EMF dhe tension. Rezistenca e brendshme e furnizimit me energji elektrike.
Program arsimor pra program edukativ!
Ligji i Ohmit. Kjo është ajo që dua të them.
Ne kemi folur tashmë për ligjin e Ohm-it. Le të flasim përsëri - nga një kënd pak më ndryshe. Pa hyrë në detaje fizike dhe duke folur në gjuhën e thjeshtë të maces, ligji i Ohmit thotë: aq më shumë emf. (forca elektromotore), sa më e madhe të jetë rryma, aq më e madhe është rezistenca, aq më e vogël është rryma.
Duke e përkthyer këtë magji në gjuhën e formulave të thata, marrim:
I = E/R
ku: I - forca aktuale, E - EDS. - forca elektromotore R - rezistenca
Rryma matet në amper, emf. - në volt, dhe rezistenca mban emrin krenar të shokut Ohm. - kjo është një karakteristikë e një gjeneratori ideal, rezistenca e brendshme e të cilit konsiderohet të jetë pafundësisht e vogël. Në jetën reale, kjo ndodh rrallë, kështu që ligji i Ohm për një qark seri (më i njohur për ne) hyn në fuqi:
I = U / R
ku: U është tensioni i burimit direkt në terminalet e tij.
Le të hedhim një vështrim në një shembull të thjeshtë.
Le të imagjinojmë një bateri të zakonshme në formën e një burimi emf. dhe një rezistencë e lidhur në seri me të, e cila do të personifikojë rezistencën e brendshme të baterisë. Ne lidhim një voltmetër paralelisht me baterinë. Rezistenca e tij e hyrjes është shumë më e madhe se rezistenca e brendshme e baterisë, por jo pafundësisht e madhe - domethënë, rryma do të rrjedhë përmes saj. Vlera e tensionit e treguar nga voltmetri do të jetë më e vogël se vlera emf. vetëm nga sasia e rënies së tensionit në rezistencën e brendshme imagjinare në një rrymë të caktuar, por, megjithatë, është kjo vlerë që merret si tension i baterisë.
Në këtë rast, formula për stresin përfundimtar do të jetë si më poshtë:
U (baht) = E-U (int)
Meqenëse me kalimin e kohës rritet rezistenca e brendshme e të gjitha baterive, rritet edhe rënia e tensionit në rezistencën e brendshme. Në këtë rast, voltazhi në terminalet e baterisë zvogëlohet. Mjau!
E zgjidhi!
Çfarë ndodh nëse lidhni një ampermetër me baterinë në vend të një voltmetri? Meqenëse rezistenca e brendshme e ampermetrit tenton në zero, ne në fakt do të matim rrymën që rrjedh nëpër rezistencën e brendshme të baterisë. Meqenëse rezistenca e brendshme e burimit është shumë e vogël, rryma e matur në këtë rast mund të arrijë disa amper.
Sidoqoftë, duhet të theksohet se rezistenca e brendshme e burimit është i njëjti element qarku si të gjithë të tjerët. Prandaj, me një rritje të rrymës së ngarkesës, rënia e tensionit në rezistencën e brendshme gjithashtu do të rritet, gjë që çon në një ulje të tensionit në të gjithë ngarkesën. Ose si ne, macet e radios, na pëlqen të shprehemi - në një tërheqje.
Në mënyrë që ndryshimi i ngarkesës të ndikojë sa më pak në tensionin e daljes së burimit, rezistenca e brendshme e tij përpiqet të minimizohet.
Ju mund të zgjidhni elementët e qarkut të serisë në mënyrë që në cilindo prej tyre të merrni një tension të reduktuar, në krahasim me origjinalin, sa herë të doni.
Në epokën e energjisë elektrike, me siguri, nuk ka një person të tillë që nuk do të dinte për ekzistencën e rrymës elektrike. Por pak njerëz mbajnë mend nga kursi i fizikës shkollore më shumë se emri i sasive: forca aktuale, tensioni, rezistenca, ligji i Ohm-it. Dhe vetëm pak kujtojnë se cili është kuptimi i këtyre fjalëve.
Në këtë artikull, ne do të diskutojmë se si shfaqet një rrymë elektrike, si transmetohet përmes një qarku dhe si të përdoret kjo sasi në llogaritjet. Por, para se të kalojmë në pjesën kryesore, le t'i drejtohemi historisë së zbulimit të rrymës elektrike dhe burimeve të saj, si dhe përcaktimit se çfarë është forca elektromotore.
Histori
Energjia elektrike si burim energjie është njohur që nga kohërat e lashta, sepse vetë natyra e gjeneron atë në vëllime të mëdha. Një shembull kryesor është rrufeja ose një rreze elektrike. Përkundër kësaj afërsie me njeriun, ishte e mundur të frenohej kjo energji vetëm në mesin e shekullit të shtatëmbëdhjetë: Otto von Guericke, burgomaster nga Magdeburgu, krijoi një makinë që mund të gjeneronte një ngarkesë elektrostatike. Në mesin e shekullit të tetëmbëdhjetë, një shkencëtar holandez Peter von Muschenbruck krijon kondensatorin e parë elektrik në botë, i quajtur Banka Leiden sipas universitetit ku ai punoi.
Ndoshta, numërimi mbrapsht i epokës së zbulimeve reale kushtuar elektricitetit, është zakon të fillohet me veprat e Luigi Galvani dhe Alessandro Volta, të cilët studionin përkatësisht rrymat elektrike në muskuj dhe shfaqjen e rrymës në të ashtuquajturat qeliza galvanike. Hulumtimet e mëtejshme na hapën sytë për lidhjen midis elektricitetit dhe magnetizmit, si dhe për disa fenomene shumë të dobishme (si induksioni elektromagnetik), pa të cilat është e pamundur të imagjinohet jeta jonë sot.
Por ne nuk do të thellohemi në fenomenet magnetike dhe do të ndalemi vetëm në ato elektrike. Pra, le të hedhim një vështrim se si shfaqet elektriciteti në qelizat galvanike dhe për çfarë bëhet fjalë.
Çfarë është një qelizë galvanike?
Mund të themi se prodhon energji elektrike për shkak të reaksioneve kimike që ndodhin midis përbërësve të tij. Qeliza më e thjeshtë galvanike u shpik nga Alessandro Volta dhe u emërua pas tij me një shtyllë voltaike. Ai përbëhet nga disa shtresa, të alternuara me njëra-tjetrën: një pllakë bakri, një copë litari përcjellëse (në modelin e shtëpisë, përdoret leshi pambuku i njomur me ujë të kripur) dhe një pllakë zinku.
Çfarë reagimesh po ndodhin tek ai?
Le të hedhim një vështrim më të afërt në proceset që na lejojnë të marrim energji elektrike duke përdorur një qelizë galvanike. Ekzistojnë vetëm dy transformime të tilla: oksidimi dhe reduktimi. Kur një element, një agjent reduktues, oksidohet, ai lëshon elektrone në një element tjetër - një agjent oksidues. Nga ana tjetër, oksiduesi reduktohet duke pranuar elektrone. Kështu, ndodh lëvizja e grimcave të ngarkuara nga një pllakë në tjetrën, dhe kjo, siç e dini, quhet rrymë elektrike.
Tani le të kalojmë pa probleme në temën kryesore të këtij artikulli - EMF e burimit aktual. Dhe së pari, le të shqyrtojmë se çfarë është kjo forcë elektromotore (EMF).
Çfarë është EMF?
Kjo vlerë mund të përfaqësohet si puna e forcave (domethënë "puna") e kryer kur ngarkesa lëviz përgjatë një qarku elektrik të mbyllur. Shumë shpesh bëjnë edhe sqarime se tarifa duhet të jetë domosdoshmërisht pozitive dhe e vetme. Dhe kjo është një shtesë e rëndësishme, pasi vetëm në këto kushte forca elektromotore mund të konsiderohet një sasi e saktë e matshme. Nga rruga, ajo matet në të njëjtat njësi si tensioni: në volt (V).
EMF i burimit aktual
Siç e dini, çdo akumulator ose bateri ka vlerën e vet të rezistencës që ata janë në gjendje të japin. Kjo vlerë, EMF e burimit aktual, tregon se çfarë pune është bërë nga forcat e jashtme për të lëvizur ngarkesën përgjatë qarkut në të cilin është përfshirë bateria ose akumulatori.
Vlen gjithashtu të sqarohet se çfarë lloj rryme prodhon burimi: konstante, alternative ose pulsuese. Qelizat galvanike, duke përfshirë akumulatorët dhe bateritë, prodhojnë gjithmonë vetëm rrymë elektrike konstante. EMF i burimit aktual në këtë rast do të jetë i barabartë në madhësi me tensionin e daljes në kontaktet e burimit.
Tani është koha për të kuptuar pse një vlerë e tillë si EMF nevojitet në përgjithësi, si ta përdorim atë kur llogaritni vlerat e tjera të qarkut elektrik.
Formula EMF
Ne kemi zbuluar tashmë se EMF i burimit aktual është i barabartë me punën e forcave të jashtme për të lëvizur ngarkesën. Për qartësi më të madhe, vendosëm të shkruajmë formulën për këtë vlerë: E = A forcat e jashtme / q, ku A është puna dhe q është ngarkesa me të cilën është kryer puna. Ju lutemi vini re se tarifa totale është marrë, jo një e vetme. Kjo bëhet sepse marrim parasysh punën e forcave për të lëvizur të gjitha ngarkesat në përcjellës. Dhe ky raport i punës ndaj ngarkimit do të jetë gjithmonë konstant për një burim të caktuar, pasi pavarësisht se sa grimca të ngarkuara merrni, sasia specifike e punës për secilën prej tyre do të jetë e njëjtë.
Siç mund ta shihni, formula për forcën elektromotore nuk është aq e ndërlikuar dhe përbëhet nga vetëm dy sasi. Është koha për të kaluar në një nga pyetjet kryesore që dalin nga ky artikull.
Pse keni nevojë për EMF?
Tashmë është thënë se EMF dhe voltazhi janë, në fakt, të njëjtat sasi. Nëse i dimë vlerat e EMF dhe rezistencën e brendshme të burimit aktual, atëherë do të jetë e lehtë t'i zëvendësojmë ato në ligjin e Ohm për një qark të plotë, i cili duket si ky: I = e / (R + r), ku I është forca aktuale, e është EMF, R është rezistenca e qarkut, r është rezistenca e brendshme e burimit aktual. Nga këtu mund të gjejmë dy karakteristika të qarkut: I dhe R. Duhet të theksohet se të gjitha këto argumente dhe formula janë të vlefshme vetëm për një qark të rrymës së vazhduar. Në rastin e një ndryshoreje, formulat do të jenë krejtësisht të ndryshme, pasi ajo u bindet ligjeve të veta osciluese.
Por ende mbetet e paqartë se çfarë aplikimi ka EMF e burimit aktual. Në një zinxhir, si rregull, ka shumë elementë që kryejnë funksionin e tyre. Në çdo telefon ka një tabelë, e cila gjithashtu nuk është asgjë më shumë se një qark elektrik. Dhe çdo qark i tillë kërkon një burim aktual për të punuar. Dhe është shumë e rëndësishme që EMF e tij të jetë e përshtatshme për sa i përket parametrave për të gjithë elementët e qarkut. Përndryshe, qarku ose do të ndalojë së punuari ose do të digjet për shkak të tensionit të lartë brenda tij.
konkluzioni
Ne mendojmë se ky artikull ishte i dobishëm për shumë njerëz. Në të vërtetë, në botën moderne është shumë e rëndësishme të dimë sa më shumë që të jetë e mundur për atë që na rrethon. Përfshirja e njohurive thelbësore për natyrën e rrymës elektrike dhe sjelljen e saj brenda qarqeve. Dhe nëse mendoni se një gjë e tillë si një qark elektrik përdoret vetëm në laboratorë dhe jeni larg kësaj, atëherë gaboheni shumë: të gjitha pajisjet që konsumojnë energji elektrike në fakt përbëhen nga qarqe. Dhe secila prej tyre ka burimin e vet të rrymës që krijon një EMF.
8.5. Efekti termik i rrymës
8.5.1. Fuqia e burimit aktual
Fuqia e dukshme e burimit aktual:
P e plotë = P e dobishme + P humbje,
ku P e dobishme - fuqi e dobishme, P e dobishme = I 2 R; Humbjet P - humbjet e fuqisë, P humbjet = I 2 r; I është rryma në qark; R - rezistenca e ngarkesës (qarku i jashtëm); r është rezistenca e brendshme e burimit aktual.
Fuqia e dukshme mund të llogaritet duke përdorur një nga tre formulat:
P e plotë = I 2 (R + r), P e plotë = ℰ 2 R + r, P e plotë = I ℰ,
ku ℰ është forca elektromotore (EMF) e burimit aktual.
Fuqia netoështë fuqia që lirohet në qarkun e jashtëm, d.m.th. në ngarkesë (rezistencë), dhe mund të përdoret për disa qëllime.
Fuqia neto mund të llogaritet duke përdorur një nga tre formulat:
P i dobishëm = I 2 R, P i dobishëm = U 2 R, P i dobishëm = IU,
ku I është rryma në qark; U është voltazhi në terminalet (kapsat) e burimit aktual; R - rezistenca e ngarkesës (qarku i jashtëm).
Shpërndarja e energjisë është fuqia që lëshohet në burimin aktual, d.m.th. në zinxhirin e brendshëm dhe shpenzohet në proceset që ndodhin në vetë burimin; për ndonjë qëllim tjetër, humbja e energjisë nuk mund të përdoret.
Humbja e energjisë zakonisht llogaritet duke përdorur formulën
Humbjet P = I 2 r,
ku I është rryma në qark; r është rezistenca e brendshme e burimit aktual.
Në rast të një qarku të shkurtër, fuqia neto shkon në zero
P e dobishme = 0,
meqenëse nuk ka rezistencë ndaj ngarkesës në rast të një qarku të shkurtër: R = 0.
Fuqia e dukshme në një qark të shkurtër të burimit përkon me humbjen e energjisë dhe llogaritet me formulën
P e plotë = ℰ 2 r,
ku ℰ është forca elektromotore (EMF) e burimit aktual; r është rezistenca e brendshme e burimit aktual.
Fuqia e dobishme ka vlera maksimale në rastin kur rezistenca e ngarkesës R është e barabartë me rezistencën e brendshme r të burimit aktual:
R = r.
Fuqia maksimale neto:
P maksimumi i dobishëm = 0,5 P i plotë,
ku P e plotë është fuqia totale e burimit aktual; P e plotë = ℰ 2/2 r.
Formula e qartë për llogaritjen fuqia maksimale neto si në vazhdim:
P maksimumi i dobishëm = ℰ 2 4 r.
Për të thjeshtuar llogaritjet, është e dobishme të mbani parasysh dy pika:
- nëse, me dy rezistenca të ngarkesës R 1 dhe R 2, e njëjta fuqi e dobishme lirohet në qark, atëherë rezistencë e brendshme i burimit aktual r lidhet me rezistencat e treguara me formulë
r = R1 R2;
- nëse fuqia maksimale e dobishme lëshohet në qark, atëherë rryma I * në qark është dy herë më e vogël se rryma e qarkut të shkurtër i:
I * = i 2.
Shembulli 15. Me një qark të shkurtër në një rezistencë prej 5.0 Ohm, bateria e qelizave jep një rrymë prej 2.0 A. Rryma e qarkut të shkurtër të baterisë është 12 A. Llogaritni fuqinë maksimale të dobishme të baterisë.
Zgjidhje . Le të analizojmë gjendjen e problemit.
1. Kur bateria lidhet me rezistencën R 1 = 5.0 Ohm, një rrymë prej I 1 = 2.0 A rrjedh në qark, siç tregohet në fig. a, e përcaktuar nga ligji i Ohm-it për një qark të plotë:
I 1 = ℰ R 1 + r,
ku ℰ është EMF e burimit aktual; r është rezistenca e brendshme e burimit aktual.
2. Kur bateria është në qark të shkurtër, rryma e qarkut të shkurtër rrjedh në qark siç tregohet në fig. b. Rryma e qarkut të shkurtër përcaktohet nga formula
ku i është forca e rrymës së qarkut të shkurtër, i = 12 A.
3. Kur bateria lidhet me rezistencën R 2 = r, një rrymë prej I 2 rrjedh në qark, siç tregohet në fig. në, të përcaktuar nga ligji i Ohm-it për një qark të plotë:
I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;
në këtë rast, fuqia maksimale e dobishme lëshohet në qark:
P max i dobishëm = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.
Kështu, për të llogaritur fuqinë maksimale të dobishme, është e nevojshme të përcaktohet rezistenca e brendshme e burimit aktual r dhe rrymës I 2.
Për të gjetur forcën aktuale I 2, ne shkruajmë sistemin e ekuacioneve:
i = ℰ r, I 2 = ℰ 2 r)
dhe kryeni ndarjen e ekuacioneve:
i I 2 = 2.
Kjo nënkupton:
I 2 = i 2 = 12 2 = 6.0 A.
Për të gjetur rezistencën e brendshme të burimit r, ne shkruajmë sistemin e ekuacioneve:
I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)
dhe kryeni ndarjen e ekuacioneve:
I 1 i = r R 1 + r.
Kjo nënkupton:
r = I 1 R 1 i - I 1 = 2,0 ⋅ 5,0 12 - 2,0 = 1,0 Ohm.
Le të llogarisim fuqinë maksimale neto:
P maksimumi i dobishëm = I 2 2 r = 6,0 2 ⋅ 1,0 = 36 W.
Kështu, fuqia maksimale e përdorshme e baterisë është 36 W.
Supozoni se ekziston një qark i thjeshtë elektrik i mbyllur që përfshin një burim rryme, për shembull, një gjenerator, qelizë galvanike ose bateri, dhe një rezistencë me rezistencë R. Meqenëse rryma në qark nuk ndërpritet askund, ajo gjithashtu rrjedh brenda burimit.
Në një situatë të tillë, mund të themi se çdo burim ka një rezistencë të brendshme që pengon rrymën. Kjo rezistencë e brendshme karakterizon burimin aktual dhe shënohet me shkronjën r. Për një bateri ose një bateri, rezistenca e brendshme është rezistenca e tretësirës së elektrolitit dhe elektrodave, për një gjenerator - rezistenca e mbështjelljes së statorit, etj.
Kështu, burimi aktual karakterizohet nga madhësia e EMF dhe vlera e rezistencës së tij të brendshme r - të dyja këto karakteristika tregojnë cilësinë e burimit.
Gjeneratorët elektrostatikë të tensionit të lartë (si një gjenerator Van de Graaff ose një gjenerator Wimshurst), për shembull, dallohen nga një EMF i madh i matur në miliona volt, ndërsa rezistenca e tyre e brendshme matet në qindra megohm, prandaj ato nuk janë të përshtatshme për duke marrë rryma të larta.
Qelizat galvanike (të tilla si bateria), përkundrazi, kanë një EMF të rendit 1 volt, megjithëse rezistenca e tyre e brendshme është e rendit të fraksioneve ose maksimumi dhjetë ohmë, dhe për këtë arsye rrymat e njësive dhe dhjetëra amper mund të të merret nga qelizat galvanike.
Ky diagram tregon një burim real me ngarkesë të lidhur. Këtu tregohet, rezistenca e saj e brendshme, si dhe rezistenca e ngarkesës. Sipas rrymës në këtë qark do të jetë e barabartë me:
Meqenëse seksioni i qarkut të jashtëm është homogjen, atëherë nga ligji i Ohm-it mund të gjendet tensioni në të gjithë ngarkesën:
Duke shprehur rezistencën e ngarkesës nga ekuacioni i parë dhe duke zëvendësuar vlerën e saj në ekuacionin e dytë, marrim varësinë e tensionit në të gjithë ngarkesën nga rryma në një qark të mbyllur:
Në një lak të mbyllur, EMF është e barabartë me shumën e rënieve të tensionit në elementët e qarkut të jashtëm dhe në rezistencën e brendshme të vetë burimit. Varësia e tensionit në të gjithë ngarkesën nga rryma e ngarkesës është në rastin ideal linear.
Grafiku e tregon këtë, por të dhënat eksperimentale për një rezistencë të vërtetë (kryqëzimet pranë grafikut) ndryshojnë gjithmonë nga idealja:
Eksperimentet dhe logjika tregojnë se në rrymën e ngarkesës zero, voltazhi në qarkun e jashtëm është i barabartë me EMF-në e burimit, dhe në tensionin e ngarkesës zero, rryma në qark është. Kjo veti e qarqeve reale ndihmon në gjetjen eksperimentale të EMF dhe rezistencës së brendshme të burimeve reale.
Gjetja eksperimentale e rezistencës së brendshme
Për të përcaktuar në mënyrë eksperimentale këto karakteristika, vizatohet grafiku i varësisë së tensionit nëpër ngarkesë nga madhësia e rrymës, pastaj ekstrapolohet në kryqëzimin me akset.
Në pikën e kryqëzimit të grafikut me shtyllën e tensionit, gjendet vlera e EMF-së së burimit, dhe në pikën e kryqëzimit me boshtin aktual është vlera e rrymës së qarkut të shkurtër. Si rezultat, rezistenca e brendshme gjendet me formulën:
Fuqia e dobishme e zhvilluar nga burimi shpërndahet në ngarkesë. Grafiku i varësisë së kësaj fuqie nga rezistenca e ngarkesës është paraqitur në figurë. Kjo kurbë fillon nga kryqëzimi i boshteve të koordinatave në pikën zero, pastaj rritet në vlerën maksimale të fuqisë, pas së cilës zbret në zero me një rezistencë ngarkese të barabartë me pafundësinë.
Për të gjetur rezistencën maksimale të ngarkesës në të cilën fuqia maksimale do të zhvillohet teorikisht me një burim të caktuar, derivati i formulës së fuqisë në R merret dhe barazohet me zero. Fuqia maksimale do të zhvillohet kur rezistenca e qarkut të jashtëm është e barabartë me rezistencën e brendshme të burimit:
Kjo dispozitë për fuqinë maksimale në R = r ju lejon të gjeni eksperimentalisht rezistencën e brendshme të burimit duke vizatuar varësinë e fuqisë së lëshuar në ngarkesë nga vlera e rezistencës së ngarkesës. Pasi të keni gjetur rezistencën reale, jo teorike, të ngarkesës që siguron fuqinë maksimale, përcaktoni rezistencën reale të brendshme të furnizimit me energji elektrike.
Efikasiteti i burimit aktual tregon raportin e fuqisë maksimale të alokuar ndaj ngarkesës me fuqinë totale që po zhvillohet aktualisht
Objektiv: studioni metodën e matjes së EMF dhe rezistencës së brendshme të burimit aktual duke përdorur një ampermetër dhe një voltmetër.
Pajisjet: tabletë metalike, burim rryme, ampermetër, voltmetër, rezistencë, çelës, kapëse, tela lidhës.
Për të matur EMF dhe rezistencën e brendshme të burimit aktual, është mbledhur një qark elektrik, diagrami i të cilit tregohet në Figurën 1.
Një ampermetër, një rezistencë dhe një ndërprerës i lidhur në seri janë të lidhur me burimin aktual. Përveç kësaj, një voltmetër është gjithashtu i lidhur drejtpërdrejt me prizat e daljes së burimit.
EMF matet duke lexuar një voltmetër me një çelës të hapur. Kjo teknikë për përcaktimin e EMF bazohet në një përfundim nga ligji i Ohm-it për një qark të plotë, sipas të cilit, me një rezistencë pafundësisht të madhe të qarkut të jashtëm, voltazhi në terminalet e burimit është i barabartë me EMF-në e tij. (Shih paragrafin "Ligji i Ohm-it për një qark të plotë" në tekstin e Fizikës 10).
Për të përcaktuar rezistencën e brendshme të burimit, çelësi K është i mbyllur. Në këtë rast, në qark mund të dallohen me kusht dy seksione: i jashtëm (ai që lidhet me burimin) dhe i brendshëm (ai që është brenda burimit aktual. ). Meqenëse EMF e burimit është e barabartë me shumën e rënies së tensionit në seksionet e brendshme dhe të jashtme të qarkut:
ε = Ur+ UR, pastajUr = ε -UR (1)
Sipas ligjit të Ohm-it për një seksion të qarkut U r = I · r (2). Duke zëvendësuar barazinë (2) në (1), marrim:
Unë· r = ε - Ur , prej nga r = (ε - UR)/ J
Prandaj, për të zbuluar rezistencën e brendshme të burimit aktual, së pari duhet të përcaktoni EMF-në e tij, pastaj të mbyllni çelësin dhe të matni rënien e tensionit në rezistencën e jashtme, si dhe rrymën në të.
Përparim
1. Përgatitni një tabelë për regjistrimin e rezultateve të matjes dhe llogaritjes:
|
ε , v |
U r , B |
unë, a |
r , Ohm |
Vizatoni në një fletore një qark për matjen e EMF dhe rezistencës së brendshme të burimit.
Pasi të keni kontrolluar qarkun, montoni qarkun elektrik. Hap çelësin.
Matni vlerën EMF të burimit.
Mbyllni çelësin dhe lexoni leximet e ampermetrit dhe voltmetrit.
Llogaritni rezistencën e brendshme të burimit.
Përcaktimi i emf dhe rezistencës së brendshme të një burimi aktual me një metodë grafike
Objektiv: studioni matjet e EMF, rezistencës së brendshme dhe rrymës së qarkut të shkurtër të burimit aktual, bazuar në analizën e grafikut të varësisë së tensionit në daljen e burimit nga rryma në qark.
Pajisjet: qelizë galvanike, ampermetër, voltmetër, rezistencë R 1 , rezistencë e ndryshueshme, çelës, kapëse, pllakë metalike, tela lidhës.
Nga ligji i Ohm-it për një qark të plotë, rrjedh se voltazhi në daljen e burimit aktual varet në proporcion të drejtpërdrejtë me rrymën në qark:
meqenëse I = E / (R + r), atëherë IR + Ir = E, por IR = U, prej nga U + Ir = E ose U = E - Ir (1).
Nëse ndërtoni një grafik të varësisë së U nga I, atëherë nga pikat e tij të kryqëzimit me boshtet e koordinatave mund të përcaktoni E, I K.Z. - forca e rrymës së qarkut të shkurtër (rryma që do të rrjedhë në qarkun e burimit kur rezistenca e jashtme R bëhet e barabartë me zero).
EMF përcaktohet nga pika e kryqëzimit të grafikut me boshtin e stresit. Kjo pikë e grafikut korrespondon me gjendjen e qarkut në të cilin nuk ka rrymë në të dhe, për rrjedhojë, U = E.
Forca e rrymës së qarkut të shkurtër përcaktohet nga pika e kryqëzimit të grafikut me boshtin e rrymave. Në këtë rast, rezistenca e jashtme R = 0 dhe, rrjedhimisht, tensioni në daljen e burimit U = 0.
Rezistenca e brendshme e burimit gjendet nga tangjentja e pjerrësisë së grafikut në lidhje me boshtin aktual. (Krahasoni formulën (1) me një funksion matematikor të formës Y = AX + B dhe mbani mend kuptimin e koeficientit në X).
Përparim
Pasi mësuesi të ketë kontrolluar qarkun, montoni qarkun elektrik. Vendosni rrëshqitësin e rezistencës së ndryshueshme në pozicionin në të cilin rezistenca e qarkut të lidhur me burimin aktual do të jetë maksimale.
Për të regjistruar rezultatet e matjes, përgatitni një tabelë:
Përcaktoni vlerën e rrymës në qark dhe tensionin në terminalet e burimit në vlerën maksimale të rezistencës së rezistencës së ndryshueshme. Futni të dhënat e matjes në tabelë.
Përsëritni matjet e rrymës dhe tensionit disa herë, çdo herë duke ulur vlerën e rezistencës së ndryshueshme në mënyrë që tensioni në terminalet e burimit të ulet me 0,1 V. Ndalo matjen kur rryma në qark arrin 1A.
Paraqitni në grafik pikat e marra në eksperiment. Vendosni tensionin përgjatë boshtit vertikal dhe amperazhin përgjatë boshtit horizontal. Vizatoni një vijë të drejtë përgjatë pikave.
Vazhdoni grafikun deri në kryqëzimin me boshtet e koordinatave dhe përcaktoni vlerat e E dhe, I K.Z.
Matni EMF-në e burimit duke lidhur një voltmetër në terminalet e tij me qarkun e jashtëm të hapur. Krahasoni vlerat EMF të marra nga dy metodat dhe tregoni arsyen e mospërputhjes së mundshme midis rezultateve.
Përcaktoni rezistencën e brendshme të burimit aktual. Për ta bërë këtë, llogaritni tangjenten e pjerrësisë së grafikut të vizatuar në boshtin aktual. Meqenëse tangjentja e këndit në një trekëndësh kënddrejtë është e barabartë me raportin e këmbës së kundërt me këmbën ngjitur, në praktikë kjo mund të bëhet duke gjetur raportin E / I K.Z.
