Bestem den indre modstand af emk energikilden. Måling af emk og intern modstand af en strømkilde

En kilde er en enhed, der omdanner mekanisk, kemisk, termisk og nogle andre former for energi til elektrisk energi. Kilden er med andre ord et aktivt netværkselement designet til at generere elektricitet. Forskellige typer De tilgængelige kilder i det elektriske netværk er spændingskilder og strømkilder. Disse to begreber inden for elektronik er forskellige fra hinanden.

Konstant spændingskilde

En spændingskilde er en enhed med to poler, dens spænding er konstant til enhver tid, og strømmen, der passerer gennem den, har ingen effekt. En sådan kilde vil være ideel med nul intern modstand. I praktiske forhold det kan ikke modtages.

Et overskud af elektroner akkumuleres ved den negative pol af spændingskilden, og en mangel på elektroner ved den positive pol. Polernes tilstande opretholdes af processer i kilden.

Batterier

Batterier lagrer kemisk energi internt og er i stand til at omdanne den til elektrisk energi. Batterierne kan ikke genoplades, hvilket er deres ulempe.

Batterier

Genopladelige batterier er genopladelige batterier. Ved opladning lagres elektrisk energi internt som kemisk energi. Under losning sker der en kemisk proces i modsatte retning, og elektrisk energi frigives.

Eksempler:

Bly-syre batteri celle. Den er lavet af blyelektroder og elektrolytisk væske i form af svovlsyre fortyndet med destilleret vand. Spændingen pr. celle er omkring 2 V. I bilbatterier er seks celler normalt forbundet i et seriekredsløb, og den resulterende spænding ved udgangsterminalerne er 12 V;

Nikkel-cadmium-batterier, cellespænding – 1,2 V.

Vigtig! For små strømme kan batterier og akkumulatorer betragtes som en god tilnærmelse af ideelle spændingskilder.

AC spændingskilde

El produceres kl elværk ved hjælp af generatorer og efter spændingsregulering er overført til forbrugeren. Vekselspændingen på 220 V hjemmenetværket i strømforsyningerne til forskellige elektroniske enheder konverteres nemt til en lavere værdi, når der bruges transformere.

Nuværende kilde

Analogt, hvordan en ideel spændingskilde skaber konstant tryk ved udgangen er strømkildens opgave at producere en konstant strømværdi, der automatisk styrer den nødvendige spænding. Eksempler er strømtransformatorer (sekundærvikling), fotoceller, kollektorstrømme af transistorer.

Beregning af spændingskildens indre modstand

Reelle spændingskilder har deres egen elektriske modstand, som kaldes "intern modstand". Belastningen forbundet til kildeterminalerne er betegnet som "ekstern modstand" - R.

Et batteri af batterier genererer EMF:

ε = E/Q, hvor:

E – energi (J);
Q – ladning (C).

Den samlede emk for en battericelle er dens åbne kredsløbsspænding, når der ikke er nogen belastning. Det kan kontrolleres med god nøjagtighed ved hjælp af et digitalt multimeter. Potentialforskellen målt ved batteriets udgangsterminaler, når det er forbundet med en belastningsmodstand, vil være mindre end dets spænding, når kredsløbet er åbent, på grund af strømstrømmen gennem den eksterne belastning og gennem kildens indre modstand, dette fører til spredning af energi i det som termisk stråling.

Den interne modstand i et kemisk batteri er mellem en brøkdel af en ohm og et par ohm og skyldes hovedsageligt modstanden af de elektrolytiske materialer, der anvendes ved fremstillingen af batteriet.

Hvis en modstand med modstand R er forbundet til et batteri, er strømmen i kredsløbet I = ε/(R + r).

Intern modstand er ikke en konstant værdi. Det er påvirket af typen af batteri (alkalisk, bly-syre osv.), og ændrer sig afhængigt af belastningsværdi, temperatur og brugstid for batteriet. For eksempel med engangsbatterier stiger den interne modstand under brug, og spændingen falder derfor, indtil den når en tilstand, der er uegnet til videre brug.

Hvis kildens emk er en forudbestemt størrelse, bestemmes kildens indre modstand ved at måle strømmen, der strømmer gennem belastningsmodstanden.

Da den indre og ydre modstand i det omtrentlige kredsløb er forbundet i serie, kan du bruge Ohms og Kirchhoffs love til at anvende formlen:

Fra dette udtryk r = ε/I - R.

Eksempel. Et batteri med kendt emf ε = 1,5 V er seriekoblet med en pære. Spændingsfaldet over pæren er 1,2 V. Derfor skaber elementets indre modstand et spændingsfald: 1,5 - 1,2 = 0,3 V. Modstanden af ledningerne i kredsløbet betragtes som ubetydelig, lampens modstand er ikke kendt. Målt strøm, der passerer gennem kredsløbet: I = 0,3 A. Det er nødvendigt at bestemme batteriets indre modstand.

Ifølge Ohms lov er lyspærens modstand R = U/I = 1,2/0,3 = 4 Ohm;
Nu, ifølge formlen til beregning af den indre modstand, r = ε/I - R = 1,5/0,3 - 4 = 1 Ohm.

I tilfælde af kortslutning falder den eksterne modstand til næsten nul. Strømmen kan kun begrænses af kildens lille modstand. Strømmen, der genereres i en sådan situation, er så stærk, at spændingskilden kan blive beskadiget af strømmens termiske påvirkninger, og der er risiko for brand. Risikoen for brand forebygges ved at installere sikringer, for eksempel i bilbatterikredsløb.

Spændingskildens indre modstand – vigtig faktor, når man beslutter sig for, hvordan man overfører den mest effektive strøm til et tilsluttet elektrisk apparat.

Vigtig! Maksimal kraftoverførsel opstår, når kildens indre modstand er lig med belastningens modstand.

Men under denne betingelse, husker man formlen P = I² x R, overføres en identisk mængde energi til belastningen og spredes i selve kilden, og dens effektivitet er kun 50%.

Belastningskrav skal overvejes nøje for at beslutte den bedste brug af kilden. For eksempel skal et bly-syre bilbatteri levere høje strømme ved en relativt lav spænding på 12 V. Dets lave indre modstand gør det muligt.

I nogle tilfælde skal højspændingsstrømforsyninger have ekstrem høj intern modstand for at begrænse kortslutningsstrømmen.

Funktioner af den interne modstand af den nuværende kilde

En ideel strømkilde har uendelig modstand, men for ægte kilder kan man forestille sig en omtrentlig version. Det ækvivalente elektriske kredsløb er en modstand forbundet til kilden parallelt og en ekstern modstand.

Strømudgangen fra strømkilden er fordelt som følger: en del af strømmen løber gennem den højeste indre modstand og gennem den lave belastningsmodstand.

Udgangsstrømmen vil være summen af strømmene i den interne modstand og belastningen Io = In + Iin.

Det viser sig:

In = Iо - Iin = Iо - Un/r.

Dette forhold viser, at når den indre modstand af strømkilden stiger, jo mere falder strømmen over den, og belastningsmodstanden modtager det meste af strømmen. Interessant nok vil spændingen ikke påvirke den aktuelle værdi.

Reel kildeudgangsspænding:

Uout = I x (R x r)/(R + r) = I x R/(1 + R/r). Bedøm denne artikel:

Ved enderne af lederen, og derfor strømmen, er tilstedeværelsen af eksterne kræfter af ikke-elektrisk karakter nødvendig, ved hjælp af hvilken adskillelsen af elektriske ladninger sker.

Af kræfter udefra er enhver kræfter, der virker på elektrisk ladede partikler i et kredsløb, med undtagelse af elektrostatiske (dvs. Coulomb).

Tredjepartskræfter sætter ladede partikler i gang inde i alle strømkilder: i generatorer, kraftværker, galvaniske celler, batterier osv.

Når et kredsløb er lukket, dannes et elektrisk felt i alle ledere i kredsløbet. Inde i strømkilden bevæger ladninger sig under påvirkning af eksterne kræfter mod Coulomb-kræfter (elektroner bevæger sig fra en positivt ladet elektrode til en negativ), og gennem resten af kredsløbet drives de af et elektrisk felt (se figuren ovenfor).

I nuværende kilder sker der en transformation under processen med at adskille ladede partikler forskellige typer energi til elektricitet. Baseret på typen af omdannet energi skelner de følgende typer Elektromotorisk kraft:

- elektrostatisk- i en elektroformaskine, hvor mekanisk energi omdannes til elektrisk energi ved friktion;

- termoelektrisk- i et termoelement - den indre energi af den opvarmede forbindelse af to ledninger lavet af forskellige metaller, bliver til elektrisk;

- solcelleanlæg- i en fotocelle. Her sker omdannelsen af lysenergi til elektrisk energi: når visse stoffer belyses, for eksempel selen, kobber(I)oxid, silicium, observeres et tab af negativ elektrisk ladning;

- kemisk- i galvaniske celler, batterier og andre kilder, hvor kemisk energi omdannes til elektrisk energi.

Elektromotorisk kraft (EMF)— karakteristika ved aktuelle kilder. Begrebet EMF blev introduceret af G. Ohm i 1827 for jævnstrømskredsløb. I 1857 definerede Kirchhoff EMF som værket af eksterne kræfter under overførslen af en enheds elektrisk ladning langs et lukket kredsløb:

ɛ = A st /q,

Hvor ɛ — EMF for den aktuelle kilde, En st- arbejde af eksterne kræfter, q- beløb for overført gebyr.

Elektromotorisk kraft er udtrykt i volt.

Vi kan tale om elektromotorisk kraft i enhver del af kredsløbet. Dette er det specifikke arbejde af eksterne kræfter (arbejde for at flytte en enkelt ladning) ikke gennem hele kredsløbet, men kun i et givet område.

Intern modstand af strømkilden.

Lad der være et simpelt lukket kredsløb bestående af en strømkilde (for eksempel en galvanisk celle, batteri eller generator) og en modstand med en modstand R. Strømmen i et lukket kredsløb er ikke afbrudt nogen steder, derfor eksisterer den også inde i strømkilden. Enhver kilde repræsenterer en vis modstand mod strøm. Det hedder indre modstand af strømkilden og er betegnet ved bogstavet r.

I generatoren r- dette er viklingsmodstanden i en galvanisk celle - modstanden af elektrolytopløsningen og elektroderne.

Således er den nuværende kilde kendetegnet ved værdierne af EMF og intern modstand, som bestemmer dens kvalitet. For eksempel har elektrostatiske maskiner en meget høj EMF (op til titusindvis af volt), men samtidig er deres indre modstand enorm (op til hundredvis af megohm). Derfor er de uegnede til at generere høje strømme. Galvaniske celler har en EMF på kun ca. 1 V, men den indre modstand er også lav (ca. 1 Ohm eller mindre). Dette giver dem mulighed for at opnå strømme målt i ampere.

Laboratoriearbejde nr. 8

Emne: "Bestemmelse af elektromotorisk kraft og indre modstand af en strømkilde».

Mål: lære at bestemme kildens elektromotoriske kraft og indre modstand elektrisk energi.

Udstyr: 1. Laboratorieamperemeter;

2. Kilde til elektrisk energi;

3. Tilslutningsledninger,

4. Sæt af modstande 2 Ohm og 4 Ohm;

5. Enpolet afbryder; nøgle.

Teori.

Forekomsten af en potentialforskel ved polerne af enhver kilde er resultatet af adskillelsen af positive og negative ladninger i den. Denne adskillelse opstår på grund af arbejdet udført af eksterne kræfter.

Kræfter af ikke-elektrisk oprindelse, der virker på gratis ladningsbærere fra strømkilder, kaldes udefrakommende kræfter.

Når elektriske ladninger bevæger sig langs et jævnstrømskredsløb, udfører eksterne kræfter, der virker inde i strømkilderne, arbejde.

Fysisk mængde, lig med forholdet mellem arbejdet A st af ydre kræfter, når en ladning q flyttes inde i en strømkilde til værdien af denne ladning, kaldeskilde elektromotorisk kraft (EMF):

EMF bestemmes af det arbejde, der udføres af eksterne kræfter, når en enkelt positiv ladning flyttes.

Elektromotorisk kraft måles ligesom potentialforskel i volt[I].

At måle EMF kilde, er det nødvendigt tilslutte til ham voltmeter med åbent kredsløb.

Strømkilden er en leder og har altid en vis modstand, så strømmen genererer varme i den. Denne modstand kaldes indre kildemodstand og betegne r.

Hvis kredsløbet er åbent, omdannes ydre kræfters arbejde til den aktuelle kildes potentielle energi. Med et lukket kredsløb dette potentiel energi bruges på arbejde med at flytte ladninger i det eksterne kredsløb med modstand R og i den indre del af kredsløbet med modstand r, dvs. ε = IR + Ir .

Hvis kredsløbet består af en ekstern del med en modstand R og en indre del med en modstand r, så vil kildens emk ifølge loven om energibevarelse være lig med summen af spændingerne på den eksterne og indre sektioner af kredsløbet, fordi når man bevæger sig langs et lukket kredsløb, vender ladningen tilbage til sin oprindelige position, hvor IR– spænding på den eksterne del af kredsløbet, og Ir- spænding på den indre del af kredsløbet.

For en sektion af kredsløbet, der indeholder EMF:

Denne formel udtrykker Ohms lov for et komplet kredsløb : Strømstyrken i et komplet kredsløb er direkte proportional med kildens elektromotoriske kraft og omvendt proportional med summen af modstandene af kredsløbets ydre og indre sektioner.

ε og r kan bestemmes eksperimentelt.

Ofte er kilder til elektrisk energi forbundet sammen for at drive et kredsløb. Tilslutningen af kilder til et batteri kan være seriel eller parallel.

I en serieforbindelse er to tilstødende kilder forbundet med modsatte poler.

Det vil sige, for serieforbindelse af batterier, til "plus" elektrisk diagram tilslut pluspolen på det første batteri. Den positive pol på det andet batteri er forbundet til dets negative pol osv. Den negative terminal på det sidste batteri er forbundet med "minus" af det elektriske kredsløb.

Det resulterende batteri i serieforbindelse har samme kapacitet som et enkelt batteri, og spændingen af et sådant batteri er lig med summen af spændingerne af de batterier, der er inkluderet i det. De der. Hvis batterierne har samme spænding, så er batterispændingen lig med spændingen på et batteri ganget med antallet af batterier i batteriet.

1. Batteriets emk er lig med summen af emk af individuelle kilderε= ε 1 + ε 2 + ε 3

2 . Kildebatteriets samlede modstand er lig med summen af de enkelte kilders interne modstande r batterier = r 1 + r 2 + r 3

Hvis n identiske kilder er forbundet til et batteri, så er batteriets emk ε = nε 1, og batteriets modstand r = nr 1

På parallel forbindelse forbinder alle de positive og alle negative poler af to ellern kilder.

Det vil sige, at med en parallelforbindelse er batterierne forbundet således, at de positive poler på alle batterier er forbundet til et punkt i det elektriske kredsløb ("plus"), og de negative poler på alle batterier er forbundet til et andet punkt i kredsløbet. ("minus").

Forbind kun parallelt kilder Med den samme EMF. Det resulterende batteri i parallelforbindelse har samme spænding som et enkelt batteri, og kapaciteten af et sådant batteri er lig med summen af kapaciteten af de batterier, der er inkluderet i det. De der. hvis batterierne har samme kapacitet, så er batteriets kapacitet lig med kapaciteten af et batteri ganget med antallet af batterier i batteriet.

1. Emk for et batteri af identiske kilder er lig med emk for én kilde.ε= ε 1 = ε 2 = ε 3

2. Batterimodstand er mindre end enkeltkildemodstand r batterier = r 1 /n
3. Strømstyrke i et sådant kredsløb ifølge Ohms lov

Den elektriske energi, der er akkumuleret i et batteri, er lig med summen af energierne af individuelle batterier (produktet af energierne fra individuelle batterier, hvis batterierne er ens), uanset om batterierne er forbundet parallelt eller i serie.

Den interne modstand af batterier fremstillet ved hjælp af samme teknologi er omtrent omvendt proportional med batterikapaciteten. Derfor, da batteriets kapacitet med en parallel forbindelse er lig med summen af kapaciteterne af de batterier, der er inkluderet i det, det vil sige, at det stiger, den indre modstand falder.

Fremskridt.

1. Tegn en tabel:

2. Overvej amperemeterskalaen og bestem værdien af en division.
3. Lav et elektrisk kredsløb i henhold til diagrammet vist i figur 1. Placer kontakten i midterpositionen.

Billede 1.

4. Luk kredsløbet ved at indføre en lavere modstand R 1 1 . Åbn kredsløbet.

5. Luk kredsløbet ved at indføre mere modstand R 2 . Skriv den aktuelle værdi I ned 2 . Åbn kredsløbet.

6. Beregn værdien af den elektriske energikildes emk og indre modstand.

Ohms lov for det komplette kredsløb for hvert tilfælde: Og

Herfra får vi formler til at beregne ε og r:

7. Skriv resultaterne af alle målinger og beregninger ned i en tabel.

8. Træk en konklusion.

9. Besvar sikkerhedsspørgsmålene.

KONTROLSPØRGSMÅL.

1. Udvid den fysiske betydning af begrebet "elektromotorisk kraft af en strømkilde".

2. Bestem modstanden af den eksterne sektion af kredsløbet ved hjælp af resultaterne af de opnåede målinger og Ohms lov for hele kredsløbet.

3. Forklar, hvorfor den indre modstand stiger, når batterier er seriekoblet og falder, når batterier er parallelkoblet sammenlignet med modstand r 0 ét batteri.

4. I hvilket tilfælde indikerer et voltmeter forbundet til generatorens terminaler generatorens EMF, og i hvilket tilfælde er spændingen i enderne af den eksterne sektion af kredsløbet? Kan denne spænding også betragtes som spændingen i enderne af den interne sektion af kredsløbet?

Målemulighed.

Erfaring 1. Modstand R 1 = 2 Ohm, strøm I 1 = 1,3 A.

Modstand R 2 = 4 Ohm, strøm I 2 = 0,7 A.

Målet med arbejdet: Lær at eksperimentelt bestemme emk og indre modstand af en strømkilde.

Instrumenter og udstyr: Kilder til elektrisk energi, amperemeter (op til 2A med division op til 0,1A), voltmeter (konstant op til 3A med division op til 0,3V), magasin (modstand op til 10 Ohm), nøgle, forbindelsesledninger.

TEORI:

For at opretholde strøm i en leder er det nødvendigt, at potentialforskellen (spændingen) ved dens ender forbliver konstant. Til dette bruges en strømkilde. Potentialeforskellen ved dens poler dannes på grund af adskillelsen af ladninger i positive og negative. Arbejdet med at adskille ladninger udføres af eksterne kræfter (ikke af elektrisk oprindelse).

Mængden målt af det arbejde, der udføres af eksterne kræfter, når en enheds positiv elektrisk ladning flyttes inde i en strømkilde, kaldes strømkildens elektromotoriske kraft (EMF) og udtrykkes i volt.

Når kredsløbet er lukket, danner ladningerne adskilt i strømkilden et elektrisk felt, der flytter ladningerne langs det eksterne kredsløb; Inde i strømkilden bevæger ladningerne sig mod feltet under påvirkning af ydre kræfter. Den energi, der er lagret i strømkilden, bruges således på arbejdet med at flytte ladning i et kredsløb med eksterne R- og interne r-modstande.

FREMSKRIDT

1. Saml det elektriske kredsløb som vist i diagrammet.

2. Mål EMF for den elektriske energikilde ved at forbinde den til et voltmeter (kredsløb).

3. Mål strøm- og spændingsfaldet over en given modstand.

№	E	U	jeg	R	r	rcр
1.
2.
3.

4. Beregn den indre modstand ved hjælp af Ohms lov for hele kredsløbet.

5. Udfør forsøg med andre modstande og beregn elementets indre modstand.

6. Beregn gennemsnitsværdien af elementets indre modstand.

7. Skriv resultaterne af alle målinger og beregninger ned i en tabel.

8. Find den absolutte og relative fejl.

9. Træk en konklusion.

KONTROLSPØRGSMÅL

1. Angiv eksistensbetingelserne elektrisk strøm i Explorer.

2. Hvad er kilden til elektrisk energi i elektriske kredsløb?

3. Hvad afhænger spændingen ved terminalerne på den elektriske energikilde af?

LABORATORIEARBEJDE nr. 7

BESTEMMELSE AF ELEKTROKEMISK EKVIVALENT AF KOBBER.

Målet med arbejdet: lær i praksis at beregne den elektrokemiske ækvivalent af kobber.

Udstyr: Vægt, amperemeter, ur. , kilde til elektrisk energi, reostat, nøgle, kobberplader (elektroder), forbindelsesledninger, elektrolytisk bad med kobbersulfatopløsning.

Teori

Den proces, hvorved molekyler af salte, syrer og alkalier, når de er opløst i vand eller andre opløsningsmidler, desintegreres til ladede partikler (ioner), kaldes elektrolytisk dissociation , den resulterende opløsning med positive og negative ioner kaldes en elektrolyt.

Hvis plader (elektroder) forbundet til terminalerne på en strømkilde placeres i en beholder med en elektrolyt (et elektrisk felt skabes i elektrolytten), så vil positive ioner bevæge sig mod katoden, og negative ioner vil bevæge sig mod anoden. Derfor i opløsninger af syrer, salte og baser elektrisk ladning vil bevæge sig sammen med stofpartiklerne. I dette tilfælde forekommer redoxreaktioner ved elektroderne, hvorunder et stof frigives på dem. Processen med at føre elektrisk strøm gennem en elektrolyt, ledsaget af kemiske reaktioner kaldet elektrolyse.

For elektrolyse er Faradays lov gyldig: massen af det frigivne stof på elektroden er direkte proportional med ladningen, der passerer gennem elektrolytten:

hvor k er den elektrokemiske ækvivalent - mængden af stof, der frigives, når 1 C elektricitet passerer gennem elektrolytten. Ved at måle strømstyrken i kredsløbet, dets passagetid og massen af det stof, der frigives ved katoden, kan den elektrokemiske ækvivalent bestemmes (1c er udtrykt i kg/C).

hvor m er massen af kobber frigivet ved katoden; I er strømstyrken i kredsløbet; t er den tid, strømmen passerer gennem kredsløbet.

Saml det elektriske kredsløb i henhold til diagrammet.

1. Vej omhyggeligt en af pladerne, som skal være katoden, (hvis pladen er våd, skal den tørres) med en nøjagtighed på 10 mg og skriv resultatet i tabellen.

2. Indsæt elektroden i elektrolysebadet og opret et elektrisk kredsløb i henhold til diagrammet.

3. Juster strømmen med en reostat, så dens værdi ikke overstiger 1A pr. 50 cm 2 af den nedsænkede del af katodepladen.

4. Luk kredsløbet i 15-20 minutter.

5. Åbn kredsløbet, fjern katodepladen, vask den resterende opløsning af den og tør den under en tørretumbler.

6. Vej den tørrede plade med en nøjagtighed på 10 mg.

7. Skriv strømværdien, tidspunktet for forsøget, stigningen i massen af katodepladen ned i tabellen og bestem den elektrokemiske ækvivalent.

Fejlvurdering.

Relativ fejl:
.

, derfor .

Herefter er resultatet givet som: .

Sammenlign resultatet med tabellen.

Kontrolspørgsmål.

1. Hvad er elektrolytisk dissociation, elektrolyse?

2. Hvor længe vil elektrolyse af kobbersulfat finde sted, hvis begge elektroder er kobber? Er begge elektroder kulstof?

3. Vil elektrolyse gå hurtigere eller langsommere, hvis en af kobberelektroderne udskiftes med zink?

Laboratoriearbejde

« EMF måling og indre modstand af strømkilden"

Disciplinfysik

Lærer A.B. Vinogradov

Nizhny Novgorod

2014

Målet med arbejdet: udvikle evnen til at bestemme EMF og indre modstand af en strømkilde ved hjælp af et amperemeter og voltmeter.

Udstyr: ensretter VU-4M, amperemeter, voltmeter, tilslutningsledninger, elementer af tablet nr. 1: nøgle, modstandR 1 .

Teoretisk Værkets indhold.

Intern modstand af strømkilden.

Når strømmen går igennem lukket kredsløb bevæger elektrisk ladede partikler sig ikke kun inde i lederne, der forbinder strømkildens poler, men også inde i selve strømkilden. Derfor, i et lukket elektrisk kredsløb, skelnes eksterne og interne sektioner af kredsløbet. Ekstern kædesektion udgør hele sættet af ledere, der er forbundet til strømkildens poler. Indvendig kædesektion- Dette er selve den aktuelle kilde. En strømkilde har som enhver anden leder modstand. Således i et elektrisk kredsløb bestående af en strømkilde og ledere med elektrisk modstand R , elektrisk strøm virker ikke kun på den eksterne, men også på den indre del af kredsløbet. For eksempel, når en glødelampe er forbundet til det galvaniske batteri i en lommelygte, opvarmes ikke kun lampens spiral og forsyningsledninger, men også selve batteriet af elektrisk strøm. Strømkildens elektriske modstand kaldes indre modstand. I en elektromagnetisk generator er den indre modstand den elektriske modstand af generatorens viklingstråd. I den indre del af det elektriske kredsløb frigives en mængde varme svarende til

Hvor r- indre modstand af strømkilden.

Den samlede mængde varme, der frigives, når der løber jævnstrøm i et lukket kredsløb, hvis ydre og indre sektioner har samme modstande. R Og r, lige med

. (2)

Ethvert lukket kredsløb kan repræsenteres som to modstande forbundet i serie med ækvivalente modstande R Og r. Derfor er modstanden af det komplette kredsløb lig med summen af de eksterne og interne modstande:
. Da strømstyrken i en serieforbindelse er den samme i alle sektioner af kredsløbet, så passerer den samme mængde strøm gennem kredsløbets eksterne og indre sektioner. Så, ifølge Ohms lov, vil spændingsfaldene på dens eksterne og interne sektioner for en sektion af kredsløbet være henholdsvis ens:

Og
(3)

Elektromotorisk kraft.

Det samlede arbejde udført af de elektrostatiske feltkræfter, når ladninger bevæger sig langs et lukket jævnstrømskredsløb, er nul. Som følge heraf er alt arbejdet med en elektrisk strøm i et lukket elektrisk kredsløb afsluttet på grund af virkningen af eksterne kræfter, der forårsager adskillelse af ladninger inde i kilden og opretholder en konstant spænding ved udgangen af strømkilden. Arbejdsholdning
, udført af eksterne kræfter for at flytte ladningen q langs kæden, til værdien af denne ladning kaldes kildens elektromotoriske kraft(EMF) :

, (4)

Hvor
- overført afgift.

EMF udtrykkes i de samme enheder som spænding eller potentialforskel, dvs. i volt:
.

Ohms lov for et komplet kredsløb.

Hvis der som følge af passage af jævnstrøm i et lukket elektrisk kredsløb kun sker opvarmning af lederne, så er ifølge loven om energibevarelse, det samlede arbejde af den elektriske strøm i det lukkede kredsløb, lig med arbejdet af strømkildens eksterne kræfter, er lig med mængden af frigivet varme i de eksterne og interne sektioner af kredsløbet:

. (5)

Fra udtryk (2), (4) og (5) får vi:

. (6)

Fordi
, At

, (7)

eller

. (8)

Strømstyrken i et elektrisk kredsløb er direkte proportional med den elektromotoriske kraft nuværende kilde og er omvendt proportional med mængden elektrisk modstand ydre og indre dele af kæden. Udtryk (8) kaldes

Ohms lov for et komplet kredsløb.

Fra et fysiksynspunkt udtrykker Ohms lov således loven om energibevarelse for et lukket jævnstrømskredsløb..

Arbejdsordre

Forbereder sig på at udføre jobbet.

Til venstre er et milliammeter, en VU-4M ensretter, et voltmeter og et amperemeter. Tablet nr. 1 er fastgjort til højre (se fig. 3 i ark nr. 9). Bagsiden af etuiet indeholder farvede forbindelsesledninger: den røde ledning bruges til at forbinde VU-4M til "+"-stikket på tabletten; hvid ledning - til tilslutning af VU-4M til "-" stikket; gule ledninger - til tilslutning til tablet-elementer måleinstrumenter; blå - til at forbinde tablet-elementerne sammen. Sektionen lukkes med en foldeplatform. I arbejdsposition er platformen placeret vandret og bruges som arbejdsflade ved samling af forsøgsopstillinger i forsøg.

2. Arbejdsforløb.

Mens du arbejder, vil du lære en metode til at måle en strømkildes grundlæggende karakteristika ved hjælp af Ohms lov for et komplet kredsløb, som relaterer strømstyrken jeg i kredsløbet, EMF af den nuværende kilde , dens indre modstand r og ekstern kredsløbsmodstand R forhold:

. (9)

1 vej.

MED Et diagram over forsøgsopstillingen er vist i figur 1.

Fig.1.

Studer det omhyggeligt. Når kontakt B er åben, lukkes kilden til et voltmeter, hvis modstand er meget større end kildens indre modstand (r << R ). I dette tilfælde er strømmen i kredsløbet så lille, at værdien af spændingsfaldet over kildens indre modstand kan negligeres
, og emk af kilden med en ubetydelig fejl er lig med spændingen ved dens terminaler , som måles af et voltmeter, dvs.

. (10)

Kildens emk bestemmes således af voltmeteraflæsningerne med nøgle B åben.

Hvis kontakt B er lukket, vil voltmeteret vise spændingsfaldet over modstanden R :

. (11)

Så kan vi ud fra lighederne (9), (10) og (11) konstatere det

(12)

Fra formel (12) er det klart, at for at bestemme den indre modstand af en strømkilde, er det nødvendigt, ud over dens EMF, at kende strømstyrken i kredsløbet og spændingen over modstanden R, når kontakten er lukket.

Strømmen i et kredsløb kan måles ved hjælp af et amperemeter. Trådviklet modstand lavet af nichromtråd og har en modstand på 5 ohm.

Saml kredsløbet i henhold til diagrammet vist i figur 3.

Efter at kredsløbet er samlet, skal du løfte hånden og ringe til læreren, så han kan kontrollere den korrekte samling af det elektriske kredsløb. Og hvis kæden er samlet korrekt, så begynd at udføre arbejdet.

Tag voltmeteraflæsninger med nøgle B åben og indtast spændingsværdien i tabel 1. Luk derefter tast B og tag igen voltmeteraflæsninger, men denne gang og amperemeteraflæsninger. Indtast spændings- og strømværdierne i tabel 1.

Beregn den indre modstand af strømkilden.

Tabel 1.

, IN

jeg, A

, IN

r, Ohm

Metode 2.

Saml først den eksperimentelle opsætning vist i figur 2.

Ris. 2.

Mål strømmen i kredsløbet ved hjælp af et amperemeter, skriv resultatet i din notesbog. Modstandsværdi = 5 Ohm. Alle data er indtastet i tabel 2., Ohm

Kontrolspørgsmål:

Udvendige og indvendige sektioner af kæden.

Hvilken modstand kaldes intern? Betegnelse.

Hvad er den samlede modstand?

Definer elektromotorisk kraft (EMF). Betegnelse. Enheder.

Angiv Ohms lov for hele kredsløbet.

Hvis vi ikke kendte modstandsværdierne for de trådviklede modstande, ville det være muligt at bruge den anden metode, og hvad skal der gøres for dette (måske skal vi for eksempel inkludere en enhed i kredsløbet)?

Kunne samle elektriske kredsløb, der anvendes i arbejdet.

Litteratur

Kabardin O.F.. Reference. Materiale: Lærebog. En manual for studerende.-3. udg.-M.: Uddannelse, 1991.-s.:150-151.

Skolebørns håndbog. Fysik / Komp. T. Feshchenko, V. Vozhegova – M.: Filologisk Selskab “SLOVO”, LLC “Firm” “AST Publishing House”, Center for Humaniora ved det journalistiske fakultet ved Moskva State University. M. V. Lomonosova, 1998. - s.: 124.500-501.

Samoilenko P.I.. Fysik (for ikke-tekniske specialer): Lærebog. til almen uddannelse institutioner Prof. Uddannelse / P. I. Samoilenko, A. V. Sergeev - 2. udg., St.-M.: Publishing Center "Academy", 2003, s.: 181-182.