Den indre modstand af strømforsyningen. Modstand - formlen

Den elektriske strøm i lederen sker under indflydelse af et elektrisk felt årsager ladede partikler, der kommer løs i kørselsretningen. Oprettelse af en partikel strøm - et alvorligt problem. At opbygge en enhed, der vil fastholde forskellen mellem potentialerne i marken i samme tilstand i lang tid - en opgave, der viste sig magt menneskeheden indtil udgangen af det XVIII århundrede.

De første forsøg

De første forsøg på at "spare på strømmen" at fremme sin forskning og anvendelse blev foretaget i Holland. Tyske Ewald Jurgen von Kleist og hollænderen Pieter van Musschenbroek som har ledet deres forskning i byen Leiden, skabte verdens første kondensator, senere kaldet "leydnerflaske".

Ophobning af elektrisk ladning er allerede fastslået ved mekanisk friktion. Brug udledning gennem kunne dirigenten for en bestemt, temmelig korte, tidsinterval.

Den sejr menneskelig intelligens på en sådan flygtig substans, såsom elektricitet, var revolutionerende.

Desværre udledning (elektrisk strøm produceret kondensator) varede så kort, at skabe jævnstrøm ikke kunne. Desuden spændingen afgivet kondensatoren aftager gradvist, hvilket ikke efterlader nogen mulighed for at modtage kontinuerlig strøm.

Vi var nødt til at finde en anden måde.

Den første kilde

Italiensk Galvani eksperimenter på studiet af "dyr elektricitet" var en original forsøg på at finde en naturlig kilde til magt i naturen. Hængende ben af tilberedt frog på metal kroge jern rist, gjorde han opmærksom på den karakteristiske reaktion af nerveenderne.

Men konklusionerne Galvani modbevist anden italiensk - Alessandro Volta. Fascineret af muligheden for at generere elektricitet fra animalske organismer, det gennemført en række forsøg med frøer. Men konklusionen var den modsatte af hans tidligere hypoteser.

Volt bemærkes, at en levende organisme er kun en indikator for elektrisk udladning. Når den aktuelle ben muskler kontrakt, der angiver den potentielle forskel. Kilden til det elektriske felt vendte uens metal kontakt. Jo længere de er fra hinanden i en række kemiske elementer, jo større effekt.

Pladerne i uens metaller lagt papir imprægneret med elektrolytopløsningen, hvilket skaber en lang periode, der kræves spændingsforskel. Og selv om det var lav (1,1 V), men den elektriske strøm kan studeres i lang tid. Det vigtigste er, at spændingen blev holdt konstant, så længe.

Hvad sker der

Hvorfor i kilderne, kaldet "elektrokemiske celler", kaldet denne effekt?

To metal elektroder anbragt i isolatoren, spille forskellige roller. Man leverer elektroner, den anden modtager dem. Proces redoxreaktion fører til et overskud af elektroner i den ene elektrode, som kaldes en negativ pol, og den anden fejl, betegnet som en positiv kilde terminal.

I de mest simple galvanisk celle oxidationsreaktioner sted ved en elektrode, genoprettende - på den anden. Elektronerne ankommer ved elektroderne fra den ydre del af kredsløbet. Elektrolytten er en leder af strøm inde i ionkilden. modstand force under ledelse af varigheden af processen.

Kobber-zink element

Princippet om driften af elektrokemiske celler af interesse at betragte eksemplet med en kobber-zink galvanisk celle handling som går imod energi zink og kobbersulfat. Denne kilde til kobber plade anbringes i en opløsning af kobbersulfat, er en zink elektrode nedsænket i en zinksulfatopløsning. Opløsningerne blev delt porøse indlæg at undgå blanding, men ikke nødvendigvis rørende.

Hvis kredsløbet er lukket, er overfladelaget af zink oxideret. I processen med interaktion med zinkatomer flydende forvandlet til ioner forekommer i opløsningen. På elektroden, elektroner frigives, hvilket kan deltage i dannelsen strøm.

Komme på kobber elektrode, er elektronerne involveret i reduktionsreaktionen. Fra opløsning på overfladen lag af kobberioner ankommer i helbredelsesprocessen de er konverteret til atomer af kobber deponeret på kobberpladen.

Sammenfatte hvad der sker: processen drift af cellen er ledsaget af overgangen elektron reduktionsmiddel til oxidant af den ydre del af kæden. Reaktioner opstår ved de to elektroder. Inde kilde strømmer ionstrøm.

kompleksitet brug

I princippet kan enhver af de mulige redoxreaktioner anvendes i batterier. Men de stoffer, der er i stand til at operere i værdipapirer fra tekniske elementer, ikke så meget. Desuden har mange reaktioner kræver dyre materialer omkostninger.

Moderne batterier har en simpel struktur. To elektroder anbringes i en elektrolyt fyldning af beholderen - et batteri sag. Sådanne designelementer forenkle strukturen og reducere prisen på batterierne.

Alle elektrokemiske celle er i stand til at skabe en jævnstrøm.

DC modstand tillader ikke alle ionerne drej samtidigt på elektroderne, så enheden fungerer i lang tid. Kemiske reaktioner producerer ioner vinder termineret element udtømmes.

Den indre modstand af strømforsyningen er vigtigt.

En lille smule modstand

Brugen af elektrisk strøm, ingen tvivl om, har bragt videnskabelige og teknologiske fremskridt til et nyt niveau, gav ham et stort løft. Men styrken af modstanden mod strømmen kommer i vejen for en sådan udvikling.

På den ene side, den elektriske strøm har uvurderlige egenskaber, der anvendes i hjemmet og teknologi, på den anden side - der er en betydelig modstand. Fysik som en videnskab om naturen forsøger at finde en balance, for at harmonisere disse omstændigheder.

nuværende modstand skyldes samspillet af elektrisk ladede partikler med en substans, som de er i bevægelse. Udelukke denne proces under normale temperaturforhold, er det umuligt.

modstand

Den indre modstand aktuelle kilde og modstanden over for eksterne dele af kredsløbet har flere forskellige art, men lige i disse processer er scoring drift ved at flytte ladning.

Selve arbejdet kun afhænger af egenskaberne af kilden og indholdet: kvaliteter af elektroder og elektrolyt, samt kredsløbsenheder eksterne, hvis modstand afhænger af de geometriske parametre og kemiske egenskaber af materialet. For eksempel er modstanden af metaltråden øges med dens længde og falder med udvidelse tværsnitsareal. I løse problemet, hvordan man kan reducere modstanden for Fysik anbefaler brug af specialiserede materialer.

nuværende job

I overensstemmelse med lovgivningen i Joule i ledere tildelte mængde varme er proportional med modstanden. Hvis mængden af varme Q betegner _ext. , Den nuværende styrke jeg, en udløbstid t, får vi:

• Q _ext. = ^{I2 ·} r · t,

hvor r - indre modstand strømforsyningen.

I hele kredsløbet herunder både interne og eksterne komponenter er den totale mængde varme fremhævet, hvis formel er:

• Q _total = I ^{2 ·} r · t + ^{I2 ·} R · t = ^{I2 ·} (R + R) · t,

Det er kendt, som anført i fysik modstand: eksterne kredsløb (alle elementer undtagen kilden) har en modstand på R.

Ohms lov for hele kæden

Overvej, at det meste af arbejdet i udefrakommende kræfter gør den aktuelle kilde. Dens størrelse er lig med produktet af afgiften bæres af feltet, og elektromotorisk kraft kilde:

• q · E = I ² · (R + R) · t.

indse, at afgiften er lig med produktet af strømstyrken på tidspunktet for dens opståen, har vi:

• E = I · (r + R).

I overensstemmelse med årsag og virkning relationer Ohms lov er givet ved:

• I = E: (r + R).

Strømstyrken i det lukkede kredsløb EMF er direkte proportional med strømkilden og omvendt proportional med det samlede (totale) kredsløb modstand.

Baseret på dette mønster, er det muligt at bestemme den indre modstand og strømkilden.

Den kapacitans udladningskilden

De vigtigste karakteristika kilder og kan indbefatte afledningsevne. Den maksimale mængde elektricitet opnået ved drift under visse betingelser, afhængigt af afladestrømmen.

I det ideelle tilfælde, når visse tilnærmelser udføres, afladekapaciteten kan betragtes som konstant.

For eksempel er den standard batteri er 1,5 V spændingsforskel har en udledning kapacitet på 0,5 Ah. Hvis udladestrømmen er 100 mA, så det betjenes i 5 timer.

Metoder til opladning af batterier

Drift af batteriet fører til deres udledning. Recovery batteri opladning små elementer udføres med en strøm, hvis effekt er mindre end en tiendedel af kilden beholderen.

Følgende opladning metoder:

• anvendelsen af en konstant strøm i et forudbestemt tidsrum (ca. 16 timer 0,1 aktuelle batterikapacitet);
• sænke ladestrømmen til en forudbestemt værdi potentialforskellen;
• Brug asymmetriske strømme;
• successiv anvendelse af korte impulser af opladning og afladning, hvor den første er større end den anden.

praktisk arbejde

Foreslået opgave: bestemme den indre modstand af kilden nuværende og EMF.

For dens gennemførelse skal reserveres af den aktuelle kilde, et amperemeter, voltmeter, slide rheostat, et centralt sæt af ledere.

Anvendelse Ohms lov for et lukket kredsløb vil bestemme den indre modstand i strømkilden. For at gøre dette, skal du kende den EMF værdien af den rheostat modstand.

Beregnet aktuel modstand formel i den ydre del af kæden kan bestemmes ud fra Ohms lov for underkredsløb:

• I = U: R,

hvor I - strøm i den ydre kredsløb, måles ved et amperemeter; U - spænding på ydre modstand.

At forbedre nøjagtigheden af målinger foretaget af mindst 5 gange. Hvad gør den? Den målte under forsøget spænding, modstand, strøm (mere præcist, strøm) anvendes i det følgende.

For at bestemme den elektromotoriske kraft strømkilde, skal du bruge det faktum, at spændingen over dens terminaler, når åben vene næsten lig med EMF.

Sætte en kæde af serieforbundne batterier, modstande, amperemeter nøgle. Terminalerne af den aktuelle kilde tilslutte et voltmeter. Afbrydelse switch, fjerne sit vidnesbyrd.

Den indre modstand, hvilken formel er afledt af Ohms lov for det samlede kredsløb, definere matematiske beregninger:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Målinger viser, at den indre modstand er betydeligt mindre end den ydre.

Den praktiske funktion af batteriet og batteriet har en bred anvendelse. Ubestridelig økologiske sikkerhed af elektriske motorer kan ikke være nogen tvivl om, men at skabe en rummelig batteri, ergonomisk - problemet med moderne fysik. Dens beslutning vil føre til en ny runde af udviklingen af bilindustrien teknologi.

Kompakt, let, batterier med høj kapacitet også er afgørende i mobile elektroniske enheder. forsyning af energi, der bruges i dem er direkte forbundet med driften af produktet.