Apakah rintangan dalaman

Katakan terdapat litar tertutup elektrik ringkas yang merangkumi sumber arus, contohnya penjana, sel galvanik atau bateri, dan perintang rintangan R. Oleh kerana arus dalam litar tidak terganggu di mana-mana, ia juga mengalir di dalam sumber.

Dalam keadaan sedemikian, kita boleh mengatakan bahawa setiap sumber mempunyai beberapa rintangan dalaman yang menghalang arus daripada mengalir. Rintangan dalaman ini mencirikan sumber semasa dan dilambangkan dengan huruf r. Untuk sel galvanik atau bateri, rintangan dalaman ialah rintangan larutan elektrolit dan elektrod, untuk penjana - rintangan belitan stator, dsb.

Oleh itu, sumber semasa dicirikan oleh kedua-dua magnitud EMF dan nilai rintangan dalamannya sendiri r — kedua-dua ciri menunjukkan kualiti sumber.

Penjana elektrostatik voltan tinggi (seperti penjana Van de Graaf atau penjana Wimshurst) contohnya, menampilkan EMF besar yang diukur dalam berjuta-juta volt, manakala rintangan dalamannya diukur dalam ratusan megohm, jadi ia tidak sesuai untuk mendapatkan arus tinggi.

Sebaliknya, sel galvanik (seperti bateri) mempunyai EMF pada urutan 1 volt, walaupun rintangan dalamannya adalah dari susunan pecahan atau paling banyak sepuluh ohm, dan oleh itu arus unit dan puluhan ampere boleh diperolehi. daripada sel galvanik.

Rajah ini menunjukkan sumber sebenar dengan beban bersambung. Mereka ditakrifkan di sini sumber EMF, rintangan dalamannya serta rintangan beban. mengikut Hukum Ohm untuk litar tertutup, arus dalam litar ini akan sama dengan:

Oleh kerana bahagian litar luaran adalah homogen, maka dari hukum Ohm voltan merentasi beban boleh didapati:

Menyatakan rintangan beban daripada persamaan pertama dan menggantikan nilainya ke dalam persamaan kedua, kita memperoleh pergantungan voltan dalam beban pada arus dalam litar tertutup:

Dalam gelung tertutup, EMF adalah sama dengan jumlah penurunan voltan pada elemen litar luaran dan pada rintangan dalaman sumber itu sendiri. Kebergantungan voltan beban pada arus beban adalah idealnya linear.

Graf menunjukkan ini, tetapi data eksperimen untuk perintang sebenar (bersilang berhampiran graf) sentiasa berbeza daripada yang ideal:

Eksperimen dan logik menunjukkan bahawa pada arus beban sifar voltan litar luaran adalah sama dengan KWSP punca dan pada voltan beban sifar arus litar adalah arus litar pintas… Sifat litar sebenar ini membantu mencari EMF dan rintangan dalaman sumber sebenar secara eksperimen.

Pengesanan eksperimen rintangan dalaman

Untuk menentukan secara eksperimen ciri-ciri ini, graf pergantungan voltan dalam beban pada magnitud arus dibina, selepas itu ia diekstrapolasi ke titik persilangan dengan paksi.

Pada titik persilangan graf dengan tulang belakang voltan ialah nilai emf punca, dan pada titik persilangan dengan paksi semasa ialah nilai arus litar pintas. Akibatnya, rintangan dalaman didapati oleh formula:

Kuasa berguna yang dibangunkan oleh sumber diagihkan merentasi beban. Graf pergantungan kuasa ini pada rintangan beban ditunjukkan dalam rajah. Lengkung ini bermula dari persilangan paksi koordinat pada titik sifar, kemudian naik ke nilai kuasa maksimum, kemudian jatuh ke sifar dengan rintangan beban sama dengan infiniti.

Untuk mencari rintangan beban maksimum di mana kuasa maksimum teori akan dibangunkan dengan sumber tertentu, terbitan formula kuasa berkenaan dengan R diambil dan ditetapkan kepada sifar. Kuasa maksimum akan dibangunkan apabila rintangan litar luaran adalah sama dengan rintangan sumber dalaman:

Peruntukan kuasa maksimum pada R = r ini membolehkan anda mencari secara eksperimen rintangan dalaman sumber dengan memplot kuasa yang dilepaskan pada beban berbanding nilai rintangan beban.Mencari rintangan beban sebenar dan bukannya teori yang memberikan kuasa maksimum menentukan rintangan dalaman sebenar bekalan kuasa.

Kecekapan sumber semasa menunjukkan nisbah kuasa maksimum yang diagihkan kepada beban kepada jumlah kuasa yang sedang dibangunkan

Adalah jelas bahawa jika sumber membangunkan kuasa sedemikian sehingga kuasa maksimum yang mungkin untuk sumber tertentu diperolehi pada beban, maka kecekapan sumber akan sama dengan 50%.