീരിക ഇഫക്റ്റുകൾ മൂലമാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഒരു നിശ്ചിത പരിധി കവിയാൻ ലോഡിലേക്ക്. അത്തരമൊരു പ്രഭാവത്തിന്റെ ഏറ്റവും ലളിതമായ ഉദാഹരണം ഒരു ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ടിന്റെ കണ്ടക്ടറുകളുടെ പൂജ്യമല്ലാത്ത പ്രതിരോധമാണ്. പക്ഷേ, ഒരു ചട്ടം പോലെ, വൈദ്യുതി പരിമിതിക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും വലിയ സംഭാവന വൈദ്യുതമല്ലാത്ത ഇഫക്റ്റുകളിൽ നിന്നാണ്. അതിനാൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു രാസ സ്രോതസ്സിൽ, ഒരു ജലവൈദ്യുത പവർ സ്റ്റേഷൻ ജനറേറ്ററിൽ - പരിമിതമായ ജല സമ്മർദ്ദം മുതലായവയിൽ, പ്രതികരണത്തിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളുടെ കോൺടാക്റ്റ് ഏരിയ വഴി വൈദ്യുതി പരിമിതപ്പെടുത്താം.

ഉള്ളിൽ ഒരു ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ട് അടങ്ങുന്ന രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ആന്തരിക പ്രതിരോധം സർക്യൂട്ട് ഘടകങ്ങളിൽ "ചിതറിക്കിടക്കുന്നു" (ഉറവിടത്തിൽ മുകളിൽ ലിസ്റ്റുചെയ്തിരിക്കുന്ന സംവിധാനങ്ങൾക്ക് പുറമേ).

ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ ചില സവിശേഷതകളും ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു:

രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിൽ നിന്ന് ആന്തരിക പ്രതിരോധം നീക്കംചെയ്യാൻ കഴിയില്ല

ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു സ്ഥിരതയുള്ള മൂല്യമല്ല: ഏതെങ്കിലും ബാഹ്യ വ്യവസ്ഥകൾ മാറുമ്പോൾ അത് മാറാം.

രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ഗുണങ്ങളിൽ ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ സ്വാധീനം

ഏത് രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെയും അവിഭാജ്യ സ്വത്താണ് ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ പ്രഭാവം. ഈ രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിൽ നിന്ന് വിതരണം ചെയ്യുന്ന ലോഡിൽ ലഭിക്കുന്ന വൈദ്യുത ശക്തിയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുക എന്നതാണ് ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിന്റെ പ്രധാന ഫലം.

പ്രതിരോധം R ഉള്ള ഒരു ലോഡ് ഒരു വോൾട്ടേജ് ജനറേറ്റർ E യുടെ emf ഉം സജീവമായ ആന്തരിക പ്രതിരോധം r ഉം ഉള്ള ഒരു ഉറവിടവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, ലോഡിലെ കറന്റ്, വോൾട്ടേജ്, പവർ എന്നിവ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

കണക്കുകൂട്ടല്

കണക്കുകൂട്ടൽ എന്ന ആശയം ഒരു സർക്യൂട്ടിന് ബാധകമാണ് (പക്ഷേ ഒരു യഥാർത്ഥ ഉപകരണത്തിന് അല്ല). പൂർണ്ണമായും സജീവമായ ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ കണക്കുകൂട്ടൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു (പ്രതികരണത്തിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾ ചുവടെ ചർച്ചചെയ്യും).

രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഉണ്ടാകട്ടെ, അത് മുകളിലുള്ള തുല്യമായ സർക്യൂട്ട് വഴി വിവരിക്കാം. രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന് രണ്ട് അജ്ഞാത പാരാമീറ്ററുകൾ ഉണ്ട്, അവ കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ട്:

EMF വോൾട്ടേജ് ജനറേറ്റർ യു

ആന്തരിക പ്രതിരോധം ആർ

പൊതുവായി, രണ്ട് അജ്ഞാതങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ, രണ്ട് അളവുകൾ നടത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്: രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ (അതായത്, പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം Uout = φ2 - φ1) രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ലോഡ് കറന്റുകളിൽ വോൾട്ടേജ് അളക്കുക. സമവാക്യങ്ങളുടെ സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് അജ്ഞാതമായ പാരാമീറ്ററുകൾ കണ്ടെത്താനാകും:

ഇവിടെ Uout1 എന്നത് നിലവിലെ I1-ലെ ഔട്ട്‌പുട്ട് വോൾട്ടേജാണ്, Uout2 എന്നത് നിലവിലെ I2-ലെ ഔട്ട്‌പുട്ട് വോൾട്ടേജാണ്. സമവാക്യങ്ങളുടെ സിസ്റ്റം പരിഹരിക്കുന്നതിലൂടെ, അജ്ഞാതമായ അജ്ഞാതങ്ങൾ ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു:

സാധാരണഗതിയിൽ, ആന്തരിക പ്രതിരോധം കണക്കാക്കാൻ ലളിതമായ ഒരു സാങ്കേതികത ഉപയോഗിക്കുന്നു: നോ-ലോഡ് മോഡിലെ വോൾട്ടേജും രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് മോഡിലെ കറന്റും കാണപ്പെടുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സിസ്റ്റം (1) ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ എഴുതിയിരിക്കുന്നു:

ഇവിടെ Uoc എന്നത് ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് മോഡിലെ ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജാണ്, അതായത് സീറോ ലോഡ് കറന്റിൽ; Isc - ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് മോഡിൽ ലോഡ് കറന്റ്, അതായത്, പൂജ്യം പ്രതിരോധമുള്ള ഒരു ലോഡ്. നോ-ലോഡ് മോഡിൽ ഔട്ട്പുട്ട് കറന്റ്, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് മോഡിൽ ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ് എന്നിവ പൂജ്യമാണെന്ന് ഇവിടെ കണക്കിലെടുക്കുന്നു. അവസാന സമവാക്യങ്ങളിൽ നിന്ന് നമുക്ക് ഉടനടി ലഭിക്കുന്നത്:

അളവ്

അളക്കൽ എന്ന ആശയം ഒരു യഥാർത്ഥ ഉപകരണത്തിന് ബാധകമാണ് (പക്ഷേ ഒരു സർക്യൂട്ടിന് അല്ല). ഒരു ഓമ്മീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് നേരിട്ട് അളക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്, കാരണം ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രോബുകൾ ആന്തരിക പ്രതിരോധ ടെർമിനലുകളിലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്. അതിനാൽ, ഒരു പരോക്ഷ അളവ് ആവശ്യമാണ്, ഇത് കണക്കുകൂട്ടലിൽ നിന്ന് അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമല്ല - രണ്ട് വ്യത്യസ്ത നിലവിലെ മൂല്യങ്ങളിൽ ലോഡിലുടനീളം വോൾട്ടേജുകളും ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ലളിതമായ ഫോർമുല (2) ഉപയോഗിക്കുന്നത് എല്ലായ്പ്പോഴും സാധ്യമല്ല, കാരണം എല്ലാ യഥാർത്ഥ രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകളും ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് മോഡിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നില്ല.

കണക്കുകൂട്ടലുകൾ ആവശ്യമില്ലാത്ത ഇനിപ്പറയുന്ന ലളിതമായ അളക്കൽ രീതി പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു:

ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് അളക്കുന്നു

ഒരു വേരിയബിൾ റെസിസ്റ്റർ ഒരു ലോഡായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും അതിന്റെ പ്രതിരോധം തിരഞ്ഞെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അങ്ങനെ അതിലെ വോൾട്ടേജ് ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജിന്റെ പകുതിയാണ്.

വിവരിച്ച നടപടിക്രമങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ലോഡ് റെസിസ്റ്ററിന്റെ പ്രതിരോധം ഒരു ഓമ്മീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളക്കണം - ഇത് രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന് തുല്യമായിരിക്കും.

ഏത് അളവെടുപ്പ് രീതി ഉപയോഗിച്ചാലും, അമിതമായ കറന്റ് ഉപയോഗിച്ച് രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഓവർലോഡ് ചെയ്യുന്നതിൽ ഒരാൾ ജാഗ്രത പാലിക്കണം, അതായത്, നൽകിയിരിക്കുന്ന രണ്ട് ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന് നിലവിലുള്ള അനുവദനീയമായ പരമാവധി മൂല്യത്തിൽ കവിയരുത്.

റിയാക്ടീവ് ആന്തരിക പ്രതിരോധം

രണ്ട്-ടെർമിനൽ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ തുല്യമായ സർക്യൂട്ടിൽ റിയാക്ടീവ് ഘടകങ്ങൾ - കപ്പാസിറ്ററുകൾ കൂടാതെ / അല്ലെങ്കിൽ ഇൻഡക്‌ടറുകൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, റിയാക്ടീവ് ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ കണക്കുകൂട്ടൽ സജീവമായതിന് സമാനമായി നടത്തുന്നു, പക്ഷേ റെസിസ്റ്ററുകളുടെ പ്രതിരോധങ്ങൾക്ക് പകരം സങ്കീർണ്ണമായ ഇം‌പെഡൻസുകൾ സർക്യൂട്ടിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന മൂലകങ്ങൾ എടുക്കുന്നു, വോൾട്ടേജുകൾക്കും വൈദ്യുതധാരകൾക്കും പകരം അവയുടെ സങ്കീർണ്ണമായ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകൾ എടുക്കുന്നു, അതായത്, സങ്കീർണ്ണമായ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് രീതിയാണ് കണക്കുകൂട്ടൽ നടത്തുന്നത്.

ആന്തരിക പ്രതിപ്രവർത്തന അളവിന് ചില പ്രത്യേക സവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്, കാരണം ഇത് ഒരു സ്കെയിലർ മൂല്യത്തേക്കാൾ സങ്കീർണ്ണമായ മൂല്യമുള്ള പ്രവർത്തനമാണ്:

സങ്കീർണ്ണമായ മൂല്യത്തിന്റെ വിവിധ പാരാമീറ്ററുകൾക്കായി നിങ്ങൾക്ക് തിരയാൻ കഴിയും: മോഡുലസ്, ആർഗ്യുമെന്റ്, യഥാർത്ഥ അല്ലെങ്കിൽ സാങ്കൽപ്പിക ഭാഗം മാത്രം, അതുപോലെ മുഴുവൻ സങ്കീർണ്ണ സംഖ്യയും. അതനുസരിച്ച്, അളക്കാനുള്ള സാങ്കേതികത നമുക്ക് ലഭിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും.

ഒരു സമ്പൂർണ്ണ സർക്യൂട്ടിനുള്ള ഓമിന്റെ നിയമം, യഥാർത്ഥ സർക്യൂട്ടുകളിലെ വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ മൂല്യത്തെ സംബന്ധിച്ച നിർവചനം നിലവിലെ ഉറവിടത്തെയും ലോഡ് പ്രതിരോധത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ നിയമത്തിന് മറ്റൊരു പേരുമുണ്ട് - ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ടുകൾക്കുള്ള ഓം നിയമം. ഈ നിയമത്തിന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം ഇപ്രകാരമാണ്.

ഏറ്റവും ലളിതമായ ഉദാഹരണമായി, വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ ഉപഭോക്താവായ ഒരു വൈദ്യുത വിളക്ക്, നിലവിലെ ഉറവിടത്തോടൊപ്പം ഒരു ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ടല്ലാതെ മറ്റൊന്നുമല്ല. ഈ ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ട് ചിത്രത്തിൽ വ്യക്തമായി കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒരു ലൈറ്റ് ബൾബിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം നിലവിലെ ഉറവിടത്തിലൂടെ തന്നെ കടന്നുപോകുന്നു. അങ്ങനെ, സർക്യൂട്ടിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, വൈദ്യുതധാര കണ്ടക്ടറുടെ പ്രതിരോധം മാത്രമല്ല, നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ തന്നെ പ്രതിരോധവും നേരിട്ട് അനുഭവപ്പെടും. ഉറവിടത്തിൽ, പ്ലേറ്റുകൾക്കും പ്ലേറ്റുകളുടെയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെയും അതിർത്തി പാളികൾക്കും ഇടയിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റാണ് പ്രതിരോധം സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. ഒരു ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ടിൽ, അതിന്റെ മൊത്തം പ്രതിരോധം ലൈറ്റ് ബൾബിന്റെയും നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെയും പ്രതിരോധത്തിന്റെ ആകെത്തുക ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

ബാഹ്യവും ആന്തരികവുമായ പ്രതിരോധം

ലോഡിന്റെ പ്രതിരോധം, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ ഒരു ലൈറ്റ് ബൾബ്, നിലവിലെ ഉറവിടവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതിനെ ബാഹ്യ പ്രതിരോധം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ നേരിട്ടുള്ള പ്രതിരോധത്തെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. പ്രക്രിയയുടെ കൂടുതൽ വിഷ്വൽ പ്രാതിനിധ്യത്തിന്, എല്ലാ മൂല്യങ്ങളും പരമ്പരാഗതമായി നിയുക്തമാക്കിയിരിക്കണം. I -, R - ബാഹ്യ പ്രതിരോധം, r - ആന്തരിക പ്രതിരോധം. ഒരു ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ടിലൂടെ കറന്റ് ഒഴുകുമ്പോൾ, അത് നിലനിർത്തുന്നതിന്, IxR മൂല്യമുള്ള ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിന്റെ അറ്റങ്ങൾ തമ്മിൽ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ഉണ്ടായിരിക്കണം. എന്നിരുന്നാലും, ആന്തരിക സർക്യൂട്ടിലും നിലവിലെ ഒഴുക്ക് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഇതിനർത്ഥം ആന്തരിക സർക്യൂട്ടിൽ വൈദ്യുത പ്രവാഹം നിലനിർത്തുന്നതിന്, പ്രതിരോധം r ന്റെ അറ്റത്ത് ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസവും ആവശ്യമാണ്. ഈ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന്റെ മൂല്യം Iхr ന് തുല്യമാണ്.

ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സ്

സർക്യൂട്ടിൽ ആവശ്യമായ കറന്റ് നിലനിർത്താൻ ശേഷിയുള്ള ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സിന്റെ ഇനിപ്പറയുന്ന മൂല്യം ബാറ്ററിക്ക് ഉണ്ടായിരിക്കണം: E=IxR+Ixr. ബാറ്ററിയുടെ ഇലക്‌ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്‌സ് ബാഹ്യവും ആന്തരികവുമായ തുകയാണെന്ന് ഫോർമുലയിൽ നിന്ന് വ്യക്തമാണ്. നിലവിലെ മൂല്യം ബ്രാക്കറ്റിൽ നിന്ന് പുറത്തെടുക്കണം: E=I(r+R). അല്ലെങ്കിൽ നിങ്ങൾക്ക് ഊഹിക്കാം: I=E/(r+R) . അവസാനത്തെ രണ്ട് സൂത്രവാക്യങ്ങൾ ഒരു സമ്പൂർണ്ണ സർക്യൂട്ടിനായുള്ള ഓമിന്റെ നിയമം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അതിന്റെ നിർവചനം ഇപ്രകാരമാണ്: ഒരു ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ടിൽ, നിലവിലെ ശക്തി ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ശക്തിക്ക് നേരിട്ട് ആനുപാതികവും ഈ സർക്യൂട്ടിന്റെ പ്രതിരോധങ്ങളുടെ ആകെത്തുകയ്ക്ക് വിപരീത അനുപാതവുമാണ്.

കണ്ടക്ടറുടെ അറ്റത്ത്, അതിനാൽ കറന്റ്, വൈദ്യുത ചാർജുകളുടെ വേർതിരിവ് സംഭവിക്കുന്ന സഹായത്തോടെ വൈദ്യുതമല്ലാത്ത സ്വഭാവത്തിന്റെ ബാഹ്യശക്തികളുടെ സാന്നിധ്യം ആവശ്യമാണ്.

ബാഹ്യശക്തികളാൽഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് (അതായത്, കൂലോംബ്) ഒഴികെ, ഒരു സർക്യൂട്ടിലെ വൈദ്യുത ചാർജുള്ള കണങ്ങളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും ശക്തികൾ.

നിലവിലുള്ള എല്ലാ സ്രോതസ്സുകൾക്കുള്ളിലും ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണങ്ങളെ ചലിപ്പിക്കുന്ന മൂന്നാം കക്ഷി ശക്തികൾ: ജനറേറ്ററുകൾ, പവർ പ്ലാന്റുകൾ, ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾ, ബാറ്ററികൾ മുതലായവ.

ഒരു സർക്യൂട്ട് അടയ്ക്കുമ്പോൾ, സർക്യൂട്ടിലെ എല്ലാ കണ്ടക്ടറുകളിലും ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. നിലവിലെ ഉറവിടത്തിനുള്ളിൽ, കൂലോംബ് ശക്തികൾക്കെതിരായ ബാഹ്യശക്തികളുടെ സ്വാധീനത്തിൽ ചാർജുകൾ നീങ്ങുന്നു (ഇലക്ട്രോണുകൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോഡിൽ നിന്ന് നെഗറ്റീവ് ഒന്നിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു), ബാക്കിയുള്ള സർക്യൂട്ടിലുടനീളം അവ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്താൽ നയിക്കപ്പെടുന്നു (മുകളിലുള്ള ചിത്രം കാണുക).

നിലവിലെ സ്രോതസ്സുകളിൽ, ചാർജ്ജ് കണങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്ന പ്രക്രിയയിൽ, വിവിധ തരത്തിലുള്ള ഊർജ്ജം വൈദ്യുതോർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. പരിവർത്തനം ചെയ്ത ഊർജ്ജത്തിന്റെ തരം അനുസരിച്ച്, ഇനിപ്പറയുന്ന തരത്തിലുള്ള ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സ് വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു:

- ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക്- ഒരു ഇലക്ട്രോഫോർ മെഷീനിൽ, അതിൽ മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജം ഘർഷണം വഴി വൈദ്യുതോർജ്ജമായി മാറുന്നു;

- തെർമോ ഇലക്ട്രിക്- ഒരു തെർമോലെമെന്റിൽ - വ്യത്യസ്ത ലോഹങ്ങളാൽ നിർമ്മിച്ച രണ്ട് വയറുകളുടെ ചൂടായ ജംഗ്ഷന്റെ ആന്തരിക ഊർജ്ജം വൈദ്യുതോർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു;

- ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക്- ഒരു ഫോട്ടോസെല്ലിൽ. ഇവിടെ പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നത് സംഭവിക്കുന്നു: ചില പദാർത്ഥങ്ങൾ പ്രകാശിക്കുമ്പോൾ, ഉദാഹരണത്തിന്, സെലിനിയം, കോപ്പർ (I) ഓക്സൈഡ്, സിലിക്കൺ, നെഗറ്റീവ് വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ നഷ്ടം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു;

- രാസവസ്തു- ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകളിലും ബാറ്ററികളിലും രാസ ഊർജ്ജം വൈദ്യുതോർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്ന മറ്റ് സ്രോതസ്സുകളിലും.

ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സ് (EMF)- നിലവിലെ ഉറവിടങ്ങളുടെ സവിശേഷതകൾ. ഡയറക്ട് കറന്റ് സർക്യൂട്ടുകൾക്കായി 1827-ൽ ജി.ഓം ആണ് EMF എന്ന ആശയം അവതരിപ്പിച്ചത്. 1857-ൽ, ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ടിലൂടെ ഒരു യൂണിറ്റ് വൈദ്യുത ചാർജ് കൈമാറുമ്പോൾ ബാഹ്യശക്തികളുടെ പ്രവർത്തനമായി കിർച്ചോഫ് EMF നിർവചിച്ചു:

ɛ = A st /q,

എവിടെ ɛ - നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ EMF, ഒരു സെന്റ്- ബാഹ്യശക്തികളുടെ പ്രവർത്തനം; q- ട്രാൻസ്ഫർ ചെയ്ത ചാർജിന്റെ തുക.

ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സ് വോൾട്ടുകളിൽ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

സർക്യൂട്ടിന്റെ ഏത് ഭാഗത്തും ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്സിനെക്കുറിച്ച് നമുക്ക് സംസാരിക്കാം. ഇത് ബാഹ്യശക്തികളുടെ പ്രത്യേക പ്രവർത്തനമാണ് (ഒറ്റ ചാർജ് നീക്കാൻ പ്രവർത്തിക്കുക) മുഴുവൻ സർക്യൂട്ടിലുടനീളം അല്ല, ഒരു നിശ്ചിത പ്രദേശത്ത് മാത്രം.

നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം.

നിലവിലെ ഉറവിടവും (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ഗാൽവാനിക് സെൽ, ബാറ്ററി അല്ലെങ്കിൽ ജനറേറ്റർ) പ്രതിരോധമുള്ള ഒരു റെസിസ്റ്ററും അടങ്ങുന്ന ലളിതമായ ഒരു ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാകട്ടെ. ആർ. ഒരു ക്ലോസ്ഡ് സർക്യൂട്ടിലെ കറന്റ് എവിടെയും തടസ്സപ്പെടുന്നില്ല, അതിനാൽ, നിലവിലെ ഉറവിടത്തിനുള്ളിലും ഇത് നിലനിൽക്കുന്നു. ഏതൊരു സ്രോതസ്സും നിലവിലെ ചില പ്രതിരോധത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. അതിനെ വിളിക്കുന്നു നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധംകത്ത് മുഖേന നിയുക്തമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു ആർ.

ജനറേറ്ററിൽ ആർ- ഇതാണ് വൈൻഡിംഗ് പ്രതിരോധം, ഒരു ഗാൽവാനിക് സെല്ലിൽ - ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനിയുടെയും ഇലക്ട്രോഡുകളുടെയും പ്രതിരോധം.

അതിനാൽ, നിലവിലെ ഉറവിടം ഇഎംഎഫിന്റെയും ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെയും മൂല്യങ്ങളാൽ സവിശേഷതയാണ്, അത് അതിന്റെ ഗുണനിലവാരം നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് മെഷീനുകൾക്ക് വളരെ ഉയർന്ന ഇഎംഎഫ് ഉണ്ട് (പതിനായിരക്കണക്കിന് വോൾട്ട് വരെ), എന്നാൽ അതേ സമയം അവയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം വളരെ വലുതാണ് (നൂറുകണക്കിന് മെഗോമുകൾ വരെ). അതിനാൽ, ഉയർന്ന വൈദ്യുതധാരകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് അവ അനുയോജ്യമല്ല. ഗാൽവാനിക് സെല്ലുകൾക്ക് ഏകദേശം 1 V മാത്രമേ EMF ഉള്ളൂ, എന്നാൽ ആന്തരിക പ്രതിരോധവും കുറവാണ് (ഏകദേശം 1 Ohm അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കുറവ്). ആമ്പിയറുകളിൽ അളക്കുന്ന വൈദ്യുതധാരകൾ ലഭിക്കാൻ ഇത് അവരെ അനുവദിക്കുന്നു.

മെക്കാനിക്കൽ, കെമിക്കൽ, തെർമൽ, മറ്റ് ചില ഊർജ്ജങ്ങളെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് ഉറവിടം. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഒരു സജീവ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഘടകമാണ് ഉറവിടം. വൈദ്യുത ശൃംഖലയിൽ ലഭ്യമായ വിവിധ തരം സ്രോതസ്സുകൾ വോൾട്ടേജ് ഉറവിടങ്ങളും നിലവിലെ ഉറവിടങ്ങളുമാണ്. ഇലക്ട്രോണിക്സിലെ ഈ രണ്ട് ആശയങ്ങളും പരസ്പരം വ്യത്യസ്തമാണ്.

സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ് ഉറവിടം

രണ്ട് ധ്രുവങ്ങളുള്ള ഒരു ഉപകരണമാണ് വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സ്; അതിന്റെ വോൾട്ടേജ് ഏത് സമയത്തും സ്ഥിരമായിരിക്കും, അതിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന വൈദ്യുതധാരയ്ക്ക് യാതൊരു ഫലവുമില്ല. അത്തരമൊരു ഉറവിടം അനുയോജ്യമാകും, പൂജ്യം ആന്തരിക പ്രതിരോധം. പ്രായോഗിക സാഹചര്യങ്ങളിൽ അത് ലഭിക്കില്ല.

വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സിന്റെ നെഗറ്റീവ് ധ്രുവത്തിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ അധികവും പോസിറ്റീവ് ധ്രുവത്തിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കുറവും അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു. ധ്രുവങ്ങളുടെ അവസ്ഥകൾ ഉറവിടത്തിനുള്ളിലെ പ്രക്രിയകളാൽ പരിപാലിക്കപ്പെടുന്നു.

ബാറ്ററികൾ

ബാറ്ററികൾ കെമിക്കൽ ഊർജം ആന്തരികമായി സംഭരിക്കുകയും അതിനെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ബാറ്ററികൾ റീചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല, ഇത് അവരുടെ പോരായ്മയാണ്.

ബാറ്ററികൾ

റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾ റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികളാണ്. ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, വൈദ്യുതോർജ്ജം രാസ ഊർജ്ജമായി ആന്തരികമായി സംഭരിക്കപ്പെടുന്നു. അൺലോഡിംഗ് സമയത്ത്, രാസപ്രക്രിയ വിപരീത ദിശയിൽ സംഭവിക്കുകയും വൈദ്യുതോർജ്ജം പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഉദാഹരണങ്ങൾ:

1. ലെഡ്-ആസിഡ് ബാറ്ററി സെൽ. വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിച്ച സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡിന്റെ രൂപത്തിൽ ലെഡ് ഇലക്ട്രോഡുകൾ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ദ്രാവകം എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് ഇത് നിർമ്മിക്കുന്നത്. ഒരു സെല്ലിലെ വോൾട്ടേജ് ഏകദേശം 2 V ആണ്. കാർ ബാറ്ററികളിൽ, ആറ് സെല്ലുകൾ സാധാരണയായി ഒരു സീരീസ് സർക്യൂട്ടിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഔട്ട്പുട്ട് ടെർമിനലുകളിൽ തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വോൾട്ടേജ് 12 V ആണ്;

1. നിക്കൽ-കാഡ്മിയം ബാറ്ററികൾ, സെൽ വോൾട്ടേജ് - 1.2 വി.

പ്രധാനം!ചെറിയ വൈദ്യുതധാരകൾക്ക്, ബാറ്ററികളും അക്യുമുലേറ്ററുകളും അനുയോജ്യമായ വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സുകളുടെ ഒരു നല്ല ഏകദേശമായി കണക്കാക്കാം.

എസി വോൾട്ടേജ് ഉറവിടം

വൈദ്യുത നിലയങ്ങളിൽ ജനറേറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും വോൾട്ടേജ് നിയന്ത്രണത്തിന് ശേഷം ഉപഭോക്താവിന് കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പവർ സപ്ലൈകളിലെ 220 V ഹോം നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ ഇതര വോൾട്ടേജ് എളുപ്പത്തിൽ താഴ്ന്ന മൂല്യത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.

നിലവിലെ ഉറവിടം

സാമ്യമനുസരിച്ച്, ഒരു അനുയോജ്യമായ വോൾട്ടേജ് ഉറവിടം ഔട്ട്പുട്ടിൽ ഒരു സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതുപോലെ, നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ചുമതല ഒരു സ്ഥിരമായ നിലവിലെ മൂല്യം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുക, ആവശ്യമായ വോൾട്ടേജ് സ്വയമേവ നിയന്ത്രിക്കുക എന്നതാണ്. നിലവിലെ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ (സെക്കൻഡറി വൈൻഡിംഗ്), ഫോട്ടോസെല്ലുകൾ, ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ കളക്ടർ വൈദ്യുതധാരകൾ എന്നിവയാണ് ഉദാഹരണങ്ങൾ.

വോൾട്ടേജ് ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ കണക്കുകൂട്ടൽ

യഥാർത്ഥ വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സുകൾക്ക് അവരുടെ സ്വന്തം വൈദ്യുത പ്രതിരോധമുണ്ട്, അതിനെ "ആന്തരിക പ്രതിരോധം" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഉറവിട ടെർമിനലുകളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ലോഡ് "ബാഹ്യ പ്രതിരോധം" എന്ന് നിയുക്തമാക്കിയിരിക്കുന്നു - ആർ.

ബാറ്ററികളുടെ ബാറ്ററി EMF സൃഷ്ടിക്കുന്നു:

ε = E/Q, എവിടെ:

• ഇ - ഊർജ്ജം (ജെ);
• Q - ചാർജ് (സി).

ഒരു ബാറ്ററി സെല്ലിന്റെ മൊത്തം emf എന്നത് ലോഡ് ഇല്ലാത്തപ്പോൾ അതിന്റെ ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജാണ്. ഒരു ഡിജിറ്റൽ മൾട്ടിമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഇത് നല്ല കൃത്യതയോടെ പരിശോധിക്കാവുന്നതാണ്. ഒരു ലോഡ് റെസിസ്റ്ററുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുമ്പോൾ ബാറ്ററിയുടെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ടെർമിനലുകളിൽ അളക്കുന്ന പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം, സർക്യൂട്ട് തുറക്കുമ്പോൾ അതിന്റെ വോൾട്ടേജിനേക്കാൾ കുറവായിരിക്കും, ബാഹ്യ ലോഡിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുത പ്രവാഹവും ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധവും കാരണം, ഇത് താപ വികിരണം എന്ന നിലയിൽ ഊർജം ചിതറിപ്പോകുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

ഒരു കെമിക്കൽ ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു ഓമിന്റെ ഒരു അംശത്തിനും കുറച്ച് ഓംസിനും ഇടയിലാണ്, ഇത് പ്രധാനമായും ബാറ്ററിയുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിരോധം മൂലമാണ്.

പ്രതിരോധം R ഉള്ള ഒരു റെസിസ്റ്റർ ബാറ്ററിയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, സർക്യൂട്ടിലെ കറന്റ് I = ε/(R + r) ആണ്.

ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു സ്ഥിരമായ മൂല്യമല്ല. ബാറ്ററിയുടെ തരം (ആൽക്കലൈൻ, ലെഡ്-ആസിഡ് മുതലായവ) ഇത് ബാധിക്കുന്നു, കൂടാതെ ലോഡ് മൂല്യം, താപനില, ബാറ്ററിയുടെ ഉപയോഗ കാലയളവ് എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഡിസ്പോസിബിൾ ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഉപയോഗ സമയത്ത് ആന്തരിക പ്രതിരോധം വർദ്ധിക്കുന്നു, അതിനാൽ കൂടുതൽ ഉപയോഗത്തിന് അനുയോജ്യമല്ലാത്ത ഒരു അവസ്ഥയിൽ എത്തുന്നതുവരെ വോൾട്ടേജ് കുറയുന്നു.

ഉറവിടത്തിന്റെ emf ഒരു മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിച്ച അളവാണെങ്കിൽ, ലോഡ് പ്രതിരോധത്തിലൂടെ ഒഴുകുന്ന വൈദ്യുതധാരയെ അളക്കുന്നതിലൂടെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു.

1. ഏകദേശ സർക്യൂട്ടിലെ ആന്തരികവും ബാഹ്യവുമായ പ്രതിരോധം ശ്രേണിയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ, ഫോർമുല പ്രയോഗിക്കാൻ നിങ്ങൾക്ക് ഓമിന്റെയും കിർച്ചോഫിന്റെയും നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം:

1. ഈ പദപ്രയോഗത്തിൽ നിന്ന് r = ε/I - R.

ഉദാഹരണം.അറിയപ്പെടുന്ന emf ε = 1.5 V ഉള്ള ബാറ്ററി ഒരു ലൈറ്റ് ബൾബ് ഉപയോഗിച്ച് ശ്രേണിയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ലൈറ്റ് ബൾബിന് കുറുകെയുള്ള വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് 1.2 V ആണ്. അതിനാൽ, മൂലകത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു: 1.5 - 1.2 = 0.3 V. സർക്യൂട്ടിലെ വയറുകളുടെ പ്രതിരോധം നിസ്സാരമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, വിളക്കിന്റെ പ്രതിരോധം അല്ല. അറിയപ്പെടുന്നത്. സർക്യൂട്ടിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന അളന്ന കറന്റ്: I = 0.3 A. ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം നിർണ്ണയിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

1. ഓമിന്റെ നിയമം അനുസരിച്ച്, ലൈറ്റ് ബൾബിന്റെ പ്രതിരോധം R = U/I = 1.2/0.3 = 4 Ohms ആണ്;
2. ഇപ്പോൾ, ആന്തരിക പ്രതിരോധം കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള ഫോർമുല അനുസരിച്ച്, r = ε/I - R = 1.5/0.3 - 4 = 1 Ohm.

ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് സംഭവിച്ചാൽ, ബാഹ്യ പ്രതിരോധം ഏതാണ്ട് പൂജ്യത്തിലേക്ക് താഴുന്നു. സ്രോതസ്സിന്റെ ചെറിയ പ്രതിരോധം കൊണ്ട് മാത്രമേ കറന്റ് പരിമിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയൂ. അത്തരമൊരു സാഹചര്യത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന കറന്റ് വളരെ ശക്തമാണ്, വൈദ്യുതധാരയുടെ താപ ഇഫക്റ്റുകൾ മൂലം വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സ് തകരാറിലാകുകയും തീപിടുത്തത്തിനുള്ള സാധ്യതയുമുണ്ട്. ഫ്യൂസുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ തീയുടെ അപകടസാധ്യത തടയുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് കാർ ബാറ്ററി സർക്യൂട്ടുകളിൽ.

കണക്റ്റുചെയ്‌ത വൈദ്യുത ഉപകരണത്തിലേക്ക് ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ പവർ എങ്ങനെ നൽകാമെന്ന് തീരുമാനിക്കുമ്പോൾ വോൾട്ടേജ് ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്.

പ്രധാനം!ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ലോഡിന്റെ പ്രതിരോധത്തിന് തുല്യമാകുമ്പോൾ പരമാവധി വൈദ്യുതി കൈമാറ്റം സംഭവിക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ഈ അവസ്ഥയിൽ, P = I² x R എന്ന ഫോർമുല ഓർമ്മിക്കുമ്പോൾ, സമാനമായ ഊർജ്ജം ലോഡിലേക്ക് മാറ്റുകയും ഉറവിടത്തിൽ തന്നെ ചിതറുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിന്റെ കാര്യക്ഷമത 50% മാത്രമാണ്.

ഉറവിടത്തിന്റെ മികച്ച ഉപയോഗം തീരുമാനിക്കുന്നതിന് ലോഡ് ആവശ്യകതകൾ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിഗണിക്കണം. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ലെഡ്-ആസിഡ് കാർ ബാറ്ററി 12 V താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജിൽ ഉയർന്ന വൈദ്യുതധാരകൾ നൽകണം. അതിന്റെ കുറഞ്ഞ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഇത് ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു.

ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് പവർ സപ്ലൈകൾക്ക് വളരെ ഉയർന്ന ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഉണ്ടായിരിക്കണം.

നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ

അനുയോജ്യമായ നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന് അനന്തമായ പ്രതിരോധമുണ്ട്, എന്നാൽ യഥാർത്ഥ ഉറവിടങ്ങൾക്ക് ഒരു ഏകദേശ പതിപ്പ് സങ്കൽപ്പിക്കാൻ കഴിയും. തുല്യമായ ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ട് ഉറവിടവുമായി സമാന്തരമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രതിരോധവും ബാഹ്യ പ്രതിരോധവുമാണ്.

നിലവിലെ ഉറവിടത്തിൽ നിന്നുള്ള നിലവിലെ ഔട്ട്പുട്ട് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു: നിലവിലെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിലൂടെയും കുറഞ്ഞ ലോഡ് പ്രതിരോധത്തിലൂടെയും ഒഴുകുന്നു.

ഔട്ട്പുട്ട് കറന്റ് ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിലെ വൈദ്യുതധാരകളുടെ ആകെത്തുകയും ലോഡ് Io = In + Iin ആയിരിക്കും.

ഇത് മാറുന്നു:

ഇൻ = Iо - Iin = Iо - Un/r.

നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, അതിൽ ഉടനീളമുള്ള കറന്റ് കുറയുകയും ലോഡ് റെസിസ്റ്ററിന് വൈദ്യുതധാരയുടെ ഭൂരിഭാഗവും ലഭിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഈ ബന്ധം കാണിക്കുന്നു. രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, വോൾട്ടേജ് നിലവിലെ മൂല്യത്തെ ബാധിക്കില്ല.

യഥാർത്ഥ ഉറവിട ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ്:

Uout = I x (R x r)/(R +r) = I x R/(1 + R/r). ഈ ലേഖനം റേറ്റുചെയ്യുക:

8.5 വൈദ്യുതധാരയുടെ താപ പ്രഭാവം

8.5.1. നിലവിലെ ഉറവിട പവർ

നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആകെ ശക്തി:

പി ആകെ = പി ഉപയോഗപ്രദമായ + പി നഷ്ടങ്ങൾ,

എവിടെ P ഉപയോഗപ്രദമാണ് - ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ, P ഉപയോഗപ്രദമായ = I 2 R; പി നഷ്ടം - വൈദ്യുതി നഷ്ടം, പി നഷ്ടം = I 2 ആർ; ഞാൻ - സർക്യൂട്ടിലെ നിലവിലെ ശക്തി; ആർ - ലോഡ് പ്രതിരോധം (ബാഹ്യ സർക്യൂട്ട്); നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധമാണ് r.

മൂന്ന് ഫോർമുലകളിൽ ഒന്ന് ഉപയോഗിച്ച് മൊത്തം പവർ കണക്കാക്കാം:

P പൂർണ്ണ = I 2 (R + r), P പൂർണ്ണ = ℰ 2 R + r, P പൂർണ്ണ = I ℰ,

ഇവിടെ ℰ എന്നത് നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ഇലക്‌ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്‌സ് (EMF) ആണ്.

നെറ്റ് പവർ- ഇത് ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിൽ റിലീസ് ചെയ്യുന്ന ശക്തിയാണ്, അതായത്. ഒരു ലോഡിൽ (റെസിസ്റ്റർ), ചില ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിക്കാം.

മൂന്ന് ഫോർമുലകളിൽ ഒന്ന് ഉപയോഗിച്ച് നെറ്റ് പവർ കണക്കാക്കാം:

P ഉപയോഗപ്രദമായ = I 2 R, P ഉപയോഗപ്രദമായ = U 2 R, P ഉപയോഗപ്രദമായ = IU,

സർക്യൂട്ടിലെ നിലവിലെ ശക്തി ഞാനാണ്; നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ടെർമിനലുകളിൽ (ക്ലാമ്പുകൾ) വോൾട്ടേജാണ് U; ആർ - ലോഡ് പ്രതിരോധം (ബാഹ്യ സർക്യൂട്ട്).

നിലവിലെ ഉറവിടത്തിൽ റിലീസ് ചെയ്യുന്ന വൈദ്യുതിയാണ് പവർ നഷ്ടം, അതായത്. ആന്തരിക സർക്യൂട്ടിൽ, ഉറവിടത്തിൽ തന്നെ നടക്കുന്ന പ്രക്രിയകൾക്കായി ചെലവഴിക്കുന്നു; വൈദ്യുതി നഷ്ടം മറ്റ് ആവശ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല.

വൈദ്യുതി നഷ്ടം സാധാരണയായി ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ചാണ് കണക്കാക്കുന്നത്

പി നഷ്ടങ്ങൾ = I 2 ആർ,

സർക്യൂട്ടിലെ നിലവിലെ ശക്തി ഞാനാണ്; നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധമാണ് r.

ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് സമയത്ത്, ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ പൂജ്യത്തിലേക്ക് പോകുന്നു

പി ഉപയോഗപ്രദമായ = 0,

ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടായാൽ ലോഡ് റെസിസ്റ്റൻസ് ഇല്ലാത്തതിനാൽ: R = 0.

സ്രോതസ്സിന്റെ ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിലെ മൊത്തം പവർ നഷ്ടത്തിന്റെ ശക്തിയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ഇത് ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു

പി പൂർണ്ണം = ℰ 2 ആർ,

ℰ എന്നത് നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്‌സ് (EMF) ആണ്; നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധമാണ് r.

ഉപയോഗപ്രദമായ ശക്തി ഉണ്ട് പരമാവധി മൂല്യംലോഡ് റെസിസ്റ്റൻസ് R നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം r ന് തുല്യമാകുമ്പോൾ:

ആർ = ആർ.

പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ:

P ഉപയോഗപ്രദമായ പരമാവധി = 0.5 P നിറഞ്ഞു,

ഇവിടെ Ptot എന്നത് നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആകെ ശക്തിയാണ്; പി പൂർണ്ണ = ℰ 2 / 2 ആർ.

കണക്കുകൂട്ടലിനുള്ള വ്യക്തമായ ഫോർമുല പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ ശക്തിഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ:

P ഉപയോഗപ്രദമായ പരമാവധി = ℰ 2 4 r .

കണക്കുകൂട്ടലുകൾ ലളിതമാക്കുന്നതിന്, രണ്ട് പോയിന്റുകൾ ഓർമ്മിക്കുന്നത് ഉപയോഗപ്രദമാണ്:

• R 1, R 2 എന്നീ രണ്ട് ലോഡ് റെസിസ്റ്റൻസുകളോടൊപ്പം ഒരേ ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ സർക്യൂട്ടിൽ റിലീസ് ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ, അപ്പോൾ ആന്തരിക പ്രതിരോധംനിലവിലെ ഉറവിടം r ഫോർമുല സൂചിപ്പിക്കുന്ന പ്രതിരോധങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു

r = R 1 R 2;

• സർക്യൂട്ടിൽ പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ പുറത്തുവിടുകയാണെങ്കിൽ, സർക്യൂട്ടിലെ നിലവിലെ ശക്തി I * ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റിന്റെ പകുതി ശക്തിയാണ് i:

ഞാൻ * = ഞാൻ 2 .

ഉദാഹരണം 15. 5.0 Ohms പ്രതിരോധത്തിലേക്ക് ചുരുക്കുമ്പോൾ, കോശങ്ങളുടെ ബാറ്ററി 2.0 A വൈദ്യുതധാര ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ബാറ്ററിയുടെ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് 12 A ആണ്. ബാറ്ററിയുടെ പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ കണക്കാക്കുക.

പരിഹാരം . പ്രശ്നത്തിന്റെ അവസ്ഥ നമുക്ക് വിശകലനം ചെയ്യാം.

1. ഒരു ബാറ്ററി പ്രതിരോധം R 1 = 5.0 Ohm-ലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, I 1 = 2.0 A എന്ന ശക്തിയുടെ വൈദ്യുതധാര സർക്യൂട്ടിൽ ഒഴുകുന്നു. a, സമ്പൂർണ്ണ സർക്യൂട്ടിനായി ഓമിന്റെ നിയമത്താൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു:

I 1 = ℰ R 1 + r,

എവിടെ ℰ - നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ EMF; നിലവിലെ ഉറവിടത്തിന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധമാണ് r.

2. ബാറ്ററി ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ആകുമ്പോൾ, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് സർക്യൂട്ടിൽ ഒഴുകുന്നു. ബി. ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഫോർമുലയാണ്

ഇവിടെ i ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കറന്റ്, i = 12 A.

3. ഒരു ബാറ്ററി ഒരു പ്രതിരോധം R 2 = r ലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സർക്യൂട്ടിൽ ഒരു വൈദ്യുതധാര I 2 ഒഴുകുന്നു. ൽ, പൂർണ്ണമായ സർക്യൂട്ടിനായി ഓമിന്റെ നിയമത്താൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു:

I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സർക്യൂട്ടിൽ പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ പുറത്തിറങ്ങുന്നു:

P ഉപയോഗപ്രദമായ പരമാവധി = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

അതിനാൽ, പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ കണക്കാക്കാൻ, നിലവിലെ ഉറവിടം r ന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധവും നിലവിലെ ശക്തി I 2 നും നിർണ്ണയിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

നിലവിലെ ശക്തി I 2 കണ്ടെത്തുന്നതിന്, ഞങ്ങൾ സമവാക്യങ്ങളുടെ സിസ്റ്റം എഴുതുന്നു:

i = ℰ r, I 2 = ℰ 2 r)

സമവാക്യങ്ങൾ വിഭജിക്കുക:

i I 2 = 2.

ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു:

I 2 = i 2 = 12 2 = 6.0 A.

ഉറവിടം r ന്റെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം കണ്ടെത്തുന്നതിന്, ഞങ്ങൾ സമവാക്യങ്ങളുടെ സിസ്റ്റം എഴുതുന്നു:

I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)

സമവാക്യങ്ങൾ വിഭജിക്കുക:

I 1 i = r R 1 + r.

ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു:

r = I 1 R 1 i - I 1 = 2.0 ⋅ 5.0 12 - 2.0 = 1.0 Ohm.

പരമാവധി ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ നമുക്ക് കണക്കാക്കാം:

P ഉപയോഗപ്രദമായ പരമാവധി = I 2 2 r = 6.0 2 ⋅ 1.0 = 36 W.

അങ്ങനെ, ബാറ്ററിയുടെ പരമാവധി ഉപയോഗിക്കാവുന്ന പവർ 36 W ആണ്.