определение и формула, в чём измеряется, работа источника электродвижущей силы

Электрический ток не протекает в медном проводе по той же причине, по которой остаётся неподвижной вода в горизонтальной трубе. Если один конец трубы соединить с резервуаром таким образом, чтобы образовалась разность давлений, жидкость будет вытекать из одного конца. Аналогичным образом, для поддержания постоянного тока необходимо внешнее воздействие, перемещающее заряды. Это воздействие называется электродвижущая сила или ЭДС.

От электростатики к электрокинетике

Между концом XVIII и началом XIX века работы таких учёных, как Кулон, Лагранж и Пуассон, заложили математические основы определения электростатических величин. Прогресс в понимании электричества на этом историческом этапе очевиден. Франклин уже ввёл понятие «количество электрической субстанции», но пока ещё и он, ни его преемники не смогли его измерить.

Следуя за экспериментами Гальвани, Вольта пытался найти подтверждения того, что «гальванические жидкости» животного были одной природы со статическим электричеством.

Вольта ввёл новое определение силы, действующей в направлении разделения зарядов и поддержании их в таком состоянии. Он назвал её электродвижущей. Подобное объяснение описания работы батареи не вписывалось в теоретические основы физики того времени. В Кулоновской парадигме первой трети XIX века э. д. с. Вольта определялась способностью одних тел вырабатывать электричество в других.

Важнейший вклад в объяснение работы электрических цепей внёс Ом. Результаты ряда экспериментов привели его к построению теории электропроводности. Он ввёл величину «напряжение» и определил её как разность потенциалов на контактах. Подобно Фурье, который в своей теории различал количество тепла и температуру в теплопередаче, Ом создал модель по аналогии, связывающую количество перемещаемого заряда, напряжение и электропроводность. Закон Ома не противоречил накопленным знаниям об электростатическом электричестве.

Затем, благодаря Максвеллу и Фарадею, пояснительные модели тока получили новую теорию поля. Это позволило разработать связанную с полем концепцию энергии как для статических потенциалов, так и для электродвижущей силы. Основные даты эволюции понятия ЭДС:

• 1800 г. — создание Вольтой гальванической батареи;
• 1826 г. — Ом формулирует свой закон для полной цепи;
• 1831 г. — обнаружение электромагнитной индукции Фарадеем.

Определение и физический смысл

Приложение некоторой разности потенциалов между двумя концами проводника создаст перетекание электронов от одного конца к другому. Но этого недостаточно для поддержания потока зарядов в проводнике.

В качестве иллюстрации их работы удобно рассматривать замкнутый контур из сопротивления и гальванического источника питания (батареи). Если предположить, что внутри батареи тока нет, то описанная проблема объединения зарядов остаётся неразрешённой. Но в цепи с реальным источником питания электроны перемещаются постоянно. Это происходит благодаря тому, что поток ионов протекает и внутри батареи от отрицательного электрода к положительному. Источник энергии, перемещающий эти заряды в батарее — химические реакции. Такая энергия называется электродвижущей силой.

ЭДС является характеристикой любого источника энергии, способного управлять движением электрических зарядов в цепи. В аналогии с замкнутым гидравлическим контуром работа источника э. д. с. соответствует работе насоса для создания давления воды. Поэтому значок, обозначающий эти устройства, неотличим на гидравлических и электрических схемах.

Несмотря на название, электродвижущая сила на самом деле не является силой и измеряется в вольтах. Её численное значение равно работе по перемещению заряда по замкнутой цепи. ЭДС источника выражается формулой E=A/q, в которой:

• E — электродвижущая сила в вольтах;
• A — работа сторонних сил по перемещению заряда в джоулях;
• q — перемещённый заряд в кулонах.

Из этой формулы ЭДС следует, что электродвижущая сила не является свойством цепи или нагрузки, а есть способность генератора электроэнергии к разделению зарядов.

Сравнение с разностью потенциалов

Электродвижущая сила и разность потенциалов в цепи очень похожие физические величины, так как оба измеряются в вольтах и определяются работой по перемещению заряда. Одно из основных смысловых различий заключается в том, что э. д. с. (E) вызывается путём преобразования какой-либо энергии в электрическую, тогда как разность потенциалов (U) реализует электрическую энергию в другие виды. Другие различия выглядят так:

• E передаёт энергию всей цепи. U является мерой энергии между двумя точками на схеме.
• Е является причиной U, но не наоборот.
• Е индуцируется в электрическом, магнитном и гравитационном поле.
• Концепция э. д. с. применима только к электрическому полю, в то время как разность потенциалов применима к магнитным, гравитационным и электрическим полям.

Напряжение на клеммах источника питания, как правило, отличается от ЭДС источника. Это происходит из-за наличия внутреннего сопротивления источника (электролита и электродов, обмоток генератора). Связывающая разность потенциалов и ЭДС источника тока формула выглядит как U=E-Ir.

• U — напряжение на клеммах источника;
• r — внутреннее сопротивление источника;
• I — ток в цепи.

Из этой формулы электродвижущей силы следует, что э. д. с. равна напряжению когда ток в цепи не течёт. Идеальный источник ЭДС создаёт разность потенциалов независимо от нагрузки (протекающего тока) и не обладает внутренним сопротивлением.

В природе не может существовать источника с бесконечной мощностью при замыкании на клеммах, как и материала с бесконечной проводимостью. Идеальный источник используется как абстрактная математическая модель.

Источники электродвижущей силы

Суть источника ЭДС заключается в преобразовании других видов энергии в электрическую с помощью сторонних сил. С точки зрения физики обеспечения э. д. с различают следующие два основных вида источников:

• гальванические;
• электромагнитные.

Первые представляют собой электрохимические источники, основанные на вовлечение в химическую реакцию процесса переноса электронов. В обычных условиях химические взаимодействия сопровождаются выделением или поглощением тепла, но существует немало реакций, в результате которых генерируется электрическая энергия.

Электрохимические процессы в большинстве случаев обратимы, поскольку энергия электрического тока может быть использована, чтобы заставить реагировать вещества между собой. Эта возможность позволяет создавать возобновляемые гальванические источники — аккумуляторы.

В генераторах тока э. д. с. создаётся другим способом. Разделение зарядов происходит с помощью явления электромагнитной индукции, которое заключается в том, что изменение величины или направления магнитного поля создаёт ЭДС. Согласно закону Фарадея, нахождение э. д. с. индукции возможно из выражения E=—dФ/dt. В этой формуле:

• Ф — магнитный поток;
• t — время.

ЭДС индукции измеряется также в вольтах. В зависимости от того, каким способом вызываются изменения магнитного потока, различают:

• Динамически индуцированную. Когда в стационарном магнитном поле перемещается проводник. Характерен для генераторов.
• Статически индуцированную. Когда изменения потока возникают из-за изменений магнитного поля вокруг неподвижного проводника. Так работают трансформаторы.

Существуют также источники э. д. с, не основанные на электрохимии или магнитной индукции. К таким устройствам можно отнести полупроводниковые фотоэлементы, контактные потенциалы и пьезокристаллы. Понятие ЭДС имеет практическое применение прежде всего как параметр выбора источников питания для тех или иных целей. Чтобы получить максимальный эффект от работы устройств в цепи, нужно согласовывать их возможности и характеристики.

Напряжение эдс формула. Внутреннее сопротивление — источник

Внутреннее сопротивление источников тока пренебрежимо мало.
Внутреннее сопротивление источника тока пренебрежимо мало.
Внутреннее сопротивление источника тока, рассчитанное по данной формуле, будет, строго говоря, действительно только для данного интервала нагрузок вследствие того, что поляризация не пропорциональна плотности тока.
Внутреннее сопротивление источника тока — сопротивление, которым обладает, источник тока. Это важная характеристика всякого источника тока, определяющая его внутреннее падение напряжения, напряжение, которое может создать источник на концах питаемой им цепи, и тот наибольший ток, который может дать источник при коротком замыкании.
Внутреннее сопротивление источника тока — сопротивление, которым обладает источник тока.
Внутренним сопротивлением источника тока, сопротивлениями соединительных проводов и контактов в ключах пренебречь.
Чему равно внутреннее сопротивление источника тока, ЭДС которого равна 30 В, если после включения внешней цепи сопротивлением 6 Ом напряжение на зажимах батареи стало равным 18 В.
Отсюда находим внутреннее сопротивление источника тока.
Здесь и далее внутренним сопротивлением источника тока и подводящих проводов следует пренебречь, если оно не задано в условии.
Здесь тэар при небольшом внутреннем сопротивлении источника тока и соответственно небольшом сопротивлении лампы rgK относительно невелико. Соответственно тзар, определяющееся в основном высоким сопротивлением RgK (получающимся в результате того, что при разряде потенциал сетки оказывается под отрицательным потенциалом относительно катода), становится во много раз больше, чем тзар и длина экспоненциального импульса на выходе (считая продолжительность для половины амплитуды) в несколько десятков раз превышает длительность импульса, по-данного на вход.
Определить электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника тока, если при одном положении движка реостата амперметр показывает 0 2 А, вольтметр — 1 8 В, а при другом положении движка — 0 4 Аи 1 6 В соответственно.
Обозначим через г — внутреннее сопротивление источника тока, через R — сопротивление каждого из вольтметров.
Ничем, так как внутреннее сопротивление источника тока бесконечно велико.
Сначала определим ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Напряжение на клеммах = напряжение без нагрузки — внутреннее сопротивление сила тока. Резюме: если источник тока или напряжения не загружен потребителем, ток не течет, и поэтому нет падения напряжения. На контактах источника питания можно измерять напряжение разомкнутой цепи. Когда к источнику питания подключена нагрузка, ток течет, а исходное напряжение разомкнутой цепи разделяется между сопротивлением нагрузки и внутренним сопротивлением источника питания.

Ток короткого замыкания: Наконец, существует третья возможность короткого замыкания контактов источника тока или напряжения. В то же время максимальный ток, который источник может обеспечить потоками. Он ограничен сопротивлением линии и внутренним сопротивлением источника напряжения. Важно: ток короткого замыкания, но напряжение короткого замыкания не существует теоретически. Существует ток короткого замыкания, который по определению является током, который течет, когда ток или источник напряжения закорочены.

Для определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока к его выходу был подключен сначала резистор сопротивлением Д 2 Ом, затем — резистор сопротивлением Л2 4 Ом.
Наклон этих кривых определяется внутренним сопротивлением источника тока. В это понятие включается обычно как собственно омическое сопротивление, так и сопротивление, обусловленное поляризацией.
Здесь пренебрегают сопротивлением соединительных проводников и внутренним сопротивлением источника тока.
Для создания такого режима необходимо, чтобы внутреннее сопротивление источника тока было больше сопротивления базо-эмиг-терного перехода как в открытом, так и в закрытом состоянии. Чаще всего это условие выполняется при включении последовательно входу транзнсюра индуктивной катушки, которая одновременно является контурной катушкой.
При прохождении тока часть мощности выделяется на внутреннем сопротивлении источника тока.
К каким отрицательным последствиям приводит то, что внутреннее сопротивление источника тока дифференциального каскада имеет конечное значение.
Цепь из двух параллельных ветвей. U (в в течение t сек. равна.| Соотношения между единицами энергии. Мощность, передаваемая нагрузке, будет максимальной при раввщ ве внутреннего сопротивления источника тока и сопротивления нагрузки.
Зачастую серьезные недоразумения возникают у учащихся из-за неумения правильно учитывать влияние внутреннего сопротивления источников тока на режим работы всей электрической цепи. Ряд задач параграфа (например, 383, 385, 386, 392 — 395 и др.) посвящен специально выяснению этого вопроса, а также выяснению вопроса о выборе наиболее выгодных условий работы источников тока.
Кристаллы аммиаката цинка не-электропроводны, и образование этого соединения приводит к увеличению внутреннего сопротивления источника тока.
В любом замкнутом контуре (например, а ] 6, с алгебраическая сумма электродвижущих сил равна алгебраической сумме произведений величин токов на сопротивления отдельных участков цепи. Вычисляя сумму произведений токов на сопротивления отдельных участков цепи, следует учитывать также и внутренние сопротивления источников тока.
Если предположить, что емкость C0z пренебрежимо мала или включить ее в схему четырехполюсника Q, то внутреннее сопротивление источника тока / g можно считать действительным и равным У.
Получили, что максимальная мощность выделяется на нагрузке при условии, что величина внешнего сопротивления цепи R равна внутреннему сопротивлению источника тока.
Здесь под R понимается сопротивление всех резисторов, образующих цепь (сопротивление нагрузки), а под г — внутреннее сопротивление источника тока.

Существует также напряжение без нагрузки, которое по определению накладывается при отсутствии тока. Цель этой работы состояла в том, чтобы экспериментально определить электродвижущую силу, значение внутреннего сопротивления источника напряжения, используя в качестве параметра вариации восемь резисторов и проверить теорему максимальной передачи мощности от источника к резистивной нагрузке. При проверке условия максимальной передачи мощности наблюдалось, что это явление имело место, когда значения сопротивлений соответствовали, хотя даже с максимальной мощностью эффективность использования источника составляла всего 50%, поскольку половина генерируемой мощности рассеивается как тепло непосредственно в самом источнике.

Здесь под R понимается сопротивление всех резисторов, образующих цепь (сопротивление нагрузки), а под т — внутреннее сопротивление источника тока.
Механическая система и ее электрические модели (метод четырехполюсников. Как уже указывалось выше, внутреннее сопротивление источника напряжения (первая система аналогий) должно быть весьма малым, а внутреннее сопротивление источника тока (вторая система аналогий) — весьма большим, по сравнению с сопротивлением модели.
К положительным качествам рассматриваемого преобразователя следует отнести то, что в нем не предъявляется особо жестких требований к переходному сопротивлению ключей, так как величина их переходного сопротивления составляет лишь незначительную часть внутреннего сопротивления источника тока и не оказывает влияния на точность преобразования.
Итак, при последовательном включении п одинаковых источников тока электродвижущая сила образующейся батареи в п раз превышает электродвижущую силу отдельного источника тока, однако в этом случае складываются не только электродвижущие силы, но также и внутренние сопротивления источников тока. Такое включение является выгодным, когда внешнее сопротивление цепи весьма велико в сравнении с внутренним сопротивлением.
Следует отметить, что схема рис. 1 — 2 6 эквивалентна схеме рис. 1 — 1 а только в отношений энергии, выделяющейся в сопротивлении нагрузки R, и не эквивалентна ей в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника тока.
Но Сумма разностей потенциалов замкнутой цепи равна нулю, сумма сопротивлений всех участков замкнутой цепи — это ее суммарное сопротивление, которое обычно записывают в виде двух слагаемых: R — внешнее (по отношению к источникам) сопротивление иг — внутреннее сопротивление источников тока.
Второй [ IMAGE ] Схема к примеру. В этом уравнении г и г % — внутренние сопротивления источни-ков тока е и е2 — на схеме не показаны; IR, IR2 и IRS — падения напряжения на внешних сопротивлениях цепи; / г, и / г2 — падения напряжений на внутренних сопротивлениях источников тока.
Внутреннее сопротивление источника тока может быть как чисто активным, так и реактивным.
Зависимость р / ро — отношения (выраженного в децибелах звукового давления на поверхности жесткого цилиндра (с высотой, равной его диаметру, куба, сферы к звуковому давлению, имевшему место в поле до их внесения, от отношения dA (или. /. — диаметра цилиндра или сферы (или ребра куба к длине волны. Параметр семейства кривых — угол Ф между осью цилиндра, куба, сферы и направлением прихода звука. При расчете микрофонных усилителей исходят из следующих соображений. Номинальное сопротивление микрофона является внутренним сопротивлением источника тока на входе усилителя, входное сопротивление усилителя — сопротивлением нагрузки микрофона.
В качестве источников тока в потенциометрии чаще всего применяют аккумуляторы или сухие элементы, значительно реже — стабилизированные источники постоянного тока. Современные потенциометры устроены таким образом, что внутреннее сопротивление источника тока не отражается на работе потенциометра. При работе с сухими батареями и аккумуляторами необходимо учитывать зависимость разрядного тока от времени, которая имеет минимальную крутизну через 10 — 15 мин после включения.
Распределение электрического напряжения вдоль обмотки сверхпроводящего магнита при образовании в нем нормальной зоны. На самом деле (рис. 9.2) высокий потенциал развивается внутри обмотки, где существует активная компонента напряжения, направленная навстречу индуктивной. Небольшая разность потенциалов между подводящими проводами обусловлена внутренним сопротивлением источника тока, который обычно автоматически отключается при переходе магнита в нормальное состояние. Но даже если это не произойдет, напряжение на источнике тока будет составлять всего лишь несколько вольт по сравнению с сотнями и, возможно, тысячами вольт в нормальной зоне. Поэтому напряжением источника можно пренебречь, но источник тока следует по возможности быстро отключить, чтобы не допустить длительного тепловыделения в обмотке и криостате.

Однако было отмечено, что результаты были удовлетворительными. Ключевые слова: резистор, сопротивление, электродвижущая сила, мощность, закон Ом, электроэнергия. Когда мы работаем с электрическими цепями, в некоторых случаях нам нужно устройство, которое поддерживает разность потенциалов между двумя терминалами, потому что, если бы не было этой разности потенциалов, не было бы электрического тока, протекающего по цепи, Для этого типа устройства он называется источником напряжения. Источником напряжения является устройство, которое при подключении к цепи подвергает носители заряда разности потенциалов, то есть обеспечивает энергию для движения через работу, выполняемую на носителях заряда.

Символом Rt на рис. 5.12, а обозначено внутреннее сопротивление источника тока.
Ключ, закорачивающий точку А на землю, с малым сопротивлением в открытом состоянии. Сопротивление открытого ключа обычно пренебрежимо мало по срав-нению с внутренним сопротивлением источника тока. Поэтому падение напряжения на ключе вызывает ничтожную погрешность.
Зависимость зарядного тока гео. На рис. 3 показана зависимость зарядного тока геометрической емкости от времени без учета токов абсорбции. Необходимо отметить, что спад тока в этом случае определяется внутренним сопротивлением источника тока, а не состоянием изоляции.
Хорошо, что при решении задачи Вы воспользовались методом эквивалентного активного двухполюсника. К сожалению, Вы ошиблись в определении значения сопротивления активного двухполюсника R3K: внутреннее сопротивление источника тока бесконечно велико, поэтому пассивный двухполюсник, к которому преобразуется схема рис. 6.13 а, при определении R3K будет содержать два резис-тивных элемента, соединенных последовательно.
К, так как в противном случае в выражении (5.1) должно быть учтено также напряжение непосредственно на входе усилителя. Вторым ограничивающим условием при выводе соотношения (5.1) является предположение о том, что внутреннее сопротивление источника тока весьма мало.
Таким образом, трансформатор изменяет величину сопротивления R в k2 раз. Этим широко пользуются при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников тока.
Основные типы однофазных трансформаторов.| Однофазные трансформаторы большой мощности. Таким образом, трансформатор изменяет величину сопротивления г в k2 раз. Этим свойством широко пользуются ьри разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников тока.
Простей-шая электрическая цепь. Закон Ома справедлив не только для участка, но и для всей электрической цепи. В этом случае в значение R подставляется суммарное сопротивление всех элементов цепи, в том числе и внутреннее сопротивление источника тока. Однако при простейших расчетах цепей обычно пренебрегают сопротивлением соединительных проводников и внутренним сопротивлением источника тока.
Цепь постоянного тока. Напряжение, действующее во внешней электрической цепи источника тока, может быть представлено в виде суммы падений напряжения на отдельных элементах этой цепи. Но ведь ток, циркулирующий в цепи, протекает и через источник тока, который имеет свое сопротивление, называемое внутренним сопротивлением источника тока.

Именно факт выполнения работ на несущих нагрузках поддерживает разность потенциалов между терминалами. Эта «энергия», создаваемая источником напряжения, называется электродвижущей силой, также известной как ЭДС. Электродвижущая сила источника напряжения определяется как работа, выполняемая источником для передачи нагрузок от терминала нижней единицы заряда.

Источник напряжения может быть охарактеризован двумя типами: идеальным источником напряжения и фактическим источником напряжения. Идеальный источник напряжения — это тот, который не имеет сопротивления внутреннему перемещению нагрузок с одного терминала на другой. Разность потенциалов между выводами идеального источника равна его электродвижущей силе. В реальном источнике напряжения это не происходит. Внутри источника имеется несколько проводящих материалов, где каждый из них создает определенное сопротивление внутреннему перемещению нагрузок.

Допустим, есть простейшая электрическая замкнутая цепь, включающая в себя источник тока, например генератор, гальванический элемент или аккумулятор, и резистор, обладающий сопротивлением R. Поскольку ток в цепи нигде не прерывается, то и внутри источника он течет.

В такой ситуации можно сказать, что любой источник обладает некоторым внутренним сопротивлением, препятствующим току. Это внутреннее сопротивление характеризует источник тока и обозначается буквой r. Для или аккумулятора внутреннее сопротивление — это сопротивление раствора электролита и электродов, для генератора — сопротивление обмоток статора и т. д.

Рассматривая сопротивление, исходящее от всех проводников, встроенных в источник, мы можем определить их как единый резистор, эквивалентное сопротивление которого равно сумме сопротивлений всех проводников. Идеализация реального источника напряжения будет рассматривать его как идеальный источник напряжения, но с внутренним сопротивлением. Поэтому, когда реальный источник не подключен к цепи, разность потенциалов между выводами этого в точности равна значению его электродвижущей силы. С момента, когда источник подключен к цепи, он проводит ток, создавая разность потенциалов на выводах меньше, чем его электродвижущая сила.

Таким образом, источник тока характеризуется как величиной ЭДС, так и величиной собственного внутреннего сопротивления r – обе эти характеристики свидетельствуют о качестве источника.

Электростатические высоковольтные генераторы (как генератор Ван де Граафа или генератор Уимшурста), к примеру, отличаются огромной ЭДС измеряемой миллионами вольт, при этом их внутреннее сопротивление измеряется сотнями мегаом, потому они и непригодны для получения больших токов.

Через источник напряжения, а работа, выполняемая источником на зарядке, определяется уравнением, т.е. Согласно закону сохранения энергии работа, выполняемая источником, равна тепловой энергии, рассеиваемой в резисторах. Манипулируя уравнением, имеем. Разделив обе части уравнения на.

Тем не менее, разделив оба члена на. Целью эксперимента является определение значения внутреннего сопротивления источника напряжения и его электродвижущей силы. Для этого мы применяем метод, называемый методом сохранения энергии, чтобы вывести соотношение между проходящим через цепь электрическим током, электродвижущей силой источника и внутренними и внешними сопротивлениями.

Гальванические элементы (такие как батарейка) — напротив — имеют ЭДС порядка 1 вольта, хотя внутреннее сопротивление у них порядка долей или максимум — десятка Ом, и от гальванических элементов поэтому можно получать токи в единицы и десятки ампер.

Уравнение дает нам желаемое соотношение между. Тогда в реальном источнике разность потенциалов. Между двумя терминалами никогда не будет равняться силе. Электромотор, потому что, когда ток проходит через резисторы, система теряет потенциал. Таким образом, чем больше резистивных нагрузок в цепи, тем больше.

Учитывая взаимосвязь, предлагается определить. Мы манипулируем уравнением, чтобы оставить внешнее сопротивление в функции других членов. Тогда, поскольку уравнение прямой задается формулой. Рисунок 2 — Схема, используемая в эксперименте. В положении А в амперметре помещался мультиметр.

На данной схеме показан реальный источник с присоединенной нагрузкой. Здесь обозначены , его внутреннее сопротивление, а также сопротивление нагрузки. Согласно , ток в данной цепи будет равен:

Поскольку участок внешней цепи однороден, то из закона Ома можно найти напряжение на нагрузке:

Мы выбрали этот момент, потому что мы хотели бы определить падение напряжения в цепи в целом за счет изменения внешнего резистора. Итак, закрывая переключатель, измеряя. Обладая всеми упомянутыми материалами, схема была установлена ​​в соответствии с рисунком. Через показания, показанные в мультиметрах, значения напряжения и тока, связанные с используемым внешним резистором. Измерения проводились для восьми резисторов и, как правило, была построена таблица, связывающая падение напряжения и ток с каждым резистором.

Эти значения были отмечены и перечислены в таблице. Затем, по отношению к внешнему сопротивлению, падение напряжения и электрический ток, проходящие через резисторы, обратно пропорциональны. Необходимость показать эту связь между током и напряжением была только для изучения того, как эти величины ведут себя по мере изменения внешнего резистора. Таблица 1 — Связь между внешним сопротивлением, током и напряжением.

Выразив из первого уравнения сопротивление нагрузки, и подставив его значение во второе уравнение, получим зависимость напряжения на нагрузке от тока в замкнутой цепи:

В замкнутом контуре ЭДС равна сумме падений напряжений на элементах внешней цепи и на внутреннем сопротивлении самого источника. Зависимость напряжения на нагрузке от тока нагрузки в идеальном случае линейна.

Со значениями таблицы график был составлен, что связывает поведение падения напряжения в резисторах в зависимости от электрического тока, проходящего через схему. График 1 — Связь между напряжением и током. График 2 — Связь между падением напряжения и внешним сопротивлением.

Можно отметить, что это соотношение между падением напряжения и током в цепи обратно пропорционально. Таким образом, заменяя в, получаем. На графике можно найти экспериментальное определение значений электродвижущей силы и сопротивления. При этом необходимо было линеаризовать его, чтобы облегчить его анализ и интерпретацию. Для линеаризации была создана таблица, связывающая резисторы с обратным потоком, проходящим через них.

График это показывает, но экспериментальные данные на реальном резисторе (крестики возле графика) всегда отличаются от идеала:

Эксперименты и логика показывают, что при нулевом токе нагрузки напряжение на внешней цепи равно ЭДС источника, а при нулевом напряжении на нагрузке ток в цепи равен . Это свойство реальных цепей помогает экспериментально находить ЭДС и внутреннее сопротивление реальных источников.

Влияние внутреннего сопротивления на свойства двухполюсника

Эти значения были записаны в таблице. Электродвижущая сила. Таблица 4 — Сравнение значений, измеренных с экспериментальными значениями. Таблица 2 — Связь между внешним сопротивлением и обратным току. Кроме того, удалось проанализировать второй пункт, который должен был проверить теорему о состоянии передачи максимальной мощности от источника к резистивной нагрузке. Для этого был создан набор данных, связанный с мощностью, рассеиваемой каждым используемым резистором.

Со значениями таблицы график был нанесен на график, который показывает, по-видимому, линейное поведение сопротивления как функцию обратного тока. График 4 — Связь между внешним сопротивлением и обратным току. Основываясь на поведении графика, метод наименьших квадратов применялся для определения наилучшей линии, которая соответствует полученной точечной кривой. После применения метода и с помощью уравнений,, и, можно было определить значение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника.

Экспериментальное нахождение внутреннего сопротивления

Чтобы экспериментально определить данные характеристики, строят график зависимости напряжения на нагрузке от величины тока, затем экстраполируют его до пересечения с осями.

В точке пересечения графика с остью напряжения находится значение ЭДС источника, а в точке пересечения с осью тока находится величина тока короткого замыкания. В итоге внутреннее сопротивление находится по формуле:

Для расчета мощности, рассеиваемой в каждом резисторе, использовалось уравнение. График 5 — Мощность, рассеиваемая во внешнем резисторе, в зависимости от внешних резисторов. График 6 — Мощность, рассеиваемая во внешнем резисторе, в зависимости от внешних резисторов.

Чтобы получить сравнение фактических значений с полученными. Кроме того, мощность, рассеиваемая во внутреннем резисторе, рассчитывалась как функция внешних резисторов. При этом таблица была собрана и, с этими значениями, была построена диаграмма следующим образом.

Экспериментально таблица была создана. Из таблицы был нанесен график. Обратите внимание, что поведение очень близко к поведению кривой графика, показывая удовлетворительные результаты, полученные до сих пор. График 7 — Рассеиваемая во внутреннем резисторе мощность в зависимости от внешних резисторов.

Развиваемая источником полезная мощность выделяется на нагрузке. График зависимости этой мощности от сопротивления нагрузки приведен на рисунке. Эта кривая начинается от пересечения осей координат в нулевой точке, затем возрастает до максимального значения мощности, после чего спадает до нуля при сопротивлении нагрузки равном бесконечности.

Из мощностей, рассеянных во внешних резисторах и внутреннем резисторе, можно определить полную мощность, рассеянную в цепи. Анализируя график, мы имеем, что мощность, рассеиваемая во внешних резисторах, известна как полезная мощность, то есть мощность, исходящая от источника, который фактически будет использоваться нагрузкой, находящейся в цепи. Мощность, рассеиваемая в резисторе, называется рассеиваемой мощностью, так как она заканчивается.

Преобразуется в тепловую энергию внутри самого источника и поэтому бесполезна другим элементам схемы. По-прежнему интерпретируя кривые графа, мы заметили, что кривые, образованные степенями. Таблица 8 — Общая мощность, рассеиваемая в резисторах. Рассеянные во внешних резисторах, имеют максимальную точку. На этом этапе происходит интересное явление, максимальное переключение мощности от источника к внешнему резистору. Чтобы определить эту точку, подставим уравнение в и вычислим его первую производную, приравняв ее к нулю.

Чтобы найти максимальное сопротивление нагрузки, при котором теоретически разовьется максимальная мощность при данном источнике, берется производная от формулы мощности по R и приравнивается к нулю. Максимальная мощность разовьется при сопротивлении внешней цепи, равном внутреннему сопротивлению источника:

Резистивными компонентами схемы, так как большая часть из них преобразуется в тепло в самом источнике, таким образом, «теряется». Когда значения резисторов равны. На равенство между рассеянными силами. При таком равенстве в диссипации предполагается, что суммарная мощность, которая заканчивается, рассеивается на 50% в каждом резисторе. Хотя мы имеем максимальную передачу мощности на внешний резистор, мы понимаем, что эффективность источника не является максимальной. Об этом легко убедиться, увидев равенство диссипации степеней, где половина генерируемой мощности рассеивалась в самом источнике в виде тепла.

Это положение о максимальной мощности при R = r, позволяет экспериментально найти внутреннее сопротивление источника, построив зависимость мощности, выделяемой на нагрузке, от величины сопротивления нагрузки. Найдя реальное, а не теоретическое, сопротивление нагрузки, обеспечивающее максимальную мощность, определяют реальное внутреннее сопротивление источника питания.

КПД источника тока показывает отношение максимальной выделяемой на нагрузке мощности к полной мощности, которую в данный момент развивает

Решение задач по методу эквивалентного источника

1. Для схемы цепи рис. 1.51, а методом эквивалентного источника ЭДС найти ток в ветви резистора, сопротивление которого , если

Решение:
Обозначим положительное направление искомого тока на исходной схеме (рис. 1.51, а). Рассмотрим часть схемы, подключенную к исследуемой первой ветви (обведенную штриховой линией), в качестве эквивалентного источника ЭДС и сопротивлением . Нарисуем эквивалентную электрическую схему с эквивалентным источником напряжения (рис. 1.51, б).
На схеме выбрано произвольно положительное направление ЭДС эквивалентного источника к точке р. Это позволяет записать, для режима холостого хода эквивалентного источника с отключенной первой ветвью (рис. 1.51, в):
Развернутая схема эквивалентного источника в режиме холостого хода показана на рис. 1.51, г. Во внутренних ветвях источника ток

Напряжение холостого хода определяет ЭДС источника:
Найдем сопротивление эквивалентного источника.
Для подсчета сопротивления источника преобразуем его схему (см. рис. 1.51, г), заменив источник напряжения короткозамкнутым участком (рис. 1.51, д). Входное сопротивление последней схемы является сопротивлением эквивалентного источника

Возвращаясь к схеме рис. 1.51, б, найдем искомый ток по закону Ома:

2. Методами эквивалентного источника ЭДС и эквивалентного источника тока найти ток в ветви , если (рис. 1.52, а).

Решение:
1. Рассчитаем методом эквивалентного источника ЭДС. Отключим ветвь с (рис. 1.52, б) и найдем его параметры с ЭДС (т. е. напряжение холостого хода между точками а и b) и — сопротивление схемы рис. 1.52, в между точками а и b в режиме холостого хода при закороченных ЭДС . Схема эквивалентного источника ЭДС приведена на рис. 1.52, г. ЭДС эквивалентного источника и его сопротивление равны:

Искомый ток согласно формуле (0.1.24)

2. При расчете методом эквивалентного источника тока ветвь закорачиваем (рис. 1.52, д). Ток , проходящий но закороченной ветви ab, является током эквивалентного источника тока . Найдем его. Это можно сделать, рассчитав двухузловую схему (рис. 1.52, д) методом узловых напряжений. Приняв потенциал точек а и b равным нулю , найдем

Для определения тока вычисляем и по первому закону Кирхгофа вычисляем

Сопротивление эквивалентного источника тока равно сопротивлению эквивалентного источника напряжения; однако его можно найти по (0.1.25): .
Из схемы эквивалентного источника тока (рис. 1.52, е) по формуле (0.1.26) находим искомый ток

Получили тот же результат, что и по методу эквивалентного источника ЭДС.
В заключение рассмотрим вопрос о мощностях, доставляемых источниками при их преобразовании. Из теории известно, что при преобразованиях источников токи в ветвях, не подвергшихся преобразованию, остаются неизменными, а мощности, доставляемые источниками, изменяются. Так, для схем (рис. 1.52, г и е) ток в ветви , не подвергшейся преобразованию, в обоих случаях одинаков: . Мощности же в цепях схем (рис. 1.52, г, е) различны:

3. Методом эквивалентного источника ЭДС найти ток (рис. 1.53, а), проходящий через резистор, сопротивление которого , если .
Тем же методом определить ток в сопротивлении .

Решение:
На схеме рис. 1.53, а обозначим произвольное положительное направление искомого тока . Часть схемы (внешнюю к исследуемой ветви ) рассмотрим в виде некоторого источника ЭДС . Стрелку ЭДС произвольно направим к точке с (рис. 1.53, б). Таким образом, ЭДС источника определился напряжением холостого хода: .
На развернутой схеме источника в режиме холостого хода (рис. 1.53, в) обозначим токи в ветвях .
По закону Ома,

Таким образом, ЭДС эквивалентного источника напряжения:

Найдем сопротивление эквивалентного источника ЭДС двумя методами:
1) путем непосредственного расчета по схеме: для этого в схеме рис. 1.53, в источник напряжения заменим короткозамкнутым участком; после этого схему рис. 1.53, в нарисуем в виде рис. 1.53, г.
Сопротивление источника равно сопротивлению цепи между точками с и d:

2) путем вычисления отношения ЭДС эквивалентного источника к току короткого замыкания; для этого в схеме рис. 1.53, в надо замкнуть точки с и d накоротко, вычислить ток , протекающий через короткозамкнутый участок (рис. 1.53. д), и найти сопротивление короткого замыкания по формуле (0.1.25). Источник ЭДС Е в короткозамкиутой схеме рис. 1.53, д нагружаем на эквивалентное сопротивление

Ток источника напряжения

Токи в ветвях

Отсюда
Сопротивление источника
Значения сопротивления источника, полученные этими методами одинаковы.
Возвращаясь к рис. 1.53, б, по закону Ома находим искомый ток

Таким образом, ток в сопротивлении направлен от точки d к точке с и равен 0,4 А.
Расчет тока резистора, сопротивление которого , метолом эквивалентного источника ЭДС проводится аналогично. Заменяем часть схемы, подключенную к точкам d и b ветви с сопротивлением , эквивалентным источником (рис. 1.53, е). ЭДС источника совпадает с напряжением в режиме холостого хода: .
Для определения этого напряжения рассчитаем вначале токи в развернутой схеме источника в режиме холостого хода (рис. 1.53, ж):

Отсюда находим ЭДС источника

Для определения сопротивления источника ЭДС рассмотрим соответствующую пассивную схему (в схеме источник ЭДС заменен короткозамкнутым отрезком), показанную на рис. 1.53, з. Для ясности эта схема показана в виде рис. 1.53, и.
Сопротивление источника, равное входному сопротивлению последней схемы, относительно зажимов d и b:

Находим искомый ток по схеме эквивалентного источника ЭДС (рис. 1.53, е):

Два источника ЭДС часто встречаются в электротехнических схемах.

Рассмотрим электрическую цепь, в которой включены два источника ЭДС, например, два аккумулятора.

На рисунке изображена электрическая цепь с двумя источниками ЭДС.
По общефизическому принципу наложения ток в такой цепи равен алгебраической сумме токов, создаваемых в ней каждой из ЭДС, действующих отдельно друг от друга при неизменных сопротивлениях всех участков цепи.
Рассмотрим случай, когда имеем два источника эдс с внутренним сопротивлением r₀₁ + r₀₂. Положим сначала, что в цепи действует только источник с ЭДС E₁. В этом случае получается простейшая цепь, и ток
I₁ = E₁ / r₀₁ + r₀₂ + r
будет направлен ту же сторону, что и ЭДС Е₁. Затем находим ток, который возникнет, если будет действовать ЭДС Е₂;
I₂ = E₂ / r₀₁ + r₀₂ + r
Этот ток будет совпадать по направлению с Е₂.
Результирующий ток в цепи при совместном действии E₁ и E₂ при одинаковом их направлении равен сумме токов I₁ и I₂,
I = I₁ + I₂ = E₁ + E₂ / r₀₁ + r₀₂ + r
При встречном направлении E₁ и E₂ общий ток будет равен разности токов I₁ и I₂, т. е.
I = I₁ — I₂ = E₁ — E₂ / r₀₁ + r₀₂ + r
В последнем случае электрический ток возникает при условии, если E₁ не равен E₂ И будет направлен в сторону действия большей э. д. с. Пусть E₁ больше E₂, В таком случае ток в цепи будет совпадать по направлению с E₁ и окажется направленным навстречу E₂ (направление тока для этого случая показано на рисунке выше).
Электродвижущая сила, направленная противоположно току, называется встречной или противоэлектродвижущей силой.

Преобразуя формулу I = I₁ — I₂ = E₁ — E₂ / r₀₁ + r₀₂ + r, находим:
E₁ — E₂ = Ir₀₁ + Ir₀₂ + Ir
откуда следует, что
E₁ = E₂ + Ir₀₁ + Ir₀₂ + Ir
Источник с ЭДС E₁ развивает полную мощность
Р’ = E₁I
и отдает во внешний для него участок цепи мощность
P₁ = P’ — P₀₁ = E₁I — I²r₀₁
так как работает в режиме генератора.
Напряжение на зажимах (БА) источника, работающего в генераторном режиме,
U _БА = E₁ — Ir₀₁ = E₂ + Ir₀₂ + Ir
Произведение Ir есть напряжение U _БВ между точками Б и В электрической цепи на зажимах сопротивления r.
Мощность этого участка
Р = I²r.
Сумма E₂ + Ir₀₂ выражает напряжение U _БА между точками В и А, т. е. на зажимах источника со встречной ЭДС. Таким образом,
U _БА = E₂ + Ir₀₂,
а мощность
Р₂ = E₂I + I²r₀₂ = Р» + Р₀₂
где
Р» = E₂I.
По закону сохранения энергии
P₁ = P + Р₂.
В участке ВА, где действует встречная э. д. с. E₂, электрические силы преодолевают химические или механические силы, и происходит преобразование электрической энергии не только в тепловую, но также в химическую или механическую в зависимости от устройства источника с э. д. с. E₂ (аккумулятор, который в этом случае заряжается, или машина постоянного тока, которая в этом случае работает в режиме электродвигателя).
Таким образом, источник с э. д. с. E₂ является потребителем электрической энергии.
Итак, в общем случае источник э. д. с. может работать генератором или потребителем электрической энергии, а напряжение на его зажимах соответственно будет:
U = Е + (-) Ir₀.

Урок 28. Лекция 28-1. ЭДС источника. Соединения проводников и источников.

Кратковременный ток в проводнике можно получить, если соединить этим проводником два заряженных проводящих тела, которые имеют различный потенциал. Ток в проводнике исчезнет, когда потенциал тел станет одинаковым. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем и длительное время поддерживать электрическое поле.

Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. При перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Поле внутри проводников, составляющих замкнутую цепь должен поддерживать источник  электрической энергии.

Устройства, способные создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. называются источниками постоянного тока.

Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

В цепь включают также потребители электрической энергии, в которых ток выполняет полезную работу. Кроме того, в цепь включают соединительные провода и выключатель (рубильник) для замыкания и размыкания цепи. Простая электрическая цепь состоит из источника тока, потребителя, подводящих проводов и выключателя.

Цепь постоянного тока можно разбить на определенные участки. Те участки, на которых не действуют сторонние силы (то есть участки, не содержащие источников тока), называются однородными. Участки, включающие источники тока, называются неоднородными.

На рисунке изображена замкнутая цепь постоянного тока. Участок цепи (cd) является однородным.

Часть цепи, в которой заряды движутся по направлению действия электрических сил (a-d-c-b)называют внешней, а часть цепи, в которой заряды движутся в сторону действия сторонних сил (a-b), называют внутренней.

Те точки, в которых внешняя цепь граничит с внутренней называют полюсами. У одного из полюсов имеется самый большой потенциал, а у другого самый маленький потенциал по сравнению с другими точками цепи. Полюс с наибольшим потенциалом называют положительным и обозначают знаком «+», а полюс с наименьшим потенциалом называют отрицательным и обозначают знаком «-».

При перемещении единичного положительного заряда по некоторому участку цепи работу совершают как электростатические (кулоновские), так и сторонние силы.

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи источника постоянного тока — устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи. Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами. При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

Физическая величина, равная отношению работы A_ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах [В].

Чтобы измерить ЭДС источника, надо присоединить к нему вольтметр при разомкнутой цепи.

Источник тока является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Это сопротивление называют внутренним сопротивлением источникаи обозначают r.

При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

Работа сторонних сил по перемещению единичного заряда равна по определению электродвижущей силе ε₁₂, действующей на данном участке. Поэтому полная работа по перемещению единичного заряда равна 

Величину U₁₂ , равную работе по перемещению единичного заряда, принято называть напряжением на участке цепи 1–2.

Если цепь состоит из внешней части сопротивлением R и внутренней сопротивлением r, то,  согласно закону сохранения энергии, ЭДС источника будет равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи, т.к. при перемещении по замкнутой цепи заряд возвращается в исходное положение , где IR – напряжение на внешнем участке цепи, а Ir — напряжение на внутреннем участке цепи.

Таким образом, для участка цепи, содержащего ЭДС:

Эта формула выражает закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

На рисунке изображена замкнутая цепь постоянного тока.

Продолжение лекции

Что это — ЭДС источника тока?

Если замкнуть между собой полюса заряженного конденсатора, то под влиянием электростатического поля, накопленного между его обкладками, во внешней цепи конденсатора в направлении от положительного полюса к отрицательному начинается движение носителей заряда – электронов.

Однако в процессе разряда конденсатора электрическое поле, действующее на движущиеся заряженные частицы, быстро ослабевает до полного исчезновения. Поэтому возникшее в цепи разряда протекание электрического тока имеет кратковременный характер и процесс быстро затухает.

Для длительного поддержания тока в проводящей цепи используются устройства, неточно называемые в быту источниками тока (в строго физическом смысле это не так). Чаще всего такими источниками служат химические батареи.

Вследствие происходящих в них электрохимических процессов на их клеммах происходит накопление разноименных электрических зарядов. Силы не электростатической природы, под действием которых осуществляется подобное распределение зарядов, называют сторонними силами.

Уяснить природу понятия ЭДС источника тока поможет рассмотрение следующего примера.

Представим себе проводник, находящийся в электрическом поле, как показано ниже на рисунке, то есть таким образом, что внутри него также существует электрическое поле.

Известно, что под воздействием этого поля в проводнике начинает протекать электрический ток. Теперь возникает вопрос о том, что происходит с носителями заряда, когда они достигают конца проводника, и будет ли этот ток оставаться неизменным с течением времени.

Мы можем легко сделать вывод, что при разомкной цепи в результате влияния электрического поля заряды будут накапливаться на концах проводника. В связи с этим электрический ток не будет оставаться постоянным и движение электронов в проводнике будет очень кратковременным, как показано ниже на рисунке.

Таким образом, для того, чтобы поддерживать в проводящей цепи постоянное протекание тока, эта цепь должна быть замкнута, т.е. иметь форму петли. Однако для поддержания тока даже это условие не является достаточным, так как заряд всегда движется в сторону меньшего потенциала, а электрическое поле всегда делает положительную работу над зарядом.

Теперь после путешествия по замкнутой цепи, когда заряд возвращается к исходной точке, где он начал свой путь, потенциал в этой точке должен быть таким же, каким он был в начале движения. Однако протекание тока всегда связано с потерей потенциальной энергии.

Следовательно, нам необходим некий внешний источник в цепи, на клеммах которого поддерживается разность потенциалов, увеличивающая энергию движения электрических зарядов.

Такой источник позволяет осуществить путешествие заряда от более низкого потенциала к более высокому в направлении, противоположном движению электронов под действием электростатической силы, пытающейся протолкнуть заряд от более высокого потенциала к более низкому.

Эту силу, заставляющую заряд двигаться от более низкого к более высокому потенциалу, принято называть электродвижущей силой. ЭДС источника тока — это физический параметр, который характеризует работу, затраченную на перемещение зарядов внутри источника сторонними силами.

В качестве устройств, обеспечивающих ЭДС источника тока, как уже упоминалось, используются аккумуляторы, а также генераторы, термоэлементы и т.д.

Теперь мы знаем, что элемент питания за счет своей внутренней ЭДС обеспечивает разность потенциалов между выводами источника, способствуя непрерывному перемещению электронов в направлении, противоположном действию электростатической силы.

ЭДС источника тока, формула которой приведена ниже, как и разность потенциалов выражается в вольтах :

E = A_ст/Δq,

где А_ст — работа сторонних сил, Δq – заряд, перемещенный внутри источника.

Физика — 11

В источниках постоянного тока действие сторонних сил характеризуется физической величиной, называемой электродвижущей силой (ЭДС).

• Электродвижущая сила источника тока — физическая величина, равная отношению работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль замкнутого контура к величине этого заряда:

ε = A_ст.
q. (1)

Закон Ома для полной цепи. Из вышесказанного следует, что постоянный электрический ток существует в замкнутой цепи только при наличии источника тока. Замкнутая (или полная) цепь состоит из двух участков — внешнего и внутреннего. Внешний участок цепи может состоять из потребителей, соединительных проводов и электроизмерительных приборов. Внутренний участок цепи находится внутри источника тока. Сопротивление внешнего участка цепи называется внешним сопротивлением (R), а сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением (r). Поэтому полное сопротивление цепи равно сумме этих двух сопротивлений:

R_п = R + r. (2)

ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и на внутреннем участках замкнутой цепи:

ε = IR + Ir. (3)

Из формулы (3) получим для силы тока:

I = ε
R + r. (4)

Последняя формула является математическим выражением закона Ома для полной (замкнутой) цепи.

• Ста тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Математически закон Ома можно выразить и следующим образом:

ε = U + Ir. (5)

Здесь U — напряжение на полюсах источника при замкнутой цепи. Если цепь постоянного тока разомкнута (R → ∞ ), то I = 0 и U = ε (e).
Следовательно, для измерения ЭДС источника тока следует в незамкнутой цепи подсоединить вольтметр к полюсам источника.

При коротком замыкании полюсов источника (R = 0) сила тока будет определяться только внутренним сопротивлением источника тока. Поэтому эту силу тока называют силой тока короткого замыкания (см: e):

I_кз = ε
r. (6)

Так как внутреннее сопротивление источников мало, сила тока короткого замыкания принимает очень большое значение, и это может привести к воспламенению и выходу из строя источника тока.

Объясните, как частота ЭДС источника влияет на импеданс: a) чистого сопротивления, b) чистой емкости, c) чистой индуктивности, d) цепи LRC около резонанса (R маленький), e) цепи LRC вдали от резонанс (R маленький).

Вопрос:

Объясните, как частота ЭДС источника влияет на импеданс:

а) чистое сопротивление,

б) чистая емкость,

в) чистая индуктивность,

d) контур LRC около резонанса (R малый),

e) цепь LRC вдали от резонанса (R маленький).

Импеданс цепи RLC и частота источника:

Три электрических компонента, резистор R, катушка индуктивности L и конденсатор C, ведут себя в соответствии с присущими им электрическими характеристиками, когда их возбуждает напряжение питания. Они представляют собой коллективную электрическую оппозицию, называемую «импедансом», когда они объединяются, чтобы сформировать цепь RLC, удовлетворяющую их индивидуальным электрическим условиям, хотя и являясь частью цепи. Их электрический характер по отношению к приложенной частоте можно определить с помощью двух параметров.\ circ) {/ eq} между его током и приложенным синусоидальным напряжением — напряжение запаздывает.

Импеданс (комплексная величина) последовательной цепи RLC изменяется с изменением частоты приложенного напряжения. Когда частота приложенного напряжения приближается к собственной частоте последовательной цепи, полное сопротивление стремится к низкому уровню. Если частота возбуждения равна собственной частоте цепи, то полное сопротивление уменьшается до минимума, равного сопротивлению. Это состояние называется резонансом, а соответствующая частота называется резонансной частотой.В резонансе импеданс падает до минимального значения, и, следовательно, в цепи протекает максимально возможный ток синфазно с приложенным напряжением. Если цепь приводится в действие синусоидальным напряжением с частотой, находящейся далеко как на верхней, так и на нижней сторонах резонансной частоты, то полное сопротивление цепи увеличивается, и в нем преобладает либо индуктор, либо конденсатор.

Ответ и объяснение: 1

Считается, что переменный источник напряжения {eq} v (t) = \ mathcal {E_0} \ cos (\ omega t + \ phi) {/ eq} демонстрирует влияние частоты на…

См. Полный ответ ниже.

Какова формула ЭДС ячейки? — MVOrganizing

Какова формула ЭДС ячейки?

Это самый простой способ рассчитать ЭДС. Электродвижущая сила ячейки. Сопротивление в цепи. Внутреннее сопротивление ячейки… .Формула для расчета ЭДС.

Какая ЭДС идеального аккумулятора?

Идеальная батарея — это источник ЭДС, который поддерживает постоянное напряжение на клеммах, независимо от тока между двумя клеммами. Идеальная батарея не имеет внутреннего сопротивления, а напряжение на клеммах равно ЭДС батареи.

Что такое идеальное устройство для ЭМП?

Идеальное устройство для ЭДС — это устройство, не имеющее внутреннего сопротивления внутреннему перемещению заряда от вывода к выводу.Разность потенциалов между выводами устройства с идеальной ЭДС в точности равна ЭДС устройства.

В чем разница между идеальным ЭДС и настоящим источником питания?

Вопрос: В чем разница между идеальной ЭДС и настоящим источником питания? Идеальная ЭДС всегда создает одинаковое напряжение на своих выводах, в то время как напряжение на выводах реального источника питания увеличивается, когда ток очень велик.

Что можно считать идеальной токовой нагрузкой?

лучше всего моделировать как источники напряжения.Идеальный источник тока не будет обеспечивать энергию короткого замыкания и приближаться к бесконечным энергиям и напряжению, когда сопротивление нагрузки приближается к бесконечности (разомкнутая цепь). Идеальный источник тока имеет неограниченное выходное сопротивление параллельно источнику.

Что такое идеальный источник?

Идеальный источник — это математическая модель объекта, поддерживающая постоянное напряжение или ток. Это не резистор, поэтому закон Ома не обязательно должен выполняться. Аккумулятор — это пример реального источника напряжения.В разумном диапазоне токов напряжение батареи не меняется.

Каков идеальный источник тока?

Идеальный источник тока — это источник тока, который подает постоянный ток в цепь, несмотря на любые другие условия, присутствующие в цепи. Идеальный источник тока обеспечивает этот постоянный ток со 100% эффективностью.

Каков идеальный источник напряжения?

Идеальный источник напряжения — это устройство с двумя выводами, которое поддерживает фиксированное падение напряжения на своих выводах.Его часто используют как математическую абстракцию, упрощающую анализ реальных электрических цепей.

Какая польза от источника тока?

Источники тока могут использоваться для смещения транзисторов, а также могут использоваться в качестве активной нагрузки для каскадов усилителей с высоким коэффициентом усиления. Они также могут использоваться в качестве источников излучения для дифференциальных усилителей — например, они могут использоваться в паре транзисторов с длинными хвостами.

Как узнать, поглощает или передает источник тока мощность?

1 Ответ.Когда напряжение и ток идут в одном направлении, источник выдает энергию. Когда напряжение и ток идут в противоположных направлениях, источник поглощает энергию.

Что произойдет, если 2 источника тока соединены последовательно?

Если два источника тока соединены последовательно, то источник, рассчитанный на более низкий ток, будет воздействовать на цепь. Другой источник станет лишним. Случай 2: Если два источника напряжения подключены параллельно, то источник, рассчитанный на более высокое напряжение, будет воздействовать на схему.

Что происходит, если источник тока закорочен?

Его выводы являются одним и тем же узлом, поэтому он не взаимодействует с остальной частью схемы, а просто передает ток обратно себе. Закороченный идеальный источник напряжения — это противоречие, а закороченный неидеальный источник напряжения либо разрушится, либо отключится, либо достигнет предельного значения тока, которое снижает его выходное напряжение.

Могут ли источники тока поглощать энергию?

Также для решения схемотехнического анализа и теорем источники тока становятся источниками с разомкнутой цепью, чтобы сделать их ток равным нулю.Также обратите внимание, что источники тока могут передавать или поглощать энергию.

Что такое источник постоянного тока?

Источник постоянного тока — это источник питания, который обеспечивает постоянный ток нагрузки, даже несмотря на изменения и отклонения в сопротивлении нагрузки. Это используется, когда в цепи требуется постоянный ток без колебаний.

Зачем светодиодам постоянный ток?

 Напряжение, (В) = (электрическая потенциальная энергия / электрические заряды) (единица-вольт) 

 Напряжение, (В) = (Ток * Сопротивление) (Единица-Вольт) 

 Напряжение, (В) = (Ток * Сопротивление) = (I * R) (Единица-Вольт) 

 Полное напряжение, (В) = (V1 + V2 + V3 + V4 + ........ + Vn) (Единица-вольт) 

 Возможная разница = (энергия или работа / заряд) (единица - джоуль / столбец или вольт)