Paano mo mababago ang panloob na pagtutol ng isang pinagmulan? Patuloy na electric current. EMF ng kasalukuyang pinagmulan at panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan

Dalawang-terminal na network at ang katumbas nitong circuit

Ang panloob na paglaban ng isang dalawang-terminal na network ay ang impedance sa katumbas na circuit ng isang dalawang-terminal na network, na binubuo ng isang generator ng boltahe at impedance na konektado sa serye (tingnan ang figure). Ang konsepto ay ginagamit sa teorya ng circuit kapag pinapalitan ang isang tunay na mapagkukunan ng mga perpektong elemento, iyon ay, kapag lumipat sa isang katumbas na circuit.

Panimula

Tingnan natin ang isang halimbawa. Sa isang pampasaherong sasakyan, papaganahin namin ang on-board network hindi mula sa karaniwang lead-acid na baterya na may boltahe na 12 volts at kapasidad na 55 Ah, ngunit mula sa walong baterya na konektado sa serye (halimbawa, laki ng AA, na may isang kapasidad na humigit-kumulang 1 Ah). Subukan nating simulan ang makina. Ipinapakita ng karanasan na kapag pinapagana ng mga baterya, ang starter shaft ay hindi liliko ng isang degree. Bukod dito, kahit na ang solenoid relay ay hindi gagana.

Malinaw na malinaw na ang baterya ay "hindi sapat na malakas" para sa naturang aplikasyon, ngunit ang pagsasaalang-alang sa ipinahayag na mga katangian ng kuryente - boltahe at singil (kapasidad) - ay hindi nagbibigay ng isang dami ng paglalarawan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang boltahe ay pareho sa parehong mga kaso:

Baterya: 12 volts

Galvanic cells: 8·1.5 volts = 12 volts

Ang kapasidad ay sapat din: isang ampere hour sa baterya ay dapat sapat upang paikutin ang starter sa loob ng 14 na segundo (sa kasalukuyang 250 amperes).

Mukhang, alinsunod sa batas ng Ohm, ang kasalukuyang sa parehong load na may mga electrically identical na mapagkukunan ay dapat ding pareho. Gayunpaman, sa katotohanan ito ay hindi ganap na totoo. Ang mga pinagmumulan ay magiging pareho kung sila ay perpektong mga generator ng boltahe. Upang ilarawan ang antas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga tunay na mapagkukunan at perpektong generator, ginagamit ang konsepto ng panloob na pagtutol.

Paglaban at panloob na pagtutol

Ang pangunahing katangian ng isang dalawang-terminal na network ay ang paglaban nito (o impedance). Gayunpaman, hindi laging posible na makilala ang isang dalawang-terminal na network na may paglaban lamang. Ang katotohanan ay ang terminong paglaban ay naaangkop lamang sa mga purong passive na elemento, iyon ay, ang mga hindi naglalaman ng mga mapagkukunan ng enerhiya. Kung ang isang dalawang-terminal na network ay naglalaman ng isang mapagkukunan ng enerhiya, kung gayon ang konsepto ng "paglaban" ay hindi naaangkop dito, dahil ang batas ng Ohm sa pagbabalangkas na U = Ir ay hindi nasiyahan.

Kaya, para sa dalawang-terminal na network na naglalaman ng mga mapagkukunan (iyon ay, mga generator ng boltahe at kasalukuyang mga generator), kinakailangan na partikular na pag-usapan ang tungkol sa panloob na pagtutol (o impedance). Kung ang isang dalawang-terminal na network ay hindi naglalaman ng mga mapagkukunan, kung gayon ang "panloob na paglaban" para sa naturang dalawang-terminal na network ay nangangahulugang ang parehong bagay bilang simpleng "paglaban".

Mga kaugnay na termino

Kung sa anumang sistema posible na makilala ang isang input at/o isang output, kung gayon ang mga sumusunod na termino ay madalas na ginagamit:

Ang paglaban sa input ay ang panloob na pagtutol ng dalawang-terminal na network, na siyang input ng system.

Ang paglaban sa output ay ang panloob na pagtutol ng dalawang-terminal na network, na siyang output ng system.

Pisikal na mga prinsipyo

Sa kabila ng katotohanan na sa katumbas na circuit ang panloob na pagtutol ay ipinakita bilang isang passive na elemento (at aktibong paglaban, iyon ay, ang isang risistor ay kinakailangang naroroon dito), ang panloob na pagtutol ay hindi puro sa alinmang elemento. Ang dalawang-terminal na network ay panlabas lamang na kumikilos na parang ito ay may puro panloob na impedance at isang generator ng boltahe. Sa katotohanan, ang panloob na pagtutol ay isang panlabas na pagpapakita ng isang hanay ng mga pisikal na epekto:

Kung sa isang dalawang-terminal na network ay mayroon lamang isang mapagkukunan ng enerhiya na walang anumang de-koryenteng circuit (halimbawa, isang galvanic cell), kung gayon ang panloob na pagtutol ay purong aktibo, ito ay sanhi ng mga pisikal na epekto na hindi pinapayagan ang kapangyarihan na ibinibigay ng mapagkukunang ito. sa pagkarga na lumampas sa isang tiyak na limitasyon. Ang pinakasimpleng halimbawa ng naturang epekto ay ang non-zero resistance ng mga conductor ng isang electrical circuit. Ngunit, bilang panuntunan, ang pinakamalaking kontribusyon sa limitasyon ng kuryente ay nagmumula sa mga di-kuryenteng epekto. Kaya, halimbawa, sa isang mapagkukunan ng kemikal, ang kapangyarihan ay maaaring limitado sa pamamagitan ng contact area ng mga sangkap na nakikilahok sa reaksyon, sa isang hydroelectric power station generator - sa pamamagitan ng limitadong presyon ng tubig, atbp.

Sa kaso ng isang dalawang-terminal na network na naglalaman ng isang de-koryenteng circuit sa loob, ang panloob na pagtutol ay "nakakalat" sa mga elemento ng circuit (bilang karagdagan sa mga mekanismo na nakalista sa itaas sa pinagmulan).

Ito rin ay nagpapahiwatig ng ilang mga tampok ng panloob na pagtutol:

Ang panloob na pagtutol ay hindi maaaring alisin mula sa isang dalawang-terminal na network

Ang panloob na pagtutol ay hindi isang matatag na halaga: maaari itong magbago kapag nagbago ang anumang panlabas na kundisyon.

Ang impluwensya ng panloob na pagtutol sa mga katangian ng isang dalawang-terminal na network

Ang epekto ng panloob na pagtutol ay isang mahalagang pag-aari ng anumang dalawang-terminal na network. Ang pangunahing resulta ng pagkakaroon ng panloob na pagtutol ay upang limitahan ang elektrikal na kapangyarihan na maaaring makuha sa load na ibinibigay mula sa dalawang-terminal na network na ito.

Kung ang isang load na may resistensya R ay konektado sa isang pinagmulan na may isang emf ng isang boltahe generator E at isang aktibong panloob na pagtutol r, pagkatapos ay ang kasalukuyang, boltahe at kapangyarihan sa load ay ipinahayag bilang mga sumusunod.

Pagkalkula

Ang konsepto ng pagkalkula ay nalalapat sa isang circuit (ngunit hindi sa isang tunay na aparato). Ang pagkalkula ay ibinigay para sa kaso ng purong aktibong panloob na pagtutol (mga pagkakaiba sa reactance ay tatalakayin sa ibaba).

Hayaang magkaroon ng dalawang-terminal na network, na maaaring ilarawan ng katumbas na circuit na ibinigay sa itaas. Ang isang dalawang-terminal na network ay may dalawang hindi kilalang parameter na kailangang mahanap:

EMF boltahe generator U

Panloob na pagtutol r

Sa pangkalahatan, upang matukoy ang dalawang hindi alam, kinakailangan na gumawa ng dalawang sukat: sukatin ang boltahe sa output ng isang dalawang-terminal na network (iyon ay, ang potensyal na pagkakaiba Uout = φ2 − φ1) sa dalawang magkaibang mga alon ng pagkarga. Pagkatapos ang hindi kilalang mga parameter ay matatagpuan mula sa sistema ng mga equation:

kung saan ang Uout1 ay ang output boltahe sa kasalukuyang I1, ang Uout2 ay ang output boltahe sa kasalukuyang I2. Sa pamamagitan ng paglutas ng sistema ng mga equation, makikita natin ang hindi kilalang mga hindi alam:

Karaniwan, ang isang mas simpleng pamamaraan ay ginagamit upang kalkulahin ang panloob na paglaban: ang boltahe sa mode na walang-load at ang kasalukuyang sa short-circuit mode ng dalawang-terminal na network ay matatagpuan. Sa kasong ito, ang system (1) ay nakasulat bilang mga sumusunod:

kung saan ang Uoc ay ang output boltahe sa open circuit mode, iyon ay, sa zero load kasalukuyang; Isc - load current sa short circuit mode, iyon ay, na may load na may zero resistance. Ito ay isinasaalang-alang dito na ang output kasalukuyang sa no-load mode at ang output boltahe sa short-circuit mode ay zero. Mula sa mga huling equation ay agad naming nakuha:

Pagsusukat

Ang konsepto ng pagsukat ay nalalapat sa isang tunay na aparato (ngunit hindi sa isang circuit). Ang direktang pagsukat sa isang ohmmeter ay imposible, dahil imposibleng ikonekta ang mga probes ng aparato sa mga panloob na terminal ng paglaban. Samakatuwid, ang isang hindi direktang pagsukat ay kinakailangan, na hindi sa panimula ay naiiba sa pagkalkula - ang mga boltahe sa buong pagkarga ay kinakailangan din sa dalawang magkaibang kasalukuyang mga halaga. Gayunpaman, hindi laging posible na gamitin ang pinasimple na formula (2), dahil hindi lahat ng totoong dalawang-terminal na network ay nagbibigay-daan sa operasyon sa short circuit mode.

Ang sumusunod na simpleng paraan ng pagsukat na hindi nangangailangan ng mga kalkulasyon ay kadalasang ginagamit:

Ang boltahe ng bukas na circuit ay sinusukat

Ang isang variable na risistor ay konektado bilang isang load at ang paglaban nito ay pinili upang ang boltahe sa kabuuan nito ay kalahati ng bukas na boltahe ng circuit.

Matapos ang inilarawan na mga pamamaraan, ang paglaban ng risistor ng pag-load ay dapat masukat sa isang ohmmeter - ito ay magiging katumbas ng panloob na paglaban ng dalawang-terminal na network.

Anuman ang paraan ng pagsukat na ginamit, ang isa ay dapat na maging maingat sa labis na karga ng dalawang-terminal na network na may labis na kasalukuyang, iyon ay, ang kasalukuyang ay hindi dapat lumampas sa maximum na pinahihintulutang halaga para sa isang ibinigay na dalawang-terminal na network.

Reaktibong panloob na pagtutol

Kung ang katumbas na circuit ng isang dalawang-terminal na network ay naglalaman ng mga reaktibong elemento - mga capacitor at/o inductors, kung gayon ang pagkalkula ng reaktibong panloob na pagtutol ay ginaganap sa parehong paraan tulad ng aktibo, ngunit sa halip na ang mga resistensya ng mga resistors, ang mga kumplikadong impedances. sa mga elemento na kasama sa circuit ay kinuha, at sa halip na mga boltahe at alon, ang kanilang mga kumplikadong amplitude ay kinuha, iyon ay, ang pagkalkula ay isinasagawa ng kumplikadong paraan ng amplitude.

Ang pagsukat ng panloob na reactance ay may ilang mga espesyal na tampok dahil ito ay isang kumplikadong pinahahalagahan na function sa halip na isang scalar na halaga:

Maaari kang maghanap para sa iba't ibang mga parameter ng isang kumplikadong halaga: modulus, argumento, tanging ang tunay o haka-haka na bahagi, pati na rin ang buong kumplikadong numero. Alinsunod dito, ang pamamaraan ng pagsukat ay depende sa kung ano ang gusto nating makuha.

Ang batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit, ang kahulugan kung saan ay may kinalaman sa halaga ng electric current sa mga totoong circuit, ay nakasalalay sa kasalukuyang pinagmulan at ang paglaban ng pagkarga. Ang batas na ito ay mayroon ding ibang pangalan - ang batas ng Ohm para sa mga closed circuit. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng batas na ito ay ang mga sumusunod.

Bilang pinakasimpleng halimbawa, ang isang electric lamp, na kung saan ay isang consumer ng electric current, kasama ang kasalukuyang pinagmulan ay walang iba kundi isang closed circuit. Ang de-koryenteng circuit na ito ay malinaw na ipinapakita sa figure.

Ang isang electric current na dumadaan sa isang bumbilya ay dumadaan din sa kasalukuyang pinagmumulan mismo. Kaya, habang dumadaan sa circuit, ang kasalukuyang ay makakaranas ng paglaban ng hindi lamang ng konduktor, kundi pati na rin ang paglaban, nang direkta, ng kasalukuyang pinagmulan mismo. Sa pinagmulan, ang paglaban ay nilikha ng electrolyte na matatagpuan sa pagitan ng mga plato at ng mga hangganan na layer ng mga plato at electrolyte. Kasunod nito na sa isang closed circuit, ang kabuuang paglaban nito ay bubuuin ng kabuuan ng mga resistensya ng bombilya at ang kasalukuyang pinagmulan.

Panlabas at panloob na pagtutol

Ang paglaban ng pagkarga, sa kasong ito ay isang ilaw na bombilya, na konektado sa isang kasalukuyang pinagmulan ay tinatawag na panlabas na pagtutol. Ang direktang pagtutol ng kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na panloob na pagtutol. Para sa isang mas visual na representasyon ng proseso, ang lahat ng mga halaga ay dapat na itinalaga ayon sa kaugalian. I - , R - panlabas na pagtutol, r - panloob na pagtutol. Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang de-koryenteng circuit, upang mapanatili ito, dapat mayroong potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga dulo ng panlabas na circuit, na may halagang IxR. Gayunpaman, ang kasalukuyang daloy ay sinusunod din sa panloob na circuit. Nangangahulugan ito na upang mapanatili ang electric current sa panloob na circuit, ang isang potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng paglaban r ay kinakailangan din. Ang halaga ng potensyal na pagkakaiba na ito ay katumbas ng Iхr.

Lakas ng electromotive ng baterya

Ang baterya ay dapat magkaroon ng sumusunod na halaga ng electromotive force na may kakayahang mapanatili ang kinakailangang kasalukuyang sa circuit: E=IxR+Ixr. Mula sa formula makikita na ang electromotive force ng baterya ay ang kabuuan ng panlabas at panloob. Ang kasalukuyang halaga ay dapat alisin sa mga bracket: E=I(r+R). Kung hindi, maaari mong isipin: I=E/(r+R) . Ang huling dalawang formula ay nagpapahayag ng batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit, ang kahulugan nito ay ang mga sumusunod: sa isang closed circuit, ang kasalukuyang lakas ay direktang proporsyonal sa electromotive na puwersa at inversely proporsyonal sa kabuuan ng mga resistensya ng circuit na ito.

Sa mga dulo ng konduktor, at samakatuwid ang kasalukuyang, ang pagkakaroon ng mga panlabas na puwersa ng isang di-electrikal na kalikasan ay kinakailangan, sa tulong kung saan ang paghihiwalay ng mga singil sa kuryente ay nangyayari.

Sa pamamagitan ng panlabas na puwersa ay anumang pwersang kumikilos sa mga particle na may kuryente sa isang circuit, maliban sa electrostatic (ibig sabihin, Coulomb).

Ang mga puwersa ng third-party na naka-set sa mga motion charged na particle sa loob ng lahat ng kasalukuyang pinagmumulan: sa mga generator, power plant, galvanic cell, baterya, atbp.

Kapag ang isang circuit ay sarado, isang electric field ay nilikha sa lahat ng conductors ng circuit. Sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan, ang mga singil ay gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa laban sa mga puwersa ng Coulomb (ang mga electron ay lumilipat mula sa isang positibong sisingilin na elektrod patungo sa isang negatibong electrode), at sa buong natitirang bahagi ng circuit sila ay hinihimok ng isang electric field (tingnan ang figure sa itaas).

Sa kasalukuyang mga mapagkukunan, sa proseso ng paghihiwalay ng mga sisingilin na particle, ang iba't ibang uri ng enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya. Batay sa uri ng na-convert na enerhiya, ang mga sumusunod na uri ng electromotive force ay nakikilala:

- electrostatic- sa isang electrophore machine, kung saan ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng alitan;

- thermoelectric- sa isang thermoelement - ang panloob na enerhiya ng heated junction ng dalawang wire na gawa sa iba't ibang mga metal ay na-convert sa elektrikal na enerhiya;

- photovoltaic- sa isang photocell. Dito nangyayari ang conversion ng liwanag na enerhiya sa elektrikal na enerhiya: kapag ang ilang mga sangkap ay naiilaw, halimbawa, selenium, tanso (I) oksido, silikon, ang pagkawala ng negatibong singil sa kuryente ay sinusunod;

- kemikal- sa mga galvanic cell, baterya at iba pang pinagmumulan kung saan ang enerhiya ng kemikal ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Electromotive force (EMF)- mga katangian ng kasalukuyang mga mapagkukunan. Ang konsepto ng EMF ay ipinakilala ni G. Ohm noong 1827 para sa mga direktang kasalukuyang circuit. Noong 1857, tinukoy ni Kirchhoff ang EMF bilang ang gawain ng mga panlabas na puwersa kapag naglilipat ng isang singil sa kuryente kasama ang isang closed circuit:

ɛ = A st /q,

saan ɛ — EMF ng kasalukuyang pinagmulan, Isang st- gawain ng mga puwersa sa labas, q- halaga ng inilipat na singil.

Ang puwersa ng electromotive ay ipinahayag sa volts.

Maaari nating pag-usapan ang tungkol sa electromotive force sa anumang bahagi ng circuit. Ito ang tiyak na gawain ng mga panlabas na puwersa (trabaho upang ilipat ang isang solong singil) hindi sa buong circuit, ngunit sa isang partikular na lugar.

Panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

Hayaang magkaroon ng isang simpleng closed circuit na binubuo ng kasalukuyang pinagmumulan (halimbawa, isang galvanic cell, baterya o generator) at isang risistor na may resistensya R. Ang kasalukuyang sa isang closed circuit ay hindi nagambala kahit saan, samakatuwid, ito ay umiiral din sa loob ng kasalukuyang pinagmulan. Ang anumang pinagmulan ay kumakatawan sa ilang pagtutol sa kasalukuyang. Ito ay tinatawag panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan at itinalaga ng liham r.

Sa generator r- ito ang paikot-ikot na paglaban, sa isang galvanic cell - ang paglaban ng electrolyte solution at electrodes.

Kaya, ang kasalukuyang mapagkukunan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga halaga ng EMF at panloob na paglaban, na tumutukoy sa kalidad nito. Halimbawa, ang mga electrostatic machine ay may napakataas na EMF (hanggang sampu-sampung libong volts), ngunit sa parehong oras ang kanilang panloob na pagtutol ay napakalaki (hanggang sa daan-daang megohms). Samakatuwid, ang mga ito ay hindi angkop para sa pagbuo ng mataas na alon. Ang mga galvanic cell ay may EMF na humigit-kumulang 1 V lamang, ngunit ang panloob na resistensya ay mababa din (humigit-kumulang 1 Ohm o mas mababa). Ito ay nagpapahintulot sa kanila na makakuha ng mga alon na sinusukat sa amperes.

Ang pinagmulan ay isang aparato na nagko-convert ng mekanikal, kemikal, thermal at ilang iba pang anyo ng enerhiya sa elektrikal na enerhiya. Sa madaling salita, ang pinagmulan ay isang aktibong elemento ng network na idinisenyo upang makabuo ng kuryente. Ang iba't ibang uri ng mga mapagkukunan na magagamit sa elektrikal na network ay mga mapagkukunan ng boltahe at kasalukuyang mga mapagkukunan. Ang dalawang konseptong ito sa electronics ay magkaiba sa isa't isa.

Patuloy na mapagkukunan ng boltahe

Ang pinagmumulan ng boltahe ay isang aparato na may dalawang pole, ang boltahe nito sa anumang oras ay pare-pareho, at ang kasalukuyang dumadaan dito ay walang epekto. Ang ganitong mapagkukunan ay magiging perpekto, na may zero na panloob na pagtutol. Sa mga praktikal na kondisyon hindi ito makukuha.

Ang labis na mga electron ay naiipon sa negatibong poste ng pinagmumulan ng boltahe, at isang kakulangan ng mga electron sa positibong poste. Ang mga estado ng mga pole ay pinananatili ng mga proseso sa loob ng pinagmulan.

Mga baterya

Ang mga baterya ay nag-iimbak ng kemikal na enerhiya sa loob at may kakayahang i-convert ito sa elektrikal na enerhiya. Ang mga baterya ay hindi maaaring ma-recharge, na ang kanilang kawalan.

Mga baterya

Ang mga rechargeable na baterya ay mga rechargeable na baterya. Kapag nagcha-charge, ang elektrikal na enerhiya ay iniimbak sa loob bilang kemikal na enerhiya. Sa panahon ng pagbabawas, ang proseso ng kemikal ay nangyayari sa kabaligtaran na direksyon at ang enerhiyang elektrikal ay inilabas.

Mga halimbawa:

Lead-acid na cell ng baterya. Ito ay ginawa mula sa lead electrodes at electrolytic liquid sa anyo ng sulfuric acid diluted na may distilled water. Ang boltahe sa bawat cell ay humigit-kumulang 2 V. Sa mga baterya ng kotse, anim na mga cell ang karaniwang konektado sa isang serye ng circuit, at ang nagresultang boltahe sa mga terminal ng output ay 12 V;

Mga bateryang nikel-cadmium, boltahe ng cell – 1.2 V.

Mahalaga! Para sa maliliit na alon, ang mga baterya at mga nagtitipon ay maaaring ituring na isang mahusay na pagtatantya ng mga ideal na mapagkukunan ng boltahe.

Pinagmumulan ng boltahe ng AC

Ginagawa ang kuryente sa mga istasyon ng kuryente gamit ang mga generator at, pagkatapos ng regulasyon ng boltahe, ay ipinapadala sa consumer. Ang alternating boltahe ng 220 V home network sa mga power supply ng iba't ibang mga elektronikong aparato ay madaling ma-convert sa isang mas mababang halaga kapag gumagamit ng mga transformer.

Kasalukuyang pinagmulan

Sa pamamagitan ng pagkakatulad, tulad ng isang perpektong mapagkukunan ng boltahe ay lumilikha ng isang palaging boltahe sa output, ang gawain ng isang kasalukuyang mapagkukunan ay upang makabuo ng isang palaging kasalukuyang halaga, awtomatikong kinokontrol ang kinakailangang boltahe. Ang mga halimbawa ay kasalukuyang mga transformer (pangalawang paikot-ikot), photocells, collector currents ng mga transistor.

Pagkalkula ng panloob na paglaban ng pinagmulan ng boltahe

Ang mga tunay na mapagkukunan ng boltahe ay may sariling paglaban sa kuryente, na tinatawag na "panloob na paglaban". Ang load na konektado sa source terminal ay itinalaga bilang "panlabas na paglaban" - R.

Ang isang baterya ng mga baterya ay bumubuo ng EMF:

ε = E/Q, kung saan:

E – enerhiya (J);
Q – bayad (C).

Ang kabuuang emf ng isang cell ng baterya ay ang open circuit voltage nito kapag walang load. Maaari itong suriin nang may mahusay na katumpakan gamit ang isang digital multimeter. Ang potensyal na pagkakaiba na sinusukat sa mga terminal ng output ng baterya kapag ito ay konektado sa isang load resistor ay magiging mas mababa kaysa sa boltahe nito kapag ang circuit ay bukas, dahil sa daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng panlabas na load at sa pamamagitan ng panloob na pagtutol ng pinagmulan, ito ay humahantong sa pagwawaldas ng enerhiya sa loob nito bilang thermal radiation.

Ang panloob na paglaban ng isang kemikal na baterya ay nasa pagitan ng isang bahagi ng isang ohm at ilang ohm at higit sa lahat ay dahil sa paglaban ng mga electrolytic na materyales na ginagamit sa paggawa ng baterya.

Kung ang isang risistor na may resistensya R ay konektado sa isang baterya, ang kasalukuyang nasa circuit ay I = ε/(R + r).

Ang panloob na pagtutol ay hindi isang pare-parehong halaga. Naaapektuhan ito ng uri ng baterya (alkaline, lead-acid, atbp.), at mga pagbabago depende sa halaga ng pagkarga, temperatura at panahon ng paggamit ng baterya. Halimbawa, sa mga disposable na baterya, ang panloob na resistensya ay tumataas habang ginagamit, at ang boltahe samakatuwid ay bumababa hanggang sa umabot ito sa isang estado na hindi angkop para sa karagdagang paggamit.

Kung ang emf ng pinagmulan ay isang paunang natukoy na dami, ang panloob na paglaban ng pinagmulan ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang dumadaloy sa paglaban ng pagkarga.

Dahil ang panloob at panlabas na pagtutol sa tinatayang circuit ay konektado sa serye, maaari mong gamitin ang mga batas ng Ohm at Kirchhoff upang ilapat ang formula:

Mula sa expression na ito r = ε/I - R.

Halimbawa. Ang isang baterya na may kilalang emf ε = 1.5 V ay konektado sa serye gamit ang isang bumbilya. Ang pagbaba ng boltahe sa bumbilya ay 1.2 V. Samakatuwid, ang panloob na pagtutol ng elemento ay lumilikha ng pagbaba ng boltahe: 1.5 - 1.2 = 0.3 V. Ang paglaban ng mga wire sa circuit ay itinuturing na bale-wala, ang paglaban ng lampara ay hindi kilala. Sinusukat ang kasalukuyang dumadaan sa circuit: I = 0.3 A. Ito ay kinakailangan upang matukoy ang panloob na paglaban ng baterya.

Ayon sa batas ng Ohm, ang paglaban ng bombilya ay R = U/I = 1.2/0.3 = 4 Ohms;
Ngayon, ayon sa formula para sa pagkalkula ng panloob na pagtutol, r = ε/I - R = 1.5/0.3 - 4 = 1 Ohm.

Sa kaganapan ng isang maikling circuit, ang panlabas na pagtutol ay bumaba sa halos zero. Ang kasalukuyang ay maaari lamang limitado sa pamamagitan ng maliit na pagtutol ng pinagmulan. Ang kasalukuyang nabuo sa ganoong sitwasyon ay napakalakas na ang pinagmumulan ng boltahe ay maaaring masira ng mga thermal effect ng kasalukuyang at may panganib ng sunog. Ang panganib ng sunog ay pinipigilan sa pamamagitan ng pag-install ng mga piyus, halimbawa sa mga circuit ng baterya ng kotse.

Ang panloob na resistensya ng isang pinagmumulan ng boltahe ay isang mahalagang kadahilanan kapag nagpapasya kung paano ilipat ang pinaka mahusay na kapangyarihan sa isang konektadong electrical appliance.

Mahalaga! Ang maximum na paglipat ng kapangyarihan ay nangyayari kapag ang panloob na paglaban ng pinagmulan ay katumbas ng paglaban ng pagkarga.

Gayunpaman, sa ilalim ng kundisyong ito, ang pag-alala sa formula P = I² x R, isang magkaparehong halaga ng enerhiya ang inililipat sa pagkarga at nawala sa pinagmulan mismo, at ang kahusayan nito ay 50% lamang.

Ang mga kinakailangan sa pag-load ay dapat na maingat na isaalang-alang upang magpasya sa pinakamahusay na paggamit ng pinagmulan. Halimbawa, ang baterya ng lead-acid na kotse ay dapat maghatid ng matataas na alon sa medyo mababang boltahe na 12 V. Ang mababang panloob na resistensya nito ay nagpapahintulot na gawin ito.

Sa ilang mga kaso, ang mataas na boltahe na mga power supply ay dapat na may napakataas na panloob na resistensya upang limitahan ang short-circuit na kasalukuyang.

Mga tampok ng panloob na paglaban ng kasalukuyang pinagmulan

Ang isang perpektong kasalukuyang pinagmumulan ay may walang katapusang pagtutol, ngunit para sa mga tunay na pinagmumulan ay maaaring isipin ng isang tinatayang bersyon. Ang katumbas na de-koryenteng circuit ay isang paglaban na konektado sa pinagmulan nang magkatulad at isang panlabas na pagtutol.

Ang kasalukuyang output mula sa kasalukuyang pinagmumulan ay ipinamamahagi tulad ng sumusunod: bahagi ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng pinakamataas na panloob na paglaban at sa pamamagitan ng mababang paglaban sa pagkarga.

Ang kasalukuyang output ay ang kabuuan ng mga alon sa panloob na paglaban at ang pagkarga Io = In + Iin.

Ito ay lumalabas:

In = Iо - Iin = Iо - Un/r.

Ipinapakita ng ugnayang ito na habang tumataas ang panloob na paglaban ng kasalukuyang pinagmumulan, mas bumababa ang kasalukuyang sa kabuuan nito, at natatanggap ng risistor ng pagkarga ang karamihan sa kasalukuyang. Kapansin-pansin, ang boltahe ay hindi makakaapekto sa kasalukuyang halaga.

Real source output boltahe:

Uout = I x (R x r)/(R +r) = I x R/(1 + R/r). I-rate ang artikulong ito:

8.5. Thermal na epekto ng kasalukuyang

8.5.1. Kasalukuyang pinagmumulan ng kapangyarihan

Kabuuang kapangyarihan ng kasalukuyang pinagmulan:

P kabuuang = P kapaki-pakinabang + P pagkalugi,

kung saan P kapaki-pakinabang - kapaki-pakinabang na kapangyarihan, P kapaki-pakinabang = I 2 R; P pagkalugi - pagkalugi ng kapangyarihan, P pagkalugi = I 2 r; I - kasalukuyang lakas sa circuit; R - paglaban sa pag-load (panlabas na circuit); r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

Maaaring kalkulahin ang kabuuang kapangyarihan gamit ang isa sa tatlong mga formula:

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

kung saan ang ℰ ay ang electromotive force (EMF) ng kasalukuyang pinagmumulan.

Net kapangyarihan- ito ang kapangyarihan na inilabas sa panlabas na circuit, i.e. sa isang load (resistor), at maaaring gamitin para sa ilang layunin.

Maaaring kalkulahin ang netong kapangyarihan gamit ang isa sa tatlong mga formula:

P kapaki-pakinabang = I 2 R, P kapaki-pakinabang = U 2 R, P kapaki-pakinabang = IU,

kung saan ako ang kasalukuyang lakas sa circuit; Ang U ay ang boltahe sa mga terminal (clamp) ng kasalukuyang pinagmulan; R - paglaban sa pag-load (panlabas na circuit).

Ang pagkawala ng kuryente ay ang kapangyarihan na inilabas sa kasalukuyang pinagmumulan, i.e. sa panloob na circuit, at ginugol sa mga prosesong nagaganap sa pinagmulan mismo; Ang pagkawala ng kuryente ay hindi maaaring gamitin para sa anumang iba pang layunin.

Ang pagkawala ng kuryente ay karaniwang kinakalkula gamit ang formula

P pagkalugi = I 2 r,

kung saan ako ang kasalukuyang lakas sa circuit; r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

Sa panahon ng isang maikling circuit, ang kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay napupunta sa zero

P kapaki-pakinabang = 0,

dahil walang load resistance kung sakaling magkaroon ng short circuit: R = 0.

Ang kabuuang kapangyarihan sa panahon ng isang maikling circuit ng pinagmulan ay tumutugma sa pagkawala ng kapangyarihan at kinakalkula gamit ang formula

P puno = ℰ 2 r,

kung saan ang ℰ ay ang electromotive force (EMF) ng kasalukuyang pinagmulan; r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

May kapaki-pakinabang na kapangyarihan pinakamataas na halaga sa kaso kapag ang load resistance R ay katumbas ng internal resistance r ng kasalukuyang source:

R = r.

Pinakamataas na kapaki-pakinabang na kapangyarihan:

P kapaki-pakinabang na max = 0.5 P puno,

kung saan ang Ptot ay ang kabuuang kapangyarihan ng kasalukuyang pinagmulan;

P puno = ℰ 2 / 2 r. Tahasang formula para sa pagkalkula maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan

ganito ang hitsura:

P kapaki-pakinabang na max = ℰ 2 4 r .

Upang gawing simple ang mga kalkulasyon, kapaki-pakinabang na tandaan ang dalawang puntos: kung may dalawang load resistances R 1 at R 2 ang parehong kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay inilabas sa circuit, kung gayon panloob na pagtutol

kasalukuyang pinagmumulan r ay nauugnay sa ipinahiwatig na mga pagtutol ng formula

r = R 1 R 2 ;

kung ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay inilabas sa circuit, kung gayon ang kasalukuyang lakas na I * sa circuit ay kalahati ng lakas ng kasalukuyang short circuit i:

Halimbawa 15. Kapag pinaikli sa isang resistensya na 5.0 Ohms, ang isang baterya ng mga cell ay gumagawa ng isang kasalukuyang ng 2.0 A. Ang short circuit na kasalukuyang ng baterya ay 12 A. Kalkulahin ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan ng baterya.

Solusyon . Suriin natin ang kalagayan ng problema.

1. Kapag ang isang baterya ay konektado sa isang paglaban R 1 = 5.0 Ohm, isang kasalukuyang ng lakas I 1 = 2.0 A ay dumadaloy sa circuit, tulad ng ipinapakita sa Fig. a, na tinutukoy ng batas ng Ohm para sa kumpletong circuit:

I 1 = ℰ R 1 + r,

kung saan ℰ - EMF ng kasalukuyang pinagmulan; r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

2. Kapag ang baterya ay short-circuited, isang short-circuit kasalukuyang dumadaloy sa circuit, tulad ng ipinapakita sa Fig. b. Ang kasalukuyang short circuit ay tinutukoy ng formula

kung saan ang i ay ang kasalukuyang short circuit, i = 12 A.

3. Kapag ang isang baterya ay konektado sa isang paglaban R 2 = r, ang isang kasalukuyang ng puwersa I 2 ay dumadaloy sa circuit, tulad ng ipinapakita sa Fig. sa , tinutukoy ng batas ng Ohm para sa kumpletong circuit:

I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;

sa kasong ito, ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay inilabas sa circuit:

P kapaki-pakinabang max = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

Kaya, upang makalkula ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan, kinakailangan upang matukoy ang panloob na paglaban ng kasalukuyang pinagmulan r at ang kasalukuyang lakas I 2.

Upang mahanap ang kasalukuyang lakas I 2, isinusulat namin ang sistema ng mga equation:

i = ℰ r , I 2 = ℰ 2 r )

at hatiin ang mga equation:

ako I 2 = 2 .

Ito ay sumusunod mula dito:

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

Upang mahanap ang panloob na pagtutol ng pinagmulan r, isinusulat namin ang sistema ng mga equation:

I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)

at hatiin ang mga equation:

I 1 i = r R 1 + r .

Ito ay sumusunod mula dito:

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