U elektrotehnici postoje pojmovi: presek i kompletno kolo.
Sajt se zove:
dio električnog kola unutar izvora struje ili napona;
cijeli vanjski ili unutrašnji lanac električnih elemenata povezanih s izvorom ili nekim njegovim fragmentom.
Termin "puni krug" se koristi za označavanje kola sa svim sklopljenim krugovima, uključujući:
izvori;
potrošači;
spojni provodnici.
Takve definicije pomažu u boljem kretanju u krugovima, razumijevanju njihovih karakteristika, analizi njihovog rada i traženju oštećenja i kvarova. Oni su ugrađeni u Ohmov zakon, koji nam omogućava da riješimo iste probleme kako bismo optimizirali električne procese kako bi zadovoljili ljudske potrebe.
Temeljna istraživanja Georga Simona Ohma primjenjuju se u praksi na bilo koje ili kompletno kolo.
Kako funkcioniše Ohmov zakon za kompletno kolo jednosmerne struje
Na primjer, uzmimo galvansku ćeliju, koja se popularno naziva baterija, s razlikom potencijala U između anode i katode. Spojimo sijalicu sa žarnom niti na njene terminale, koja ima običan otporni otpor R.
Kroz filament će teći struja I=U/R, nastala kretanjem elektrona u metalu. Krug formiran od terminala baterije, spojnih žica i sijalice pripada vanjskom dijelu kola.
Struja će također teći u unutrašnjem području između elektroda baterije. Njegovi nosioci će biti pozitivno i negativno nabijeni joni. Elektroni će biti privučeni katodi, a pozitivni ioni će se odbiti od nje prema anodi.
Na taj način se na katodi i anodi nakupljaju pozitivni i negativni naboji, stvarajući potencijalnu razliku između njih.
Puno kretanje jona u elektrolitu ometa simbol “r”. Ograničava protok struje u vanjsko kolo i smanjuje njegovu snagu na određenu vrijednost.
U kompletnom kolu električnog kola struja prolazi kroz unutrašnje i spoljašnje kolo, uzastopno savladavajući ukupni otpor R+r oba dela. Na njegovu veličinu utječe sila primijenjena na elektrode, koja se naziva elektromotorna ili skraćeno EMF i označava se indeksom "E".
Njegova vrijednost se može mjeriti voltmetrom na terminalima akumulatora u praznom hodu (bez vanjskog kola). Kada je opterećenje priključeno na isto mjesto, voltmetar pokazuje napon U. Drugim riječima: bez opterećenja na terminalima baterije, U i E su iste vrijednosti, a kada struja teče kroz vanjsko kolo, U
Sila E formira kretanje električnih naboja u kompletnom kolu i određuje njegovu vrijednost I=E/(R+r).
Ovaj matematički izraz definira Ohmov zakon za kompletno jednosmjerno kolo. Njegovo djelovanje je detaljnije ilustrovano na desnoj strani slike. To pokazuje da se cijeli kompletni krug sastoji od dva odvojena strujna kola.
Također se može vidjeti da unutar baterije uvijek, čak i kada je opterećenje vanjskog kola isključeno, dolazi do kretanja nabijenih čestica (struja samopražnjenja), a samim tim dolazi do nepotrebnog trošenja metala na katodi. . Zbog unutrašnjeg otpora, energija baterije se troši na zagrijavanje i rasipanje u okolinu, a vremenom jednostavno nestaje.
Praksa je pokazala da smanjenje unutrašnjeg otpora r konstruktivnim metodama nije ekonomski opravdano zbog naglog povećanja cijene konačnog proizvoda i njegovog prilično visokog samopražnjenja.
zaključci
Da bi se održala funkcionalnost baterije, treba je koristiti samo za namjeravanu svrhu, povezujući vanjski krug samo za vrijeme rada.
Što je veći otpor priključenog opterećenja, to je duži vijek trajanja baterije. Dakle, ksenonske žarulje sa nižom potrošnjom struje od onih punjenih dušikom, sa istim svjetlosnim tokom, osiguravaju duži rad izvora napajanja.
Prilikom skladištenja galvanskih ćelija, prolaz struje između kontakata vanjskog kola mora biti spriječen pouzdanom izolacijom.
U slučaju kada vanjski otpor strujnog kola baterije R značajno premašuje unutrašnju vrijednost r, smatra se izvorom napona, a kada je ispunjen inverzni odnos, smatra se izvorom struje.
Kako se Ohmov zakon koristi za kompletno strujno kolo
Električni sistemi koji rade na naizmjeničnu struju su najčešći u energetskoj industriji. U ovoj industriji oni dostižu ogromne dužine prenoseći električnu energiju kroz dalekovode.
Kako se dužina dalekovoda povećava, njegov električni otpor se povećava, što stvara zagrijavanje žica i povećava gubitke energije tijekom prijenosa.
Poznavanje Ohmovog zakona pomoglo je energetskim inženjerima da smanje nepotrebne troškove za transport električne energije. Da bi to učinili, koristili su izračun komponente gubitka snage u žicama.
Proračuni su se bazirali na količini proizvedene aktivne snage P=E∙I, koja se mora efikasno prenijeti na udaljene potrošače i savladati ukupni otpor:
unutrašnji r generatora;
vanjski R od žica.
Veličina EMF-a na terminalima generatora određena je kao E=I∙(r+R).
Gubitak snage Pp za savladavanje otpora kompletnog kola biće izražen formulom prikazanom na slici.
Pokazuje da se troškovi električne energije povećavaju proporcionalno dužini/otporu žica, a mogu se smanjiti pri transportu energije povećanjem emf generatora ili napona na liniji. Ova metoda se koristi uključivanjem pojačanih transformatora u krug na kraju generatora dalekovoda i opadajućih transformatora na prijemnoj tački električnih trafostanica.
Međutim, ova metoda je ograničena:
složenost tehničkih uređaja za suzbijanje pojave koronskih pražnjenja;
potreba za udaljavanjem i izolacijom žica dalekovoda električne energije od površine zemlje;
povećanje zračenja energije nadzemnog voda u svemir (pojava efekta antene).
Savremeni potrošači industrijske visokonaponske i kućne trofazne/monofazne električne energije stvaraju ne samo aktivna, već i reaktivna opterećenja sa izraženim induktivnim ili kapacitivnim karakteristikama. Oni dovode do faznog pomaka između vektora primijenjenih napona i struja koje prolaze u kolu.
U ovom slučaju, , se koristi za matematičko snimanje vremenskih fluktuacija harmonika, a vektorski grafovi se koriste za prostorno predstavljanje. Struja koja se prenosi kroz dalekovode zapisuje se formulom: I=U/Z.
Matematičko snimanje glavnih komponenti Ohmovog zakona u kompleksnim brojevima omogućava vam da programirate algoritme za elektronske uređaje koji se koriste za kontrolu i upravljanje složenim tehnološkim procesima koji se stalno odvijaju u elektroenergetskom sistemu.
Uz kompleksne brojeve koristi se i diferencijalni oblik bilježenja svih relacija. Pogodan je za analizu električno provodljivih svojstava materijala.
Djelovanje Ohmovog zakona za kompletno kolo može biti narušeno određenim tehničkim faktorima. To uključuje:
visoke frekvencije oscilovanja, kada inercija nosilaca naboja počinje da utiče. Oni nemaju vremena da se kreću brzinom promjene elektromagnetnog polja;
stanja supravodljivosti određene klase tvari na niskim temperaturama;
pojačano zagrijavanje strujnih provodnika električnom strujom. kada strujno-naponska karakteristika izgubi svoj linearni karakter;
slom izolacijskog sloja visokonaponskim pražnjenjem;
okruženje punjenih gasom ili vakuumskih vakuumskih cijevi;
poluvodičkih uređaja i elemenata.
Veličina: px
Počnite prikazivati sa stranice:
Transkript
1 3 Svrha rada: produbiti razumijevanje Ohmovog zakona za cijeli lanac i za dio lanca. Zadatak: eksperimentalno provjeriti valjanost Ohmovog zakona za zatvoreno nerazgranano kolo. Uređaji i pribor: modernizirana instalacija FPM-0. OPĆA PITANJA Električna struja je pravilno kretanje električnih naboja. Karakteristike struje su jačina struje I i gustina struje j. Jačina struje je skalarna veličina i jednaka je količini električne energije (naelektrisanja) dq koja se prenosi kroz poprečni presek provodnika u jedinici vremena: dq I. () dt Gustina struje je količina električne energije koja prolazi kroz jedinični poprečni presek površina provodnika u jedinici vremena: di j. () ds Gustina struje je vektorska veličina usmjerena duž vektora srednje brzine uređenog kretanja pozitivnih naelektrisanja, a može se zapisati kao j q 0 n v, (3) gdje je q 0 naboj jediničnog nosioca struje; n koncentracija nosača; v brzina drifta nosača. Ako se površinski element ds posmatra kao vektor usmjeren duž pozitivne normale, tada odnos između jačine struje i njene gustine ima oblik I (S) j ds, (4) gdje je S površina kroz koju protiče nabijeni čestice prolaze. Možemo ukazati na niz faktora koji mogu uzrokovati uređeno kretanje naboja. Prije svega, to mogu biti električne (Coulomb) sile, pod utjecajem kojih će se pozitivni naboji početi kretati.
2 4 se kreću duž linija polja, negativno protiv. Polje ovih sila naziva se Coulomb, intenzitet ovog polja se označava sa E coul. Osim toga, neelektrične sile, poput magnetskih, također mogu djelovati na električna naboja. Djelovanje ovih sila slično je djelovanju nekog električnog polja. Nazovimo ove sile vanjskim, a polje ovih sila vanjskim poljem intenziteta E stranom. Konačno, uređeno kretanje električnih naboja može nastati bez djelovanja vanjskih sila, već zbog fenomena difuzije ili zbog kemijskih reakcija u izvoru struje. Rad koji se odvija pri uređenom kretanju električnih naboja obavlja se zbog unutrašnje energije izvora struje. I iako nema direktnog djelovanja bilo kakvih sila na slobodne naboje, fenomen se odvija kao da na naboje djeluje neko vanjsko polje. Najvažniji zakon elektrodinamike je Ohmov zakon, ustanovljen eksperimentalno. Ali to se može dobiti teoretski, na osnovu najjednostavnijih koncepata Drude-Lorentz elektronske teorije provodljivosti metala. Razmotrimo električnu struju u metalnim provodnicima, unutar kojih se nalazi polje intenziteta E. Ona djeluje na elektrone slobodne provodljivosti sa silom F = ee, gdje je e naboj elektrona. Ova sila daje ubrzanje elektronima mase m a = F/m = ee/m. Kada bi se kretanje elektrona u metalu odvijalo bez gubitka energije, onda bi se njihova brzina, a time i jačina struje u vodiču, vremenom povećavala. Međutim, kada se sudaraju s ionima rešetke koji izvode nasumično termalno vibraciono kretanje, elektroni gube dio svoje kinetičke energije. Pri konstantnoj struji, kada prosječna brzina uređenog kretanja elektrona ostaje nepromijenjena tokom vremena, sva energija koju elektroni primaju pod djelovanjem električnog polja mora se prenijeti na ione metala, tj. mora se pretvoriti u energiju njihovog toplotnog kretanja. Radi jednostavnosti, pretpostavljamo da tokom svakog sudara elektron potpuno gubi energiju koju je primio pod dejstvom sile F = ee tokom slobodnog puta τ od jednog sudara do drugog. To znači da na početku svakog slobodnog puta elektron ima samo brzinu svog toplotnog kretanja, a na kraju puta, prije sudara, njegova brzina pod utjecajem sile F = ee raste do određene vrijednosti v . Zanemarujući brzinu toplotnog kretanja, možemo pretpostaviti da je kretanje elektrona u pravcu sile iz polja jednoliko ubrzano sa početnom brzinom v 0 = 0. Tokom slobodnog puta, elektron postiže brzinu uređenog kretanja a τ eeτ / m, a prosječnu brzinu tog kretanja v
3 5 v v e 0 v E τ. m Vrijeme slobodnog puta određeno je prosječnom brzinom toplotnog kretanja elektrona u i prosječnom slobodnom putanjom elektrona λ: τ = λ/u. Tada je gustina struje u vodiču ne λ j nev E. m u ne λ Vrijednost γ karakterizira svojstva provodnika i naziva se njegova električna provodljivost. Uzimajući ovu notaciju u obzir, gustina struje će biti zapisana kao j = γe. (5) Ovako smo dobili Ohmov zakon u diferencijalnom obliku. Uzmimo sada u obzir činjenicu da elektron koji sudjeluje u stvaranju jednosmjerne struje u proizvoljno odabranom dijelu kola također mora biti podvrgnut vanjskim silama, osim Kulombovim silama. Tada će (5) poprimiti oblik j j γ(ecool Estor) ili E E coul stor. (6) γ Pomnožimo (6) sa elementom dužine provodnika dl i integrirajmo rezultirajući izraz preko presjeka provodnika od presjeka do presjeka: j E dl E dl hladna strana dl. (7) γ I Uzimajući u obzir činjenicu da za jednosmerne struje j i γ, gdje je ρ otpor provodnika, izraz (7) će imati oblik S ρ ρ Ekuldl Etordl I dl. (8) S Prvi integral u (8) predstavlja razliku potencijala (φ φ) između tačaka poprečnog presjeka i. Drugi integral zavisi od izvora sila i naziva se elektromotorna sila. Integral na desnoj strani (8) karakteriše svojstva provodnika i naziva se otpor R preseka provodnika. Ako su S i ρ konstantni, onda
4 6 l R ρ. (9) S Dakle, formula (8) ima oblik φ φ ξ IR U. (0) Ovo je generalizirani Ohmov zakon u integralnom obliku za nehomogeni dio lanca. (U pad napona u sekciji -). U slučaju homogenog presjeka provodnika, tj. u odsustvu vanjskih sila u ovom presjeku, iz (0) imamo φ φ IR. () Ako je kolo zatvoreno (φ φ), onda iz (0) dobijamo ξ IRs I(R vanjski - unutrašnji), () gdje je R otpor cijelog kola, uključujući vanjski R vanjski i unutrašnji otpor izvor struje r interni. OPIS INSTALACIJE I NAČIN MJERENJA Sl. Opšti izgled instalacije 6 Instalacija se sastoji (Sl.) od mjernog dijela i stuba sa metričkom skalom. Na stub su postavljena dva fiksna nosača između kojih je razvučena hrom-nikl žica 3. Pokretni nosač 4 se kreće duž stuba, obezbeđujući kontakt sa žicom. Na prednjoj ploči nalaze se voltmetar 5, miliampermetar 6, mrežni prekidač, strujni regulator i prekidač opsega voltmetra na dugme 7, koji istovremeno prebacuje voltmetar sa mjerenja pada napona na mjerenje EMF-a. Na sl. dat je dijagram za mjerenje pada napona U i emf izvora struje. Promjenjivi otpor r je spojen serijski na strujni krug izvora, djelujući kao unutarnji otpor izvora, čije se kontrolno dugme, "regulator struje", nalazi na prednjoj ploči uređaja. Promjenjivi otpor r vam omogućava regulaciju struje u krugu izvora. Ovaj krug vam omogućava da simulirate rad izvora struje s regulacijom
5 7 kontrolisani unutrašnji otpor. Eksterno opterećenje R je otpor homogenog provodnika, čija se dužina, a time i R, može podesiti pomeranjem pokretnog nosača. Kada je ključ K-V zatvoren, električna struja se pojavljuje u r rr kolu. Kolo se sastoji od neujednačenog preseka r i homogenog preseka R. Prema naznačenom smeru struje zapisujemo Ohmove zakone za homogene i neujednačene delove kola. Za dio R: φ φ IR. Sl.. Šema mjerenja za U i ε Za presjek εr: φ φ ξ Ir. Za zatvoreno kolo koje sadrži homogene i nehomogene sekcije možemo pisati sabiranjem ovih jednačina (φ φ) (φ φ) ξ I(R r). Dobili smo Ohmov zakon za zatvoreno kolo: ξ I(R r). (3) Razlika potencijala φ φ uzimajući u obzir () i (3) može se izraziti formulom ξr φ φ. R r Kada je ključ K otvoren (R = i I = 0) φ φ =. Koristeći Ohmov zakon za zatvoreni krug, možete izračunati otpor r za neujednačeni dio koristeći formulu ξ U r, U = φ φ. (4) I Ideja rada je da se testira Ohmov zakon za zatvoreno kolo. U tu svrhu mjeri se pad napona U na otporu R homogenog cilindričnog vodiča pri različitim vrijednostima struje I koja teče kroz dio kola. Na osnovu mjerenja U i I konstruiše se strujno-naponska karakteristika provodnika. Veličina otpora provodnika određena je kao tangenta ugla nagiba karakteristike prema osi I. Na sl. Slika 3 prikazuje strujno-naponsku karakteristiku provodnika: ΔU R tgα. (5) ΔI
6 8 Uspostavljeni grafički odnos između vrijednosti U, I, R izražava Ohmov zakon za homogenu U dionicu lanca: α ΔI ΔU I Sl. 3. Strujno-naponska karakteristika provodnika Δφ = U = IR. (6) U slučaju cilindričnog homogenog vodiča prečnika d, dužine l i električnog otpora ρ, vrijednost R može se odrediti formulom l 4l R ρ ρ. (7) S πd POSTUPAK IZVOĐENJA Zadatak I. Proučavanje strujno-naponskih karakteristika provodnika. Napraviti tabelu mjerenja (tabelu). Tabela I, ma U, V. Pritisnite prekidač (mjera U). 3. Pomaknite pokretni nosač 4 u srednji položaj (l = 5 cm). 4. Povežite instalaciju na mrežu. 5. Pomoću regulatora struje postavite minimalnu vrijednost struje. 6. Zabilježiti očitanja voltmetra i ampermetra u tabelu 7. Povećanjem struje sa regulatorom ukloniti ovisnost U od I (5 0 vrijednosti). 8. Konstruirajte strujno-naponsku karakteristiku. 9. Pomoću grafikona izračunajte otpor provodnika koristeći formulu (5). 0. Poznavajući otpor provodnika R, upotrijebite formulu (7) da odredite električnu otpornost ρ. Prečnik provodnika d = 0,36 mm Izvucite zaključak.
7 9 Zadatak II. Proučavanje utjecaja otpora dijela strujnog kola na veličinu pada napona u presjeku Sastaviti tabelu. mjerenja. Tabela l, cm U, V. Pritisnite prekidač (mjera U). 3. Pokretni držač postavite u položaj l = 0 cm 4. Spojite jedinicu na mrežu. 5. Koristite strujni regulator da podesite struju na 50 mA. 6. Upiši u tabelu. očitanja voltmetra U i l. 7. Povećanjem dužine provodnika l otkloniti zavisnost U od l, dok regulatorom struje održavati vrednost I = 50 mA. 8. Nacrtajte grafik između U naspram l. 9. Izvucite zaključak. Zadatak III. Proučavanje Ohmovog zakona za zatvoreno kolo.. Napravite tabelu. 3 dimenzije. Tabela 3 I, ma U, B R, Ohm r, Ohm, V I(R + r), B 50. Pritisnite prekidač (mjera U). 3. Pokretni držač postavite u položaj l = 5 cm 4. Spojite jedinicu na mrežu. 5. Koristite strujni regulator da podesite struju na 50 mA. 6. Zabilježite očitanja voltmetra U u tabelu Pritisnite prekidač (EMF mjerenje). Ovo proširuje opseg mjerenja voltmetra. Vrijednost podjele voltmetra u mjernom kolu EMF-a je 0,5 V. Izmjerite vrijednost EMF-a () i upišite je u tabelu. Vrijednost otpora R uzmite iz rezultata mjerenja zadatka I. Rezultat upišite u tabelu. Izračunajte vrijednost otpora r za neujednačeni dio kruga koristeći formulu (4). Rezultat upišite u tabelu. 3.
8 0 0. Provjerite Ohmov zakon za zatvoreno kolo. Da biste to učinili, pronađite vrijednost I(R + r); Uporedi dobijeni rezultat sa izmerenom vrednošću. Izvedi zaključak. KONTROLNA PITANJA. Formulirajte Ohmove zakone za zatvoreno kolo i dio kola Koje je fizičko značenje izvorne emf? 3. Kako izmjeriti EMF izvora spojenog na kolo? 4. Zašto ampermetri imaju nizak otpor, a voltmetri vrlo visok? 5. Koje uslove mora zadovoljiti uređaj za uzemljenje? Objasni. 6. Koje veličine karakterišu električno polje? 7. Šta je jačina električnog polja? 8. Šta se naziva potencijalom? 9. Nacrtajte paralelni i serijski dijagram povezivanja za dva DC izvora. 0. U koju svrhu su izvori struje povezani u seriju? U koju svrhu su izvori struje povezani paralelno? U kojim jedinicama se mjere jačina struje, gustina struje, razlika potencijala, napon, emf, otpor električne struje, provodljivost? 3. Šta je otpornost? 4. Od čega zavisi otpornost metalnog provodnika? 5. Kako, znajući potencijale koji odgovaraju dvije susjedne ekvipotencijalne linije i udaljenost između njih, pronaći jačinu polja? 6. Uspostavite vezu između potencijala i jačine polja. 7. Izvedite generalizovani Ohmov zakon u integralnom obliku iz Ohmovog zakona u diferencijalnom obliku. BIBLIOGRAFSKI LIST. Detlaf A. A, Kurs fizike: udžbenik. dodatak za univerzitete / A. A. Detlaf, B. M. Yavorsky M.: Viš. škola, str Trofimova T. I. Kurs fizike: udžbenik. dodatak za univerzitete / T. I. Trofimova M.: Viš. škola, s. 3. Terentyev N. L. Električna energija. Elektromagnetizam: udžbenik. dodatak / N. L. Terentyev Khabarovsk: Izdavačka kuća Khabar. stanje tech. univerzitet, str.
MOSKVSKI DRŽAVNI TEHNIČKI UNIVERZITET "MAMI" Odsjek za fiziku LABORATORIJSKI RAD.04 PROUČAVANJE ZAKONA DC STRUJE Moskva 00 Laboratorijski rad.04 PROUČAVANJE ZAKONA DC STRUJE Svrha
Uputstvo za izvođenje laboratorijskih radova 1.7 ELEKTRIČNA OTPORNOST METALA Anikin A.I., Frolova L.N. Električna otpornost metala: Smjernice za izvođenje laboratorijskih ispitivanja
Određivanje otpornosti provodnika. Uvod. Električna struja je uredno kretanje nabijenih čestica. Ove čestice same se nazivaju nosiocima struje. U metalima i poluprovodnicima
4. Laboratorijski rad 22 PROVJERA PRAVILNOSTI OHMOVOG ZAKONA. ODREĐIVANJE OTPORA PROVODNIKA Ciljevi: 1) proveriti validnost Omovog zakona; 2) odrediti otpornost provodnika.
3 Svrha rada: 1. Upoznavanje sa nekim električnim mjernim instrumentima. 2. Upoznavanje s jednom od metoda za mjerenje električnog otpora. Zadatak: odrediti električnu otpornost hrom-nikla
Laboratorijski rad Određivanje unutrašnjeg otpora i emf izvora. Svrha: upoznati metode za određivanje karakteristika izvora struje. Uređaji i pribor: trenutni izvor koji se proučava,
Laboratorijski rad 3.4 OMOV ZAKON ZA NEHOMOGENI PRESJEČAK LANCA 3.4.1. Svrha rada Svrha rada je upoznavanje sa kompjuterskim modeliranjem jednosmjernih kola i eksperimentalna potvrda
Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije Institut za šumarstvo Syktyvkar (ogranak) Državne šumarske akademije Sankt Peterburga nazvan po. S. M. Kirova Katedra za fiziku PROVJERA OMA-INOG ZAKONA Metodološka
KARTA ŠEMA RADA TEME ZAKONI JEDNAČINE KONTINUITETA JEDNOSNE STRUJE I USLOVI ZA STACIONARNOST STRUJA Karakteristike struje Jačina struje J Vektor gustine struje j Veza J i j Ohmov zakon za nehomogene
LABORATORIJSKI RAD 3 Proučavanje električne provodljivosti metala Teorijski uvod Električna provodljivost metala Ako se na krajevima provodnika održava konstantna razlika potencijala, onda unutar provodnika
Jednosmjerna električna struja Osnovne definicije Električna struja je uređeno kretanje električnih naboja (nosaca struje) pod utjecajem sila električnog polja. U metalima su nosioci struje
CILJEVI RADA Laboratorijski rad 3 Proučavanje generalizovanog Ohmovog zakona i mjerenje elektromotorne sile metodom kompenzacije 1. Proučavanje zavisnosti razlike potencijala u presjeku kola koje sadrži EMF od sile
ODJELJAK II DIREKTNA ELEKTRIČNA STRUJA Predavanje 0 Jednosmjerna električna struja Pitanja. Kretanje naelektrisanja u električnom polju. Struja. Uslovi za nastanak električne struje. Ohmov zakon za
KONSTANTNA ELEKTRIČNA STRUJA Uzroci električne struje Nabijeni predmeti uzrokuju ne samo elektrostatičko polje, već i električnu struju. U ova dva fenomena postoji
LABORATORIJSKI RAD PROUČAVANJA OHMOVOG ZAKONA. ODREĐIVANJE OTPORA PROVODNIKA Svrha rada: proučavati zavisnost napona na krajevima provodnika od njegove dužine pri konstantnoj struji koja prolazi kroz
Safronov V.P. 0 DC STRUJA - - Poglavlje JEDNOSNA ELEKTRIČNA STRUJA.. Osnovni pojmovi i definicije Električna struja je uređeno kretanje naelektrisanja. Vjeruje se da struja teče od pozitivnog ka
Poglavlje 9 Jednosmjerna električna struja 75 Električna struja, jačina i gustina struje Elektrodinamika je grana elektrike koja se bavi procesima i pojavama uzrokovanim kretanjem električne energije.
Konstantna električna struja Predavanje 1 Sadržaj predavanja: Električna struja Jednačina kontinuiteta Elektromotorna sila 2 Električna struja Električnom strujom uređeno kretanje električnih naboja
MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE KAZANSKI DRŽAVNI ARHITEKTONSKI I INŽENJERSKI UNIVERZITET Odsjek za fiziku DC KRUGOVI Laboratorijski rad 78 Smjernice
Laboratorijski rad 3 PROUČAVANJE GENERALIZOVANOG OMOVA ZAKONA I MERENJE ELEKTROMOTORNE SILE METODOM KOMPENZACIJE Svrha rada: proučiti zavisnost razlike potencijala u presjeku kola koje sadrži EMF od sile.
MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSKOG Federalnog državnog budžetskog obrazovnog instituta visokog stručnog obrazovanja "Irkutsk State University" (FSBEI HPE "ISU") 4-5 Proračun parametara
Zakoni jednosmerne struje Predavanje 2.4. KONSTANTNA ELEKTRIČNA STRUJA 1. Uzroci električne struje. 2. Gustoća struje. 3. Jednačina kontinuiteta. 4. Sile trećih strana i e.m.f. 5. Ohmov zakon za nehomogene
Predavanje 8 Jednosmerna električna struja Pojam električne struje Električna struja je uređeno (usmereno) kretanje električnih naelektrisanja Razlikovati: Struja provodljivosti (struja u provodnicima) kretanje
MERENJE SPECIFIČNOG OTPORA METALNOG PROVODNIKA Svrha rada: 1. Proveriti Ohmov zakon za homogen provodnik. 2. Provjerite linearnost ovisnosti otpora od dužine homogene
3 Svrha rada: upoznavanje sa metodama mjerenja i proračuna magnetnog polja. Zadatak: određivanje konstante Holovog senzora; mjerenje magnetnog polja na osi solenoida. Uređaji i pribor: kaseta FPE-04,
II. Jednosmjerna električna struja 2.1 Karakteristike električne struje: jačina i gustina struje Električna struja je uređeno kretanje električnih naboja. Strujni provodnici mogu biti
MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSKE FEDERACIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "TJUMENSKA DRŽAVNA ARHITEKTONSKA I GRAĐEVINARSTVO
LABORATORIJSKI RAD 4. PROUČAVANJE OMOVA ZAKONA ZA PRESEK KOLA KOJI SADRŽI EMF Svrha rada je proučavanje zavisnosti razlike potencijala u delu kola koji sadrži EMF od jačine struje; definicija elektromotora
Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije Uralski federalni univerzitet nazvan po prvom predsedniku Rusije B. N. Jeljcinu MERENJE ELEKTRIČNE OTPORNOSTI METALNOG PROVODNIKA Metodološki
10 KONSTANTNA ELEKTRIČNA STRUJA. OMAIN ZAKON Električna struja je uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica u prostoru. U tom smislu se nazivaju i besplatne naknade
"ZAKONI DC STRUJE". Električna struja je uređeno usmjereno kretanje nabijenih čestica. Za postojanje struje neophodna su dva uslova: prisustvo besplatnih naplata; Dostupnost eksterne
Predavanje 4. KONSTANTNA ELEKTRIČNA STRUJA Karakteristike struje. Jačina i gustina struje. Pad potencijala duž provodnika sa strujom. Svako uređeno kretanje naelektrisanja naziva se električna struja. Nosači
Zakoni jednosmerne struje Provodnici u elektrostatičkom polju E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Provodnici u elektrostatičkom polju Neutralni provodnik uveden u elektrostatičko polje
ELEKTRIČNA STRUJA Laboratorijski rad 1 MERENJE ELEKTRIČNOG OTPORA PROVODNIKA Svrha rada: proučavanje metode merenja otpora pomoću ampermetra i voltmetra; mjerenje
Laboratorijski rad 0 DC. OHMOV ZAKON. Svrha i sadržaj rada Svrha rada je analiza Ohmovog zakona za dio kola koji sadrži provodnik i izvor struje. Posao je mjeriti
Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije Politehnički univerzitet Tomsk Katedra za teorijsku i eksperimentalnu fiziku PROUČAVANJE PRAVA OMA Smjernice za izvođenje virtuelne laboratorije
OPĆA FIZIKA. Struja. Predavanja 8 9. KONSTANTNA ELEKTRIČNA STRUJA Pojam električne struje Uslovi za nastanak i postojanje struje provodljivosti Jačina struje. Vektor gustine struje Jednačina kontinuiteta
Predavanje 1 Provodna struja. Ohmov zakon za homogeni dio lanca. Paralelno i serijsko spajanje provodnika Provodna struja. Gustoća struje. Definicija trenutne snage. Provodna struja se naziva
Laboratorijski rad 4 Proučavanje karakteristika izvora jednosmerne struje Metodološki priručnik Moskva 04. Svrha laboratorijskog rada je proučavanje karakteristika izvora jednosmjerne struje, definicije
Laboratorijski rad 2 PROUČAVANJE ELEKTROSTATIČKIH POLJA Svrha rada je pronaći i konstruisati ekvipotencijalne površine i linije električnog polja između dvije elektrode proizvoljnog oblika; definisati
Ministarstvo obrazovanja Republike Bjelorusije Obrazovna ustanova "MOGILJEVSKI DRŽAVNI UNIVERZITET ZA PREHRANU" Odsjek za fiziku PROUČAVANJE ZAKONA DC. MERENJE OTPORA SA MOSTOM
MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSKE FEDERACIJE KAZANSKI DRŽAVNI ARHITEKTONSKI I INŽENJERSKI UNIVERZITET Odsjek za fiziku, elektrotehniku i automatizaciju Laboratorijski rad 31 “MOST METODA”
Ohmov zakon za neujednačeni presjek kola Ovisnost gustine struje o brzini drifta slobodnih naelektrisanja. S k I Gustina struje je vektor određen relacijom Sl. 1 j I S k, (1) gdje je I sila
Federalna agencija za školstvo Državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Pacific State University" ODREĐIVANJE INDUKTIVNOSTI SVOJKA Metodološki
LABORATORIJSKI RAD 73 ODREĐIVANJE OTPORNOSTI METALNOG PROVODNIKA 1. Svrha i sadržaj rada. Svrha rada je upoznavanje sa metodom mjerenja otpornosti metala
LABORATORIJSKI RAD 3-7: MERENJE ELEKTROMOTORNIH SILA GALVANSKIH ELEMENATA METODOM KOMPENZACIJE Studentska grupa Prijem Izvršenje Zaštita Svrha rada: upoznavanje sa metodama kompenzacije i primenom
Svrha rada: upoznati se sa jednom od metoda za mjerenje električnog otpora otpornika. Provjerite pravila za dodavanje otpora za različite metode povezivanja otpornika. Zadatak: sastaviti kolo
1 LABORATORIJSKI RAD 1 MERENJE ELEKTROMOTORNE SILE METODOM KOMPENZACIJE SVRHA RADA: Proučiti kompenzacioni metod za merenje emf izvora. Izmjerite emf galvanske ćelije. UREĐAJI I DODATNA OPREMA:
MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSKE Federalne državne budžetske obrazovne ustanove visokog stručnog obrazovanja "Ukhta State Technical University" (USTU) 8 Određivanje električne provodljivosti
Laboratorijski rad 2.4. Primjena Ohmovog zakona za jednosmjerna strujna kola (vidi i str. 106 "Radionice") 1 Eksperimentalni zadaci postavljeni u radu: - odrediti vrijednosti dva nepoznata otpora
FEDERALNA AGENCIJA ZA OBRAZOVANJE DRŽAVNA OBRAZOVNA USTANOVA VISOKOG OBRAZOVANJA "SAMARSKI DRŽAVNI TEHNIČKI UNIVERZITET" Katedra za "Opću fiziku i fiziku proizvodnje nafte i gasa"
1 4 Elektromagnetna indukcija 41 Zakon elektromagnetne indukcije Lenzovo pravilo Faraday je 1831. godine otkrio jedan od najosnovnijih fenomena u elektrodinamici, fenomen elektromagnetne indukcije: u zatvorenom
MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog obrazovanja "Kurgan State University" Katedra za "Opću fiziku"
Tema 12. Jednosmjerna električna struja 1. Električna struja i jačina struje Slobodni nosioci naboja (elektroni i/ili ioni) prisutni u tvari u normalnom stanju kreću se haotično. Ako kreirate eksternu
Federalna agencija za obrazovanje Državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Uralski državni tehnički univerzitet - UPI DC AKTUELNO Pitanja programirane kontrole iz fizike za studente svih oblika obrazovanja svih
RAD 0 MODELIRANJE RAVNOPARALELNOG ELEKTROSTATSKOG POLJA U PROVODNIM LISTOVIMA Svrha rada. Eksperimentalno dobijete sliku jednakog električnog potencijala i na njoj nacrtajte zatezne linije
LABORATORIJSKI RAD N 5 PROUČAVANJE ZAKONA DC STRUJNOG RADA CILJ 1. Sticanje praktičnih vještina pri radu sa najjednostavnijim električnim mjernim instrumentima. 2. Proučavanje zakona električnog strujanja
Moskovski državni univerzitet nazvan po. M.V. Lomonosov Fizički fakultet Katedra za opštu fiziku Laboratorijska praksa iz opšte fizike (elektricitet i magnetizam) Laboratorija
Predavanje 25 Jednosmjerna električna struja. Jačina i gustina struje. Ohmov zakon za homogeni dio lanca. Rad i strujna snaga. Joule Lenzov zakon. Ohmov zakon za neujednačeni dio strujnog kola. Kirchhoffova pravila.
Konstantna električna struja Jačina struje Gustoća struje Električna struja je uređeno kretanje električnih naboja Ova naelektrisanja se nazivaju nosioci struje U metalima i poluprovodnicima, nosioci struje
3. Laboratorijski rad 21 ISTRAŽIVANJE ELEKTROSTATIČKOG POLJA Ciljevi rada: 1) eksperimentalno proučiti kvazistacionarno električno polje, izgraditi sliku ekvipotencijalnih površina i linija
Ispit Jednačina kontinuiteta ili jednačina kontinuiteta (nastavak) Opcioni umetak Kao što je gore navedeno, ako uzmemo u obzir umjesto naboja koji teče iz volumena V, naboj koji ostaje
Laboratorijski rad Određivanje otpornosti provodnika. Uvod. Električna struja je uredno kretanje nabijenih čestica. Ove čestice same se nazivaju nosiocima struje. U metalima
Državna visokoškolska ustanova "DONJECK NACIONALNI TEHNIČKI UNIVERZITET" Katedra za fiziku Laboratorijski izvještaj 7 PROUČAVANJE APERIODIČNOG PRŽNJENJA KONDENZATORA I ODREĐIVANJE
Laboratorijski rad.3 ISTRAŽIVANJE KARAKTERISTIKA IZVORA STRUJE Svrha rada: proučavanje zavisnosti struje, ukupne i neto snage, efikasnosti izvora od otpora opterećenja;
DC CURRENT 2008 Kolo se sastoji od izvora struje sa EMF od 4,5 V i unutrašnjeg otpora r = 5 oma i provodnika otpora = 4,5 oma i 2 = oma Rad koji struja u provodniku obavi za 20 minuta jednak je r ε
LABORATORIJSKI RAD 5 MERENJE OTPORA PROVODNIKA Svrha rada: proučavanje metoda za merenje otpora, proučavanje zakona električne struje u kolima sa serijskim i paralelnim vezama
Ohmov zakon za neujednačeni presjek kola Ovisnost gustine struje o brzini drifta slobodnih naelektrisanja. Gustina struje je vektor određen relacijom Sl. 1 gdje je jačina struje u području, području
ELEKTROSTATIKA Laboratorijski rad 1.1. PROUČAVANJE ELEKTROSTATIČKOG POLJA METODOM SIMULACIJE Svrha rada: eksperimentalno proučavanje elektrostatičkog polja metodom modeliranja. Oprema.
Laboratorijski rad.
Proučavanje Ohmovog zakona za kompletno kolo.
Cilj rada:
Izmjerite emf i unutrašnji otpor izvora struje.
Oprema:
Napajanje (ispravljač). Reostat (30 Ohm, 2 A). Ampermetar. Voltmetar. Ključ. Spojne žice.
Eksperimentalna postavka je prikazana na slici 1.
Povezujemo reostat 2, ampermetar 3, ključ 4 na izvor struje 1.
Voltmetar 5 povezujemo direktno na izvor struje.
Električni dijagram ovog kola prikazan je na slici 1.
Prema Ohmovom zakonu, jačina struje u zatvorenom kolu sa jednim izvorom struje određena je izrazom
Imamo IR=U - pad napona na vanjskom dijelu kola, koji se mjeri voltmetrom kada je kolo uključeno.
Napišimo formulu (1) ovako
Možete pronaći EMF i unutarnji otpor izvora struje koristeći vrijednosti struje i napona dva eksperimenta (na primjer, 2 i 5).
Zapišimo formulu (2) za dva eksperimenta.
Iz jednačine (4) nalazimo
I za bilo koji eksperiment, koristeći formulu (2) nalazimo E.M.S.
Ako umjesto reostata uzmemo otpornik s otporom od oko 4 Ohma, tada se unutarnji otpor izvora može pronaći pomoću formule (1)
Redosled rada.
Sastavite električni krug. Izmerite EMF izvora struje voltmetrom kada je prekidač K otvoren. Zatvorite ključ K. Pomoću reostata podesite jačinu struje u kolu: 0,3; 0,6; 0,9; 1.2; 1.5; 1,8 A. Zabilježite očitavanje voltmetra za svaku vrijednost struje. Izračunajte unutrašnji otpor izvora struje koristeći formulu (3).
Pronađite prosječnu vrijednost ravg.
Vrijednosti ε, I, U, r, ravg. zapišite u tabelu.
Klasa tačnosti školskih instrumenata je 4%, (tj. k = 0,04.) Dakle, apsolutna greška u merenju napona i EMF je jednaka
greška u mjerenju struje
Zapišite konačni rezultat mjerenja ε
Pronađite relativnu grešku u mjerenju unutrašnjeg otpora izvora struje,
Pronađite apsolutnu grešku u mjerenju unutrašnjeg otpora
Zabilježite konačni rezultat mjerenja r
rav ±Δr=…..
Pomoću formule (5) pronađite unutrašnji otpor izvora, zamenjujući reostat u kolu otpornikom i koristeći formulu (6), pronađite unutrašnji otpor izvora struje.
Zahtjevi za izvješće:
Naziv i svrha rada. Nacrtajte dijagram električnog kola. Napišite proračunske formule i osnovne proračune. Popunite tabelu. Nacrtajte graf od U=f(I) (uzimajući u obzir da je na I=0 U=ε)
Odgovori na pitanja:
1. Formulirajte Ohmov zakon za kompletno kolo.
2. Šta je EMF?
3. O čemu zavisi efikasnost kola?
4. Kako odrediti struju kratkog spoja?
5. U kom slučaju CPL lanca ima maksimalnu vrijednost?
6. U kom slučaju je snaga na vanjskom opterećenju maksimalna?
7. Provodnik otpora od 2 Ohma spojen na element sa emf od 2,2 V nosi struju od 1 A. Pronađite struju kratkog spoja elementa.
8. Unutrašnji otpor izvora 2 oma. Struja u kolu je 0,5 A. Napon na vanjskom dijelu kola je 50 V. Odredite struju kratkog spoja.
Laboratorijski rad br. 10. "Proučavanje Ohmovog zakona za kompletno kolo - 3. metoda." Svrha rada: proučavanje Ohmovog zakona za kompletno kolo. Ciljevi rada: određivanje EMF i unutrašnjeg otpora izvora jednosmerne struje prema njegovoj strujno-naponskoj karakteristici; proučavanje grafičke zavisnosti snage oslobođene u vanjskom kolu od veličine električne struje P f I . Oprema: DC izvor, ampermetar, voltmetar, spojne žice, ključ, reostat. Teorija i metoda izvođenja rada: Ohmov zakon I Rr za kompletno kolo I Rr. Hajde da transformišemo I R r I R I r U I r U I I r. izraz Shodno tome, zavisnost napona na izlazu izvora jednosmerne struje od veličine struje (volt-amperska karakteristika) ima oblik (vidi sliku 1): sl. 1 Analiza strujno-naponske karakteristike izvora jednosmerne struje: 1) za tačku C: I=0, zatim U 0 r 2) za tačku D: U=0, zatim 0 I r I r I 3) tg U r I I kratak spoj I kratki spoj r Izraz za snagu oslobođenu u vanjskom električnom kolu ima oblik I I I r I I 2 r . Dakle, grafička zavisnost P f I je parabola čiji su ogranci usmjereni naniže (vidi sliku 2). pirinač. 2 Analiza grafičke zavisnosti P f I (vidi sliku 3): sl. 3 1) za t.B: P=0, zatim 0 I I 2 r 0 I r I r I kratko. , tj. Apscisa t.B odgovara struji kratkog spoja; 2) jer parabola je simetrična, tada je apscisa t.A polovina struje kratkog spoja I 3) jer u tački A I I k.z. , a ordinata odgovara maksimalnoj vrijednosti snage; 2 2r Rr i I 2r, tada nakon transformacija dobijamo R=r – uslov pod kojim snaga oslobođena u eksternom kolu sa izvorom jednosmerne struje poprima maksimalnu vrednost; 2 r 4) vrijednost maksimalne snage P I 2 R . 4r 2r 2 Procedura: 1. Povežite voltmetar na terminale DC izvora (vidi sliku 4). Napon koji pokazuje voltmetar uzima se kao vrijednost EMF izvora jednosmjerne struje i smatra se referentnim za ovaj laboratorijski rad. Rezultat zapišite u obliku: (U±U) V. Uzmite apsolutnu grešku jednaku vrijednosti podjele voltmetra. pirinač. 4 2. Sastavite eksperimentalnu postavku prema dijagramu prikazanom na slici 5: sl. 5 3. Izvršite seriju od 5-10 eksperimenata, uz glatko kretanje klizača reostata, zabilježite rezultate mjerenja u tabeli: Snaga struje Napon I U A V 4. Na osnovu dobijenih eksperimentalnih podataka konstruisati strujno-naponsku karakteristiku izvora jednosmerne struje. 5. Odredite moguću vrijednost EMF izvora jednosmjerne struje i struje kratkog spoja. 6. Primijeniti tehniku grafičke obrade eksperimentalnih podataka i proračuna za izračunavanje unutrašnjeg otpora izvora jednosmjerne struje. 7. Rezultate proračuna predstaviti u obliku: EMF izvora jednosmerne struje: (av±av) V; unutrašnji otpor izvora jednosmerne struje: r=(rsr±rsr) Ohm. 8. Konstruirajte grafički odnos U f I u Microsoft Excelu, koristeći čarobnjak za grafikone, dodajući liniju trenda i specificirajući jednačinu linije. Koristeći glavne parametre jednačine, odredite moguću vrijednost EMF izvora istosmjerne struje, struje kratkog spoja i unutrašnjeg otpora. 9. Na numeričkim osama označiti raspon vrijednosti emf, unutrašnji otpor izvora jednosmjerne struje i struju kratkog spoja, dobivene različitim metodama određivanja. 10. Istražite snagu oslobođenu u vanjskom kolu od veličine električne struje. Da biste to uradili, popunite tabelu i konstruišite grafičku zavisnost P f I : Snaga struje I P A W 11. Koristeći konstruisani grafikon, odredite maksimalnu vrednost snage, struju kratkog spoja, unutrašnji otpor izvora struje i EMF. 12. Moguće je konstruisati grafički odnos P f I u Microsoft Excelu pomoću čarobnjaka za grafikone dodavanjem polinomske linije trenda sa stepenom 2, koja siječe krivu sa OY (P) osom na početku i ukazuje na jednačinu na grafikonu. Koristeći glavne parametre jednačine, odredite maksimalnu vrijednost snage, struju kratkog spoja, unutrašnji otpor izvora struje i EMF. 13. Formulirajte opći zaključak o radu.
Prilikom projektovanja i popravke kola za različite namene, Ohmov zakon za kompletno kolo mora se uzeti u obzir. Stoga, oni koji će to raditi moraju poznavati ovaj zakon kako bi bolje razumjeli procese. Ohmovi zakoni se dijele u dvije kategorije:
- za poseban dio električnog kruga;
- za potpuno zatvoreni krug.
U oba slučaja se uzima u obzir unutrašnji otpor u strukturi napajanja. U računskim proračunima koristi se Ohmov zakon za zatvoreno kolo i druge definicije.
Najjednostavniji krug sa EMF izvorom
Da bi se razumio Ohmov zakon za kompletno kolo, radi jasnoće proučavanja, razmatra se najjednostavnije kolo s minimalnim brojem elemenata, EMF i aktivnim otpornim opterećenjem. Kompletu možete dodati spojne žice. 12V akumulator je idealan za napajanje, smatra se izvorom EMF-a sa sopstvenim otporom u elementima konstrukcije.
Ulogu opterećenja igra obična žarulja sa žarnom niti s nitima od volframa, koja ima otpor od nekoliko desetina oma. Ovo opterećenje pretvara električnu energiju u toplotnu energiju. Samo nekoliko procenata se troši na emitovanje toka svetlosti. Prilikom izračunavanja takvih kola koristi se Ohmov zakon za zatvoreno kolo.
Princip proporcionalnosti
Eksperimentalna istraživanja u procesu mjerenja veličina pri različitim vrijednostima parametara kompletnog kola:
- Jačina struje – I A;
- Sume otpora baterije i opterećenja – R+r mjere se u omima;
- EMF je izvor struje, označen kao E. mjeren u voltima
uočeno je da jačina struje ima direktno proporcionalnu vezu u odnosu na emf i obrnuto proporcionalnu u odnosu na zbir otpora koji su serijski zatvoreni u kolu. Ovo algebarski formulišemo na sledeći način:
Razmatrani primjer kola sa zatvorenim krugom je s jednim izvorom napajanja i jednim vanjskim otpornim elementom opterećenja u obliku žarulje sa žarnom niti. Prilikom proračuna složenih kola sa više kola i mnogo elemenata opterećenja, Ohmov zakon i druga pravila se primenjuju za celo kolo. Konkretno, morate znati Kirgoffove zakone, razumjeti šta su mreže s dva terminala, mreže s četiri terminala, čvorovi grana i pojedinačne grane. Ovo zahteva detaljno razmatranje u posebnom članku; ranije se ovaj kurs TERC-a (teorija električnih i radiotehničkih kola) predavao na institutima najmanje dve godine. Stoga se ograničavamo na jednostavnu definiciju samo za kompletan električni krug.
Karakteristike otpora u izvorima napajanja
Bitan! Ako na dijagramu i u stvarnom dizajnu vidimo otpor spirale na lampi, onda se unutrašnji otpor u dizajnu galvanske baterije, odnosno akumulatora, ne vidi. U stvarnom životu, čak i ako rastavite bateriju, nemoguće je pronaći otpor, on ne postoji kao poseban dio, ponekad je prikazan na dijagramima.
Unutrašnji otpor se stvara na molekularnom nivou. Provodljivi materijali baterije ili drugog izvora energije generatora sa strujnim ispravljačem nisu 100% provodljivi. Uvek postoje elementi sa česticama dielektrika ili metala druge provodljivosti, što stvara gubitke struje i napona u bateriji. Akumulatori i baterije najjasnije pokazuju utjecaj otpora konstrukcijskih elemenata na vrijednost napona i struje na izlazu. Sposobnost izvora da proizvede maksimalnu struju određena je čistoćom sastava provodnih elemenata i elektrolita. Što su materijali čistiji, to je niža vrijednost r, izvor emf proizvodi više struje. I obrnuto, u prisustvu nečistoća, struja je manja, r se povećava.
U našem primjeru baterija ima EMF od 12V, na nju je priključena sijalica koja može potrošiti 21 W, u ovom načinu rada spirala lampe se zagrijava do maksimalno dopuštene topline. Formulacija struje koja prolazi kroz njega je zapisana kao:
I = P\U = 21 W / 12 V = 1,75 A.
U ovom slučaju žarulja žarulje gori na pola žara; hajde da saznamo razlog za ovu pojavu. Za proračun ukupnog otpora opterećenja (R + r) primijeniti Ohmove zakone za pojedinačne dijelove kola i principe proporcionalnosti:
(R + r) = 12\ 1,75 = 6,85 Ohm.
Postavlja se pitanje kako izdvojiti vrijednost r iz zbira otpora. Prihvatljiva opcija je izmjeriti otpor spirale lampe multimetrom, oduzeti ga od ukupne vrijednosti i dobiti vrijednost r - EMF. Ova metoda neće biti točna - kada se zavojnica zagrije, otpor značajno mijenja svoju vrijednost. Očigledno, lampa ne troši snagu koja je navedena u njenim karakteristikama. Jasno je da su napon i struja za filament zavojnice mali. Da saznamo razlog, izmjerimo pad napona na bateriji s priključenim opterećenjem, na primjer, bit će 8 volti. Pretpostavimo da je otpor spirale izračunat pomoću principa proporcionalnosti:
U/I = 12V/1.75A = 6.85 Ohm.
Kada napon padne, otpor lampe ostaje konstantan, u ovom slučaju:
- I = U/R = 8V/6,85 Ohm = 1,16 A sa potrebnim 1,75 A;
- Gubitak struje = (1,75 -1,16) = 0,59 A;
- Po naponu = 12V – 8V = 4V.
Potrošnja energije će biti P = UxI = 8V x 1,16A = 9,28 W umjesto potrebnih 21 W. Hajde da saznamo kuda ide energija. Ne može ići dalje od zatvorene petlje; ostaju samo žice i dizajn EMF izvora.
EMF otpornost -rmože se izračunati korištenjem izgubljenih vrijednosti napona i struje:
r = 4V/0.59A = 6.7 Ohm.
Ispada da unutrašnji otpor izvora energije "pojede" polovinu oslobođene energije, a to, naravno, nije normalno.
To se dešava kod starih, isteklih ili neispravnih baterija. Sada proizvođači pokušavaju pratiti kvalitetu i čistoću materijala koji nose struju kako bi smanjili gubitke. Kako bi se maksimalna snaga isporučila na opterećenje, tehnologije proizvodnje EMF izvora kontrolišu da vrijednost ne prelazi 0,25 Ohma.
Poznavajući Ohmov zakon za zatvoreno kolo, koristeći postulate proporcionalnosti, možete lako izračunati potrebne parametre za električna kola kako biste identificirali neispravne elemente ili dizajnirali nova kola za različite svrhe.
Video
