В електротехниката има термини: сечение и пълна верига.
Сайтът се казва:
част от електрическа верига в рамките на източник на ток или напрежение;
цялата външна или вътрешна верига от електрически елементи, свързани към източника или някакъв негов фрагмент.
Терминът „пълна верига“ се използва за обозначаване на верига с всички сглобени вериги, включително:
източници;
потребители;
свързващи проводници.
Такива дефиниции помагат за по-добра навигация във веригите, разбиране на техните характеристики, анализиране на работата им и търсене на повреди и неизправности. Те са вградени в закона на Ом, който ни позволява да решаваме същите проблеми, за да оптимизираме електрическите процеси, за да отговарят на човешките нужди.
Фундаменталните изследвания на Георг Симон Ом се прилагат на практика към всяка или пълна верига.
Как действа законът на Ом за пълна постоянна верига
Например, нека вземем галваничен елемент, който популярно се нарича батерия, с потенциална разлика U между анода и катода. Нека свържем крушка с нажежаема жичка към нейните клеми, която има обикновено резистивно съпротивление R.
През нишката ще тече ток I=U/R, създаден от движението на електрони в метала. Веригата, образувана от клемите на батерията, свързващите проводници и електрическата крушка принадлежи към външната част на веригата.
Ток ще тече и във вътрешната област между електродите на батерията. Неговите носители ще бъдат положително и отрицателно заредени йони. Електроните ще бъдат привлечени от катода и положителните йони ще бъдат отблъснати от него към анода.
По този начин положителни и отрицателни заряди се натрупват върху катода и анода, създавайки потенциална разлика между тях.
Пълното движение на йони в електролита се възпрепятства от символа “r”. Той ограничава потока на ток във външната верига и намалява мощността му до определена стойност.
При пълна верига на електрическа верига токът преминава през вътрешната и външната верига, като последователно преодолява общото съпротивление R+r на двете секции. Големината му се влияе от силата, приложена към електродите, която се нарича електродвижеща или съкратено EMF и се обозначава с индекса "E".
Стойността му може да се измери с волтметър на клемите на акумулатора на празен ход (без външна верига). Когато товарът е свързан на едно и също място, волтметърът показва напрежение U. С други думи: без товар на клемите на батерията U и E са еднакви по стойност, а когато токът протича през външната верига, U
Силата E формира движението на електрическите заряди в пълна верига и определя нейната стойност I=E/(R+r).
Този математически израз определя закона на Ом за пълна постоянна верига. Действието му е илюстрирано по-подробно в дясната част на снимката. Това показва, че цялата пълна верига се състои от две отделни вериги за ток.
Вижда се също, че вътре в батерията винаги, дори когато товарът на външната верига е изключен, има движение на заредени частици (ток на саморазреждане) и следователно има ненужна консумация на метал на катода . Поради вътрешно съпротивление, енергията на батерията се изразходва за отопление и разсейване в околната среда и с течение на времето просто изчезва.
Практиката показва, че намаляването на вътрешното съпротивление r чрез конструктивни методи не е икономически оправдано поради рязко нарастващата цена на крайния продукт и неговия доста висок саморазряд.
заключения
За да се поддържа функционалността на батерията, тя трябва да се използва само по предназначение, като се свързва външната верига само за периода на работа.
Колкото по-голямо е съпротивлението на свързания товар, толкова по-дълъг е животът на батерията. Следователно ксенонови лампи с нажежаема жичка с по-ниска консумация на ток от тези, пълни с азот, със същия светлинен поток, осигуряват по-продължителна работа на източниците на енергия.
При съхранение на галванични елементи преминаването на ток между контактите на външната верига трябва да бъде предотвратено чрез надеждна изолация.
В случай, че външното съпротивление на веригата на батерията R значително надвишава вътрешната стойност r, тя се счита за източник на напрежение, а когато е изпълнена обратната връзка, тя се счита за източник на ток.
Как се използва законът на Ом за пълна AC верига
Електрическите системи, работещи с променлив ток, са най-често срещаните в енергетиката. В тази индустрия те достигат огромни дължини чрез транспортиране на електричество чрез електропроводи.
С увеличаване на дължината на електропровода, неговото електрическо съпротивление се увеличава, което създава нагряване на проводниците и увеличава загубите на енергия по време на предаване.
Познаването на закона на Ом помогна на енергетиците да намалят ненужните разходи за пренос на електроенергия. За да направят това, те използваха изчислението на компонента на загубата на мощност в проводниците.
Изчисленията се основават на количеството генерирана активна мощност P=E∙I, която трябва да бъде ефективно предадена на отдалечени потребители и да преодолее общото съпротивление:
вътрешно r на генератора;
външен R от проводниците.
Големината на ЕМП на клемите на генератора се определя като E=I∙(r+R).
Загубата на мощност Pп за преодоляване на съпротивлението на цялата верига ще бъде изразена с формулата, показана на снимката.
Това показва, че разходите за електроенергия се увеличават пропорционално на дължината/съпротивлението на проводниците и могат да бъдат намалени при транспортиране на енергия чрез увеличаване на ЕДС на генератора или напрежението на линията. Този метод се използва чрез включване на повишаващи трансформатори във веригата в генераторния край на електропровода и понижаващи трансформатори в приемната точка на електрическите подстанции.
Този метод обаче е ограничен:
сложността на техническите устройства за противодействие на появата на коронни разряди;
необходимостта от отдалечаване и изолиране на проводниците на електропреносната линия от повърхността на земята;
увеличаване на излъчването на енергия от въздушната линия в космоса (появата на антенен ефект).
Съвременните потребители на промишлена високоволтова и битова трифазна/еднофазна електрическа енергия създават не само активни, но и реактивни товари с изразени индуктивни или капацитивни характеристики. Те водят до фазово изместване между векторите на приложените напрежения и токове, преминаващи във веригата.
В този случай, , се използва за математически запис на времевите флуктуации на хармониците, а векторните графики се използват за пространствено представяне. Токът, предаван през електропроводите, се записва по формулата: I=U/Z.
Математическото записване на основните компоненти на закона на Ом в комплексни числа ви позволява да програмирате алгоритми за електронни устройства, използвани за управление и управление на сложни технологични процеси, които постоянно се случват в енергийната система.
Наред с комплексните числа се използва диференциалната форма на запис на всички отношения. Удобен е за анализиране на електропроводимите свойства на материалите.
Действието на закона на Ом за пълна верига може да бъде нарушено от определени технически фактори. Те включват:
високи честоти на трептене, когато инерцията на носителите на заряд започва да влияе. Те нямат време да се движат със скоростта на промяна на електромагнитното поле;
състояния на свръхпроводимост на определен клас вещества при ниски температури;
повишено нагряване на токови проводници от електрически ток. когато характеристиката ток-напрежение губи своя линеен характер;
разрушаване на изолационния слой чрез разряд с високо напрежение;
среда от газови или вакуумни вакуумни тръби;
полупроводникови устройства и елементи.
Размер: px
Започнете да показвате от страницата:
Препис
1 3 Цел на работата: задълбочаване на разбирането на закона на Ом за цялата верига и за част от веригата. Задача: експериментално проверете валидността на закона на Ом за затворена неразклонена верига. Уреди и принадлежности: модернизирана инсталация ФПМ-0. ОБЩИ ВЪПРОСИ Електрическият ток е правилното движение на електрически заряди. Токовите характеристики са сила на тока I и плътност на тока j. Силата на тока е скаларна величина и е равна на количеството електричество (заряд) dq, пренесено през напречно сечение на проводник за единица време: dq I. () dt Плътността на тока е количеството електричество, преминаващо през единица напречно сечение площ на проводник за единица време: di j. () ds Плътността на тока е векторно количество, насочено по вектора на средната скорост на подреденото движение на положителни заряди и може да бъде записано като j q 0 n v, (3) където q 0 е зарядът на единичен токоносител; n концентрация на носител; v скорост на дрейфа на превозвача. Ако повърхностният елемент ds се разглежда като вектор, насочен по положителната нормала, тогава връзката между силата на тока и неговата плътност има формата I (S) j ds, (4) където S е площта, през която протича потокът от заредени частиците преминават. Можем да посочим редица фактори, които могат да причинят подредено движение на зарядите. На първо място, това могат да бъдат електрически (кулонови) сили, под въздействието на които положителните заряди ще започнат да се движат.
2 4 се движат по линиите на полето, отрицателни срещу. Полето на тези сили се нарича Кулон, интензитетът на това поле се обозначава с E coul. В допълнение, неелектричните сили, като например магнитните, също могат да действат върху електрическите заряди. Действието на тези сили е подобно на действието на някакво електрическо поле. Нека наречем тези сили външни, а полето на тези сили външно поле с интензитет E страна. И накрая, подреденото движение на електрически заряди може да се случи без действието на външни сили, но поради феномена на дифузия или поради химични реакции в източника на ток. Работата, която се извършва по време на подреденото движение на електрически заряди, се извършва поради вътрешната енергия на източника на ток. И въпреки че няма пряко действие на никакви сили върху свободните заряди, явлението протича така, сякаш някакво външно поле действа върху зарядите. Най-важният закон на електродинамиката е законът на Ом, установен експериментално. Но може да се получи теоретично, въз основа на най-простите концепции на електронната теория на Друде-Лоренц за проводимостта на металите. Да разгледаме електрически ток в метални проводници, вътре в които има поле с интензитет E. То действа върху свободните електрони на проводимост със сила F = ee, където e е зарядът на електрона. Тази сила придава ускорение на електрони с маса m a = F/m = ee/m. Ако движението на електрони в метал се случи без загуба на енергия, тогава тяхната скорост и следователно силата на тока в проводника ще се увеличи с времето. Въпреки това, когато се сблъскат с решетъчните йони, извършващи произволно топлинно вибрационно движение, електроните губят част от своята кинетична енергия. При постоянен ток, когато средната скорост на подреденото движение на електроните остава непроменена във времето, цялата енергия, получена от електроните под действието на електрическо поле, трябва да бъде прехвърлена към металните йони, т.е. трябва да се преобразува в енергия на топлинното им движение. За простота приемаме, че по време на всеки сблъсък електронът напълно губи енергията, която е получил под действието на силата F = ee по време на свободния път τ от един сблъсък до друг. Това означава, че в началото на всеки свободен път електронът има само скоростта на топлинното си движение, а в края на пътя, преди сблъсъка, скоростта му под въздействието на силата F = ee нараства до определена стойност v . Пренебрегвайки скоростта на топлинното движение, можем да приемем, че движението на електрона по посока на силата от полето е равномерно ускорено с начална скорост v 0 = 0. По време на свободния път електронът придобива скорост на подредено движение a τ eeτ / m, а средната скорост на това движение v
3 5 v v e 0 v E τ. m Времето на свободен път се определя от средната скорост на топлинно движение на електрона u и средния свободен път на електрона λ: τ = λ/u. Тогава плътността на тока в проводника ne λ j nev E. m u ne λ Стойността γ характеризира свойствата на проводника и се нарича неговата електропроводимост. Като се вземе предвид тази нотация, плътността на тока ще бъде записана като j = γe. (5) Ето как получихме закона на Ом в диференциална форма. Нека сега вземем предвид факта, че електронът, участващ в създаването на постоянен ток в произволно избран участък от веригата, също трябва да бъде подложен на външни сили, в допълнение към силите на Кулон. Тогава (5) ще приеме формата j j γ(ecool Estor) или E E coul stor. (6) γ Нека умножим (6) по елемента на дължината на проводника dl и интегрираме получения израз върху участъка на проводника от участък в участък: j E dl E dl хладна страна dl. (7) γ I Отчитайки факта, че за постоянен ток j и γ, където ρ е съпротивлението на проводника, изразът (7) ще приеме формата S ρ ρ Ekuldl Etordl I dl. (8) S Първият интеграл в (8) представлява потенциалната разлика (φ φ) между точките на напречното сечение и. Вторият интеграл зависи от източника на силите и се нарича електродвижеща сила. Интегралът от дясната страна на (8) характеризира свойствата на проводника и се нарича съпротивление R на сечението на проводника. Ако S и ρ са постоянни, тогава
4 6 l R ρ. (9) S Така формула (8) има формата φ φ ξ IR U. (0) Това е обобщен закон на Ом в интегрална форма за нехомогенен участък от веригата. (U спад на напрежението в секцията -). В случай на хомогенно сечение на проводника, т.е. при липса на външни сили в това сечение, от (0) имаме φ φ IR. () Ако веригата е затворена (φ φ), тогава от (0) получаваме ξ IRс I(R външно -вътрешно), () където R е съпротивлението на цялата верига, включително външно R външно и вътрешно съпротивление на източник на ток r вътрешен. ОПИСАНИЕ НА ИНСТАЛАЦИЯТА И МЕТОДА НА ИЗМЕРВАНЕ Фиг.. Общ изглед на инсталацията 6 Инсталацията се състои (фиг.) от измервателна част и колона с метрична скала. На колоната са монтирани две фиксирани скоби, между които е опъната хром-никелова жица 3. Подвижна скоба 4 се движи по колоната, осигурявайки контакт с телта. На предния панел има волтметър 5, милиамперметър 6, мрежов превключвател, регулатор на тока и бутонен превключвател на обхвата на волтметъра 7, който едновременно превключва волтметъра от измерване на спад на напрежението към измерване на EMF. На фиг. е дадена диаграма за измерване на спада на напрежението U и едс на източника на ток. Променливо съпротивление r е свързано последователно към веригата на източника на ток, действайки като вътрешно съпротивление на източника, чийто контролен бутон, „регулатор на ток“, се намира на предния панел на устройството. Променливото съпротивление r ви позволява да регулирате тока във веригата на източника. Тази схема ви позволява да симулирате работата на източник на ток с регулиране
5 7 контролируемо вътрешно съпротивление. Външният товар R е съпротивлението на хомогенен проводник, чиято дължина и следователно R могат да се регулират чрез преместване на подвижната скоба. Когато ключът K-V е затворен, в веригата r rr се появява електрически ток. Веригата се състои от неравномерен участък r и хомогенен участък R. Според посочената посока на тока записваме законите на Ом за хомогенните и нееднородните участъци на веригата. За секция R: φ φ IR. Фиг.. Схема за измерване на U и ε За участъка εr: φ φ ξ Ir. За затворена верига, съдържаща хомогенни и нехомогенни секции, можем да запишем чрез добавяне на тези уравнения (φ φ) (φ φ) ξ I(R r). Получихме закона на Ом за затворена верига: ξ I(R r). (3) Потенциалната разлика φ φ, като се вземат предвид () и (3), може да се изрази с формулата ξr φ φ. R r Когато ключът K е отворен (R = и I = 0) φ φ =. Използвайки закона на Ом за затворена верига, можете да изчислите съпротивлението r за неравномерно сечение, като използвате формулата ξ U r, U = φ φ. (4) I Идеята на работата е да се тества закона на Ом за затворена верига. За тази цел спадът на напрежението U върху съпротивлението R на хомогенен цилиндричен проводник се измерва при различни стойности на тока I, протичащ през участък от веригата. Въз основа на измерванията на U и I се конструира ток-напреженовата характеристика на проводника. Големината на съпротивлението на проводника се определя като тангенс на ъгъла на наклона на характеристиката към оста I. На фиг. Фигура 3 показва характеристиката ток-напрежение на проводника: ΔU R tgα. (5) ΔI
6 8 Установената графична връзка между стойностите U, I, R изразява закона на Ом за хомогенен U участък от веригата: α ΔI ΔU I Фиг. 3. Характеристика на напрежението на проводника Δφ = U = IR. (6) В случай на цилиндричен хомогенен проводник с диаметър d, дължина l и електрическо съпротивление ρ, стойността на R може да се определи по формулата l 4l R ρ ρ. (7) S πd ПРОЦЕДУРА ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ Задача I. Изследване на вольтамперните характеристики на проводник.. Направете таблица с измерванията (таблица). Таблица I, ma U, V. Натиснете превключвателя с бутон (измерване U). 3. Преместете подвижната скоба 4 в средно положение (l = 5 cm). 4. Свържете инсталацията към мрежата. 5. Използвайте регулатора на тока, за да зададете минималната стойност на тока. 6. Запишете показанията на волтметъра и амперметъра в таблицата 7. Чрез увеличаване на тока с регулатора премахнете зависимостта на U от I (5 0 стойности). 8. Постройте ток-напрежение характеристика. 9. Използвайки графика, изчислете съпротивлението на проводника по формула (5). 0. Познавайки съпротивлението на проводника R, използвайте формула (7), за да определите електрическото съпротивление ρ. Диаметър на проводника d = 0,36 mm Направете заключение.
7 9 Задача II. Изследване на влиянието на съпротивлението на участък от веригата върху големината на спада на напрежението в участъка Съставете таблица. измервания. Таблица l, cm U, V. Натиснете превключвателя с бутон (измерване U). 3. Поставете подвижната скоба на позиция l = 0 см. 4. Свържете уреда към мрежата. 5. Използвайте регулатора на тока, за да настроите тока на 50 mA. 6. Запишете в таблицата. показания на волтметър U и l. 7. Чрез увеличаване на дължината на проводника l премахнете зависимостта на U от l, като използвате регулатора на тока, за да поддържате стойността I = 50 mA. 8. Начертайте графика на U спрямо l. 9. Направете заключение. Задача III. Изследване на закона на Ом за затворена верига.. Направете таблица. 3 измерения. Таблица 3 I, mа U, B R, Ohm r, Ohm, V I(R + r), B 50. Натиснете бутонния превключвател (измерване U). 3. Поставете подвижната скоба на позиция l = 5 см. 4. Свържете уреда към мрежата. 5. Използвайте регулатора на тока, за да настроите тока на 50 mA. 6. Запишете в таблицата показанията на волтметъра U. Натиснете бутона с бутон (измерване на EMF). Това разширява обхвата на измерване на волтметъра. Стойността на разделението на волтметъра във веригата за измерване на EMF е 0,5 V. Измерете стойността на EMF () и я запишете в таблицата. Вземете стойността на съпротивлението R от резултатите от измерването на задача I. Напишете резултата в таблицата. Изчислете стойността на съпротивлението r за нееднороден участък от веригата, използвайки формула (4). Запишете резултата в таблицата. 3.
8 0 0. Проверете закона на Ом за затворена верига. За да направите това, намерете стойността на I(R + r); Сравнете получения резултат с измерената стойност.Направете заключение. КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ. Формулирайте законите на Ом за затворена верига и участък от веригата Какъв е физическият смисъл на източника ЕДС? 3. Как да измерим ЕМП на източник, свързан към верига? 4. Защо амперметрите имат ниско съпротивление, а волтметрите имат много високо? 5. На какви условия трябва да отговаря заземителното устройство? Обяснете. 6. Какви количества характеризират електрическото поле? 7. Какво е напрегнатост на електрическото поле? 8. Какво се нарича потенциал? 9. Начертайте схема на паралелно и последователно свързване на два източника на постоянен ток. 0. За каква цел източниците на ток се свързват последователно? За каква цел източниците на ток са свързани паралелно? В какви единици се измерва силата на тока, плътността на тока, потенциалната разлика, напрежението, едс, съпротивлението на електрически ток, проводимостта? 3. Какво е съпротивление? 4. От какво зависи съпротивлението на метален проводник? 5. Как, знаейки потенциалите, съответстващи на две съседни еквипотенциални линии и разстоянието между тях, да намерите силата на полето? 6. Установете връзка между потенциал и напрегнатост на полето. 7. Изведете обобщения закон на Ом в интегрална форма от закона на Ом в диференциална форма. БИБЛИОГРАФСКИ СПИСЪК. Детлаф А. А, Курс по физика: учебник. надбавка за университети / А. А. Детлаф, Б. М. Яворски М.: Висш. училище, стр. Трофимова Т. I. Курс по физика: учебник. надбавка за университети / Т. И. Трофимова М.: Висш. училище, с. 3. Терентьев Н. Л. Електричество. Електромагнетизъм: учебник. надбавка / Н. Л. Терентьев Хабаровск: Издателство Хабар. състояние техн. университет, п.
МОСКОВСКИЯТ ДЪРЖАВЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ "МАМИ" Факултет по физика ЛАБОРАТОРНА РАБОТА.04 ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНОМИТЕ НА ПОСТОЯННИЯ ТОК Москва 00 Лабораторна работа.04 ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНИТЕ НА ПОСТОЯННИЯ ТОК Цел
Указания за извършване на лабораторна работа 1.7 ЕЛЕКТРИЧЕСКО СЪПРОТИВЛЕНИЕ НА МЕТАЛИ Аникин А.И., Фролова Л.Н. Електрическо съпротивление на металите: Указания за извършване на лабораторни изследвания
Определяне на съпротивлението на проводника. Въведение. Електрическият ток е организирано движение на заредени частици. Самите тези частици се наричат носители на ток. В метали и полупроводници
4. Лабораторна работа 22 ПРОВЕРКА НА СПРАВЕДЛИВОСТТА НА ЗАКОНА НА ОМ. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СЪПРОТИВЛЕНИЕТО НА ПРОВОДНИКА Цели: 1) проверка на валидността на закона на Ом; 2) определяне на съпротивлението на проводника.
3 Цел на работата: 1. Запознаване с някои електрически измервателни уреди. 2. Запознаване с един от методите за измерване на електрическо съпротивление. Задача: да се определи електрическото съпротивление на хром-никел
Лабораторна работа Определяне на вътрешно съпротивление и ЕДС на източника. Цел: да се запознаят с методите за определяне на характеристиките на източник на ток. Устройства и аксесоари: източник на ток в процес на проучване,
Лабораторна работа 3.4 ЗАКОН НА ОМ ЗА НЕХОМОГЕННА СЕКЦИЯ НА ВЕРИГА 3.4.1. Цел на работата Целта на работата е да се запознаят с компютърното моделиране на DC вериги и експериментално потвърждение
Министерство на образованието на Руската федерация Сиктивкарски лесовъден институт (клон) на Санкт Петербургската държавна лесотехническа академия на името на. С. М. Кирова Катедра по физика ПРОВЕРКА НА ЗАКОНА НА ОМА Методологичен
КАРТА СХЕМА НА РАБОТА НА ТЕМАТА ЗАКОНИ НА ПОСТОЯННИЯ ТОК УРАВНЕНИЕ ЗА НЕПРЕКЪСНАТОСТ И УСЛОВИЕ ЗА СТАЦИОНАРНОСТ НА ТОКОВЕ Характеристики на тока Сила на тока J Вектор на плътност на тока j Връзка J и j Закон на Ом за нехомогенни
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 3 Изследване на електрическата проводимост на металите Теоретично въведение Електрическа проводимост на металите Ако в краищата на проводника се поддържа постоянна потенциална разлика, тогава вътре в проводника
Постоянен електрически ток Основни определения Електрическият ток е организирано движение на електрически заряди (носители на ток) под въздействието на силите на електрическото поле. В металите токоносителите са
ЦЕЛИ НА РАБОТА Лабораторна работа 3 Изследване на обобщения закон на Ом и измерване на електродвижещата сила чрез компенсационния метод 1. Изследване на зависимостта на потенциалната разлика в участъка от веригата, съдържащ ЕМП, от силата
РАЗДЕЛ II ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК Лекция 0 Постоянен електрически ток Въпроси. Движение на заряди в електрическо поле. Електричество. Условия за възникване на електрически ток. Законът на Ом за
ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК Причини за електрически ток Заредените обекти причиняват не само електростатично поле, но и електрически ток. В тези две явления има
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА ПО ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНА НА ОМ. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СЪПРОТИВЛЕНИЕТО НА ПРОВОДНИКА Цел на работата: да се изследва зависимостта на напрежението в краищата на проводника от неговата дължина при постоянен ток, преминаващ през
Сафронов В.П. 0 ПОСТОЯНЕН ТОК - - Глава ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК.. Основни понятия и определения Електрическият ток е подредено движение на заряди. Смята се, че токът тече от положителен към
Глава 9 Прав електрически ток 75 Електричен ток, сила и плътност на тока Електродинамиката е клон на електричеството, който се занимава с процеси и явления, причинени от движението на електрически
Постоянен електрически ток Лекция 1 Съдържание на лекцията: Електричен ток Уравнение на непрекъснатост Електродвижеща сила 2 Електричен ток Електрически ток подредено движение на електрически заряди
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ КАЗАНСКИ ДЪРЖАВЕН АРХИТЕКТУРЕН И ИНЖЕНЕРЕН УНИВЕРСИТЕТ Катедра по физика DC ВЕРИГИ Лабораторна работа 78 Указания
Лабораторна работа 3 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ОБОБЩЕНИЯ ЗАКОН НА ОМ И ИЗМЕРВАНЕ НА ЕЛЕКТРОМОТОРНА СИЛА ИЗПОЛЗВАНЕ НА КОМПЕНСАЦИОННИЯ МЕТОД Цел на работата: да се изследва зависимостта на потенциалната разлика в участъка на веригата, съдържащ ЕМП, от силата
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "Иркутски държавен университет" (FSBEI HPE "ISU") 4-5 Изчисляване на параметрите
Закони на постоянния ток Лекция 2.4. ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК 1. Причини за възникване на електрически ток. 2. Плътност на тока. 3. Уравнение на непрекъснатост. 4. Сили на трети страни и е. д.с. 5. Закон на Ом за нехомогенни
Лекция 8 Постоянен електрически ток Концепцията за електрически ток Електрическият ток е подредено (насочено) движение на електрически заряди Разграничаване: Движение на ток на проводимост (ток в проводници)
ИЗМЕРВАНЕ НА СПЕЦИФИЧНО СЪПРОТИВЛЕНИЕ НА МЕТАЛЕН ПРОВОДНИК Цел на работата: 1. Проверете закона на Ом за хомогенен проводник. 2. Проверете линейността на зависимостта на съпротивлението от дължината на хомогенен
3 Цел на работата: запознаване с методите за измерване и изчисляване на магнитното поле. Задача: определяне на константата на датчика на Хол; измерване на магнитното поле по оста на соленоида. Устройства и аксесоари: касета FPE-04,
II. Постоянен електрически ток 2.1 Характеристики на електрическия ток: сила и плътност на тока Електрическият ток е подредено движение на електрически заряди. Токопроводниците могат да бъдат
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "ТЮМЕНСКИ ДЪРЖАВЕН АРХИТЕКТУРЕН И СТРОИТЕЛЕН
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 4 ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНА НА ОМ ЗА СЕКЦИЯ НА ВЕРИГА, СЪДЪРЖАЩА ЕМП Целта на работата е да се изследва зависимостта на потенциалната разлика в секция на верига, съдържаща ЕМП, от силата на тока; определение за електродвигател
Министерство на образованието и науката на Руската федерация Уралски федерален университет на името на първия президент на Русия Б. Н. Елцин ИЗМЕРВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКО СЪПРОТИВЛЕНИЕ НА МЕТАЛЕН ПРОВОДНИК Методически
10 ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК. ЗАКОН НА ОМА Електрическият ток е подредено (насочено) движение на заредени частици в пространството. В тази връзка се наричат и безплатни такси
"ЗАКОНИ НА ПОСТОЯННИЯ ТОК". Електрическият ток е подредено насочено движение на заредени частици. За наличието на ток са необходими две условия: Наличие на безплатни такси; Наличие на външни
Лекция 4. ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК Характеристики на тока. Сила и плътност на тока. Падане на потенциал по проводник с ток. Всяко подредено движение на заряди се нарича електрически ток. Превозвачи
Закони за постоянен ток Проводници в електростатично поле E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Проводници в електростатично поле Неутрален проводник, въведен в електростатично поле
ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК Лабораторна работа 1 ИЗМЕРВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКОТО СЪПРОТИВЛЕНИЕ НА ПРОВОДНИК Цел на работата: да се изучи методът за измерване на съпротивление с помощта на амперметър и волтметър; измерване
Лабораторни упражнения 0 DC. ЗАКОН НА ОМ. Цел и съдържание на работата Целта на работата е да се анализира законът на Ом за участък от верига, съдържаща проводник и източник на ток. Работата е да мериш
Министерство на образованието на Руската федерация Томски политехнически университет Катедра по теоретична и експериментална физика ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНА НА OMA Указания за извършване на виртуална лаборатория
ОБЩА ФИЗИКА. Електричество. Лекции 8 9. ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК Понятие за електрически ток Условия за възникване и съществуване на ток на проводимост Сила на тока. Вектор на плътността на тока Уравнение на непрекъснатостта
Лекция 1 Ток на проводимост. Закон на Ом за хомогенен участък от верига. Паралелно и последователно свързване на проводници Ток на проводимост. Плътност на тока. Сила на тока Определение. Токът на проводимост се нарича
Лабораторна работа 4 Изследване на характеристиките на източник на постоянен ток Методическо ръководство Москва 04. Целта на лабораторната работа е да се изучат характеристиките на източник на постоянен ток, определения
Лабораторна работа 2 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИ ПОЛЕТА Целта на работата е да се намерят и построят еквипотенциални повърхности и линии на електрическо поле между два електрода с произволна форма; дефинирам
Министерство на образованието на Република Беларус Образователна институция "МОГИЛЕВСКИ ДЪРЖАВЕН ХРАНИТЕЛЕН УНИВЕРСИТЕТ" Катедра по физика ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНИТЕ НА DC. ИЗМЕРВАНЕ НА СЪПРОТИВЛЕНИЕ С МОСТ
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ КАЗАНСКИ ДЪРЖАВЕН АРХИТЕКТУРЕН И ИНЖЕНЕРЕН УНИВЕРСИТЕТ Катедра по физика, електротехника и автоматизация Лабораторна работа 31 „МОСТОВ МЕТОД“
Закон на Ом за нееднороден участък от верига Зависимост на плътността на тока от скоростта на дрейфа на свободните заряди. S k I Плътността на тока е векторът, определен от връзката Фиг. 1 j I S k, (1) където I е силата
Федерална агенция за образование Държавна образователна институция за висше професионално образование "Тихоокеански държавен университет" ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ИНДУКТИВНОСТ НА БОБИНИ Методологичен
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 73 ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СЪПРОТИВЛЕНИЕТО НА МЕТАЛЕН ПРОВОДНИК 1. Цел и съдържание на работата. Целта на работата е да се запознаете с метода за измерване на съпротивлението на метала
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 3-7: ИЗМЕРВАНЕ НА ЕЛЕКТРОДВИЖЕЩИ СИЛИ НА ГАЛВАНИЧНИ ЕЛЕМЕНТИ С ИЗПОЛЗВАНЕ НА КОМПЕНСАЦИОННИЯ МЕТОД Студентска група Допускане Изпълнение Защита Цел на работата: запознаване с компенсационните методи и приложение
Цел на работата: да се запознаете с един от методите за измерване на електрическото съпротивление на резистори. Вижте правилата за добавяне на съпротивления за различни методи за свързване на резистори. Задача: сглобете верига
1 ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 1 ИЗМЕРВАНЕ НА ЕЛЕКТРОДВИЖЕЩА СИЛА С ИЗПОЛЗВАНЕ НА КОМПЕНСАЦИОННИЯ МЕТОД ЦЕЛ НА РАБОТА: да се проучи компенсационният метод за измерване на източника емф. Измерете ЕДС на галваничния елемент. УСТРОЙСТВА И АКСЕСОАРИ:
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование "Ухтински държавен технически университет" (USTU) 8 Определяне на електропроводимостта
Лабораторна работа 2.4. Прилагане на закона на Ом за вериги с постоянен ток (виж също стр. 106 от „Работилницата“) 1 Експериментални задачи, поставени в работата: - определяне на стойностите на две неизвестни съпротивления
ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ПО ОБРАЗОВАНИЕТО ДЪРЖАВНО ВИСШЕ ОБРАЗОВАТЕЛНО ЗАВЕДЕНИЕ "САМАРСКИ ДЪРЖАВЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ" Катедра "Обща физика и физика на производството на нефт и газ"
1 4 Електромагнитна индукция 41 Законът за електромагнитната индукция Правилото на Ленц През 1831 г. Фарадей открива едно от най-фундаменталните явления в електродинамиката, явлението електромагнитна индукция: в затворен
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше образование "Кургански държавен университет" Катедра "Обща физика"
Тема 12. Постоянен електрически ток 1. Електричен ток и сила на тока Свободните носители на заряд (електрони и/или йони), присъстващи в веществото в нормално състояние, се движат хаотично. Ако създадете външен
Федерална агенция за образование Държавна образователна институция за висше професионално образование Уралски държавен технически университет - UPI DC ТЕКУЩИ Въпроси за програмиран контрол по физика за студенти от всички форми на обучение на всички
РАБОТА 0 МОДЕЛИРАНЕ НА ПЛОСКОПАРАЛНО ЕЛЕКТРОСТАТИЧНО ПОЛЕ В ПРОВОДЯЩИ ЛИСТИ Цел на работата. Получете експериментално картина с равен електрически потенциал и начертайте линии на напрежение върху нея
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА № 5 ИЗУЧАВАНЕ НА ЗАКОНОМЕРНОСТИТЕ НА ПОСТОЯННИЯ ТОК ЦЕЛ НА РАБОТА 1. Получаване на практически умения при работа с най-простите електрически измервателни уреди. 2. Изучаване на законите на електрическия поток
Московски държавен университет на име. М. В. Ломоносов Физически факултет Катедра по обща физика Лаборатория Практика по обща физика (електричество и магнетизъм) Лаборатория
Лекция 25 Прав електрически ток. Сила и плътност на тока. Закон на Ом за хомогенен участък от верига. Работна и текуща мощност. Закон на Джаул Ленц. Закон на Ом за нееднороден участък от верига. Правилата на Кирхоф.
Постоянен електрически ток Сила на тока Плътност на тока Електрическият ток е подредено движение на електрически заряди Тези заряди се наричат носители на ток В металите и полупроводниците, носители на ток
3. Лабораторна работа 21 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОТО ПОЛЕ Цели на работата: 1) експериментално изследване на квазистационарното електрическо поле, изграждане на картина на еквипотенциални повърхности и линии
Изпит Уравнение за непрекъснатост или уравнение за непрекъснатост (продължение) Незадължително вмъкване Както беше отбелязано по-горе, ако вземем предвид вместо заряда, изтичащ от обема V, заряда, който остава
Лабораторна работа Определяне на съпротивлението на проводник. Въведение. Електрическият ток е организирано движение на заредени частици. Самите тези частици се наричат носители на ток. В метали
Държавно висше учебно заведение "ДОНЕЦК НАЦИОНАЛЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ" Факултет по физика Лабораторен доклад 7 ИЗСЛЕДВАНЕ НА АПЕРИОДИЧЕН РАЗРЯД НА КОНДЕНЗАТОР И ОПРЕДЕЛЯНЕТО ГО
Лабораторна работа.3 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИТЕ НА ИЗТОЧНИК НА ТОК Цел на работата: да се изследват зависимостите на тока, общата и полезна мощност, ефективността на източника от съпротивлението на натоварване;
DC CURRENT 2008 Веригата се състои от източник на ток с ЕДС 4,5 V и вътрешно съпротивление r = 5 ома и проводници със съпротивление = 4,5 ома и 2 = ома Работата, извършена от тока в проводника за 20 минути, е равна на r ε
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 5 ИЗМЕРВАНЕ НА СЪПРОТИВЛЕНИЕТО НА ПРОВОДНИКА Цел на работата: изучаване на методите за измерване на съпротивлението, изучаване на законите на електрическия ток във вериги с последователни и паралелни връзки
Закон на Ом за нееднороден участък от верига Зависимост на плътността на тока от скоростта на дрейфа на свободните заряди. Плътността на тока е векторът, определен от връзката Фиг. 1 където е силата на тока в областта, площ
ЕЛЕКТРОСТАТИКА Лабораторна работа 1.1 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОТО ПОЛЕ ЧРЕЗ СИМУЛАЦИОНЕН МЕТОД Цел на работата: експериментално изследване на електростатичното поле чрез метода на моделиране. Оборудване.
Лабораторна работа.
Изследване на закона на Ом за пълна верига.
Цел на работата:
Измерете ЕДС и вътрешното съпротивление на източника на ток.
Оборудване:
Захранване (изправител). Реостат (30 Ohm, 2 A). Амперметър. Волтметър. Ключ. Свързващи проводници.
Експерименталната настройка е показана на снимка 1.
Свързваме реостат 2, амперметър 3, ключ 4 към източник на ток 1.
Свързваме волтметър 5 директно към източника на ток.
Електрическата схема на тази верига е показана на фигура 1.
Според закона на Ом силата на тока в затворена верига с един източник на ток се определя от израза
Имаме IR=U - падът на напрежението на външната част на веригата, който се измерва с волтметър при включена верига.
Нека напишем формула (1) така
Можете да намерите EMF и вътрешното съпротивление на източника на ток, като използвате стойностите на тока и напрежението на два експеримента (например 2 и 5).
Нека запишем формула (2) за два експеримента.
От уравнение (4) намираме
И за всеки експеримент, използвайки формула (2), намираме E.M.S.
Ако вместо реостат вземем резистор със съпротивление около 4 ома, тогава вътрешното съпротивление на източника може да се намери по формула (1)
Редът на работа.
Сглобете електрическа верига. Измерете ЕМП на източника на ток с волтметър, когато превключвателят K е отворен. 0,6; 0,9; 1.2; 1,5; 1,8 A. Запишете показанията на волтметъра за всяка стойност на тока. Изчислете вътрешното съпротивление на източника на ток, като използвате формула (3).
Намерете средната стойност на ravg.
Стойности на ε, I, U, r, ravg. запишете го в таблицата.
Класът на точност на училищните инструменти е 4%, (т.е. k = 0,04.) По този начин абсолютната грешка при измерване на напрежението и EMF е равна
грешка в измерването на тока
Запишете крайния резултат от измерването ε
Намерете относителната грешка при измерване на вътрешното съпротивление на източника на ток,
Намерете абсолютната грешка при измерване на вътрешното съпротивление
Запишете крайния резултат от измерването r
rav ±Δr=…..
Намерете вътрешното съпротивление на източника, като използвате формула (5).Сменяйки реостата във веригата с резистор и използвайки формула (6), намерете вътрешното съпротивление на източника на ток.
Изисквания за отчет:
Заглавие и цел на работата. Начертайте схема на електрическа верига. Напишете формули за изчисление и основни изчисления. Попълнете таблицата. Начертайте графика на U=f(I) (като вземете предвид, че при I=0 U=ε)
Отговори на въпроси:
1. Формулирайте закона на Ом за пълна верига.
2. Какво е ЕМП?
3. От какво зависи ефективността на веригата?
4. Как да определим тока на късо съединение?
5. В какъв случай CPL на веригата има максимална стойност?
6. В какъв случай мощността на външния товар е максимална?
7. По проводник със съпротивление 2 ома, свързан към елемент с едс 2,2 V, протича ток 1 A. Намерете тока на късо съединение на елемента.
8. Вътрешно съпротивление на източника 2 ома. Токът във веригата е 0,5 A. Напрежението във външната част на веригата е 50 V. Определете тока на късо съединение.
Лабораторна работа №10. "Изучаване на закона на Ом за пълна верига - 3-ти метод." Цел на работата: изучаване на закона на Ом за пълна верига. Цели на работата: определяне на ЕМП и вътрешното съпротивление на източник на постоянен ток според неговата ток-напреженова характеристика; изследване на графичната зависимост на мощността, отделена във външната верига, от големината на електрическия ток P f I . Оборудване: DC източник, амперметър, волтметър, свързващи проводници, ключ, реостат. Теория и метод за извършване на работа: Закон на Ом I Rr за пълна верига I Rr. Нека трансформираме I R r I R I r U I r U I r U I r . израз Следователно, зависимостта на напрежението на изхода на източник на постоянен ток от големината на тока (волт-амперна характеристика) има формата (виж фиг. 1): фиг. 1 Анализ на характеристиката ток-напрежение на източник на постоянен ток: 1) за точка C: I=0, тогава U 0 r 2) за точка D: U=0, тогава 0 I r I r I 3) tg U r I I късо съединение I късо съединение r Изразът за мощността, отделена във външната електрическа верига, има формата P I U I I r I I 2 r . Следователно графичната зависимост P f I е парабола, чиито клонове са насочени надолу (виж фиг. 2). ориз. 2 Анализ на графичната зависимост P f I (виж фиг. 3): фиг. 3 1) за t.B: P=0, тогава 0 I I 2 r 0 I r I r I къс. , т.е. Абсцисата t.B съответства на тока на късо съединение; 2) защото параболата е симетрична, тогава абсцисата t.A е половината от тока на късо съединение I 3), защото в точка А I I к.з. , а ординатата съответства на максималната стойност на мощността; 2 2r Rr и I 2r , то след трансформации се получава R=r – условието, при което мощността, отделена във външната верига с източник на постоянен ток, приема максимална стойност; 2 r 4) максимална стойност на мощността P I 2 R . 4r 2r 2 Процедура: 1. Свържете волтметър към клемите на източника на постоянен ток (виж Фиг. 4). Показаното от волтметъра напрежение се приема като стойност на ЕМП на източника на постоянен ток и се счита за еталон за тази лабораторна работа. Запишете резултата във формата: (U±U) V. Вземете абсолютната грешка равна на стойността на делението на волтметъра. ориз. 4 2. Сглобете експерименталната постановка съгласно диаграмата, показана на Фигура 5: фиг. 5 3. Извършете серия от 5-10 експеримента, с плавно движение на плъзгача на реостата, записвайки резултатите от измерването в таблицата: Сила на тока Напрежение I U A V 4. Въз основа на получените експериментални данни изградете характеристиката на напрежението на източника на постоянен ток. 5. Определете възможната стойност на ЕМП на източника на постоянен ток и тока на късо съединение. 6. Приложете техниката на графична обработка на експериментални данни и изчисления за изчисляване на вътрешното съпротивление на източник на постоянен ток. 7. Представете резултатите от изчислението във вида: ЕМП на източник на постоянен ток: (av±av) V; вътрешно съпротивление на източника на постоянен ток: r=(rср±рср) Ohm. 8. Изградете графична зависимост U f I в Microsoft Excel, като използвате съветника за диаграма, като добавите линия на тренда и зададете уравнението на линията. Използвайки основните параметри на уравнението, определете възможната стойност на ЕМП на източника на постоянен ток, тока на късо съединение и вътрешното съпротивление. 9. На цифровите оси посочете обхвата на стойностите на ЕДС, вътрешното съпротивление на източника на постоянен ток и тока на късо съединение, получени чрез различни методи за определяне. 10. Изследвайте мощността, освободена във външната верига от големината на електрическия ток. За да направите това, попълнете таблицата и изградете графична зависимост P f I : Текуща мощност I P A W 11. С помощта на построената графика определете максималната стойност на мощността, тока на късо съединение, вътрешното съпротивление на източника на ток и EMF. 12. Възможно е да се изгради графична връзка P f I в Microsoft Excel с помощта на съветника за диаграма чрез добавяне на полиномна тренд линия със степен 2, пресичаща кривата с оста OY (P) в началото и посочваща уравнението на графиката. Като използвате основните параметри на уравнението, определете максималната стойност на мощността, тока на късо съединение, вътрешното съпротивление на източника на ток и EMF. 13. Формулирайте общо заключение за работата.
При проектиране и ремонт на вериги за различни цели трябва да се вземе предвид законът на Ом за пълна верига. Следователно тези, които ще правят това, трябва да познават този закон, за да разберат по-добре процесите. Законите на Ом са разделени на две категории:
- за отделен участък от електрическата верига;
- за пълна затворена верига.
И в двата случая се взема предвид вътрешното съпротивление в захранващата структура. При изчислителните изчисления се използва законът на Ом за затворена верига и други определения.
Най-простата схема с източник на ЕМП
За да се разбере законът на Ом за пълна верига, за яснота на изследването се разглежда най-простата верига с минимален брой елементи, EMF и активен резистивен товар. Можете да добавите свързващи проводници към комплекта. Автомобилна батерия 12V е идеална за захранване, тя се счита за източник на ЕМП със собствено съпротивление в структурните елементи.
Ролята на товара се играе от обикновена лампа с нажежаема жичка с волфрамова жичка, която има съпротивление от няколко десетки ома. Този товар преобразува електрическата енергия в топлинна енергия. Само няколко процента се изразходват за излъчване на поток от светлина. При изчисляване на такива вериги се използва законът на Ом за затворена верига.
Принцип на пропорционалност
Експериментални изследвания в процеса на измерване на количества при различни стойности на параметрите на пълната верига:
- Сила на тока – I A;
- Сумите на съпротивленията на батерията и товара – R+r се измерват в омове;
- EMF е източник на ток, обозначен като E. измерен във волтове
Беше забелязано, че силата на тока има правопропорционална връзка по отношение на ЕДС и обратно пропорционална връзка по отношение на сумата от съпротивленията, които са затворени последователно във веригата. Ние формулираме това алгебрично, както следва:
Разгледаният пример за верига със затворен контур е с един източник на захранване и един външен товаросъпротивителен елемент под формата на лампа с нажежаема жичка. При изчисляване на сложни вериги с множество вериги и много натоварващи елементи, законът на Ом и други правила се прилагат за цялата верига. По-специално, трябва да знаете законите на Киргоф, да разберете какво представляват двутерминални мрежи, четиритерминални мрежи, разклонителни възли и отделни клонове. Това изисква подробно разглеждане в отделна статия; преди това този курс на TERC (теория на електрическите и радиотехническите вериги) се преподаваше в институти поне две години. Затова се ограничаваме до проста дефиниция само за пълната електрическа верига.
Характеристики на съпротивлението в захранващите устройства
важно!Ако видим съпротивлението на спиралата на лампата в диаграмата и в действителния дизайн, тогава вътрешното съпротивление в дизайна на галваничната батерия или акумулатора не се вижда. В реалния живот, дори ако разглобите батерията, е невъзможно да намерите съпротивлението, то не съществува като отделна част, понякога се показва на диаграми.
Вътрешното съпротивление се създава на молекулярно ниво. Проводимите материали на батерия или друг генераторен източник на захранване с токоизправител не са 100% проводими. Винаги има елементи с частици от диелектрик или метали с друга проводимост, това създава загуби на ток и напрежение в батерията. Акумулаторите и батериите най-ясно показват влиянието на съпротивлението на структурните елементи върху стойността на напрежението и тока на изхода. Способността на източника да произвежда максимален ток се определя от чистотата на състава на проводимите елементи и електролита. Колкото по-чисти са материалите, толкова по-ниска е стойността на r, източникът на ЕДС произвежда повече ток. И обратно, при наличие на примеси, токът е по-малък, r се увеличава.
В нашия пример батерията има ЕМП от 12 V, към нея е свързана електрическа крушка, която може да консумира 21 W мощност, в този режим спиралата на лампата се нагрява до максимално допустимата топлина. Формулата на тока, преминаващ през него, е написана като:
I = P\U = 21 W / 12V = 1,75 A.
В този случай нажежаемата жичка на лампата гори наполовина, нека да разберем причината за това явление. За изчисления на общото съпротивление на натоварване (Р + r) прилагат законите на Ом за отделни участъци от вериги и принципи на пропорционалност:
(R + r) = 12\ 1,75 = 6,85 ома.
Възниква въпросът как да се извлече стойността r от сумата на съпротивленията. Приемлив вариант е да се измери съпротивлението на спиралата на лампата с мултицет, да се извади от общото и да се получи стойността r - EMF. Този метод няма да бъде точен - когато намотката се нагрее, съпротивлението променя значително стойността си. Очевидно лампата не консумира мощността, посочена в характеристиките й. Ясно е, че напрежението и токът за нишката на намотката са малки. За да разберете причината, нека измерим спада на напрежението в батерията с включен товар, например ще бъде 8 волта. Да приемем, че съпротивлението на спиралата се изчислява, като се използват принципите на пропорционалността:
U/I = 12V/1.75A = 6.85 Ohm.
Когато напрежението падне, съпротивлението на лампата остава постоянно, в този случай:
- I = U/R = 8V/6.85 Ohm = 1.16 A с необходимите 1.75A;
- Загуба на ток = (1.75 -1.16) = 0.59A;
- По напрежение = 12V – 8V = 4V.
Консумираната мощност ще бъде P = UxI = 8V x 1.16A = 9.28 W вместо необходимите 21 W. Нека разберем къде отива енергията. Не може да излезе извън затворения контур; остават само проводниците и дизайнът на източника на ЕМП.
Устойчивост на ЕМП –rможе да се изчисли, като се използват стойностите на загубеното напрежение и ток:
r = 4V/0.59A = 6.7 Ohm.
Оказва се, че вътрешното съпротивление на източника на енергия „изяжда“ половината от освободената енергия и това, разбира се, не е нормално.
Това се случва при стари, изтекли или дефектни батерии. Сега производителите се опитват да следят качеството и чистотата на използваните тоководещи материали, за да намалят загубите. За да бъде доставена максимална мощност към товара, технологиите за производство на източници на ЕМП контролират стойността да не надвишава 0,25 Ohm.
Познавайки закона на Ом за затворена верига, използвайки постулатите за пропорционалност, можете лесно да изчислите необходимите параметри за електрически вериги, за да идентифицирате дефектни елементи или да проектирате нови вериги за различни цели.
Видео
