Den inre resistansen hos strömförsörjningen. Motstånd - formeln

Den elektriska strömmen i ledaren sker under inflytande av ett elektriskt fält orsakar laddade partiklar som kommer lös i färdriktningen. Skapa en partikelström - ett allvarligt problem. Att bygga en enhet som kommer att hålla skillnaden mellan potentialerna fältet i samma tillstånd under en lång tid - en uppgift som visade kraften i mänskligheten fram till slutet av XVIII-talet.

De första försöken

De första försöken att "spara el" för att ytterligare sin forskning och användning gjordes i Nederländerna. Tyska Ewald Jurgen von Kleist och holländaren Pieter van Musschenbroek som genomförde sin forskning i staden Leiden, skapade världens första kondensator, senare kallad "Leyden jar".

Ansamling av elektrisk laddning redan innehas av mekanisk friktion. Använd urladdning genom ledaren kunde under en viss, ganska kort, tidsintervall.

En seger för mänsklig intelligens på en sådan efemära substans, såsom el, var revolutionerande.

Tyvärr urladdnings (elektrisk ström som produceras kondensator) varade så kort att skapa likström inte kunde. Dessutom den spänning som ges av kondensatorn minskar gradvis, vilket lämnar ingen möjlighet att ta emot kontinuerlig ström.

Vi var tvungna att hitta ett annat sätt.

Den första källan

Italienska Galvani experiment på studiet av "animal el" var en ursprunglig försök att hitta en naturlig kraftkälla i naturen. Hängande ben av beredd groda på metallkrokar järn galler, drog han uppmärksamheten på det karakteristiska svaret från nervändarna.

Men slutsatserna Galvani vederlagt annan italiensk - Alessandro Volta. Fascinerad av möjligheten att generera el från djurorganismer genomförde det en serie experiment med grodor. Men slutsatsen var raka motsatsen till hans tidigare hypoteser.

Volt noteras att en levande organism är bara en indikator på elektrisk urladdning. När strömmen ben muskler kontrakt, indikerar potentialskillnad. Källan till det elektriska fältet vände olik metallkontakt. Den längre ifrån varandra de befinner sig i ett antal av kemiska element, desto större effekt.

Plattorna i olika metaller som pappersskivor impregnerade med elektrolytlösningen, vilket skapar en lång tidsperiod som krävs potentialskillnad. Och även om det var låg (1,1 V), men den elektriska strömmen kunde studeras under en lång tid. Huvudsaken är att spänningen hölls konstant så länge.

Vad händer

Varför i källorna, som kallas "elektrokemiska celler", kallas denna effekt?

Två metallelektroder placerade i isolatorn, spela olika roller. Man levererar elektroner, den andra tar emot dem. Process redoxreaktion leder till ett överskott av elektroner vid en elektrod, som kallas en negativ pol, och det andra felet, som betecknas som en positiv källterminal.

I de mest enkla galvanisk cell oxidationsreaktioner inträffar vid en elektrod, reparativ - på den andra. Elektronerna anländer vid elektroderna från den yttre delen av kretsen. Elektrolyten är en ledare av ström inuti jonkällan. motståndskraften ledd av varaktigheten av processen.

Koppar-zink elementet

Principen för drift av elektrokemiska celler av intresse att överväga exempel på ett koppar-zink galvanisk cell åtgärder som går mot energi zink och kopparsulfat. Denna källa till kopparplattan placeras i en lösning av kopparsulfat, är en zinkelektrod nedsänkt i en zinksulfatlösning. Lösningarna delades porösa dynan för att undvika att blanda, men inte nödvändigtvis röra.

Om kretsen är sluten, är ytskiktet av zink oxideras. I processen av interaktion med zinkatomer vätska förvandlas till joner visas i lösningen. På elektroden elektroner frigörs, vilket kan ta del i bildandet strömmen.

Få på kopparelektrod, är elektronerna involverade i reduktionsreaktionen. Från lösning på ytskiktet av kopparjoner anländer i återhämtningsprocessen de omvandlas till atomer av koppar som avsatts på kopparplattan.

Sammanfatta vad som händer: processen drift av cellen åtföljs av övergångselektronreduktions till oxidationsmedel av den yttre delen av kedjan. Reaktioner inträffar vid de två elektroderna. Inuti källan flyter jonström.

komplexitet användning

I princip kan vilken som helst av de möjliga redoxreaktioner användas i batterier. Men de ämnen som kan arbeta i värdepapper tekniska element, inte så mycket. Dessutom har många reaktioner kräver dyra materialkostnader.

Moderna batterier har en enkel struktur. Två elektroder placeras i en elektrolyt fyller fartyget - en batterifacket. Sådana design förenkla strukturen och sänka priset på batterierna.

Varje elektrokemisk cell kan skapa en likström.

DC motstånd tillåter inte alla jonerna vänder samtidigt på elektroderna, så att enheten fungerar under en lång tid. Kemiska reaktioner producerar joner så småningom avslutas elementet är urladdade.

Den inre motståndet hos strömförsörjningen är viktig.

En liten bit av motstånd

Användningen av elektrisk ström, utan tvekan, har fört vetenskapliga och tekniska framsteg till en ny nivå, gav honom ett enormt lyft. Men styrkan i motståndet mot strömmen kommer i vägen för en sådan utveckling.

Å ena sidan har den elektriska strömmen ovärderliga egenskaper som används i hemmet och teknik, å andra sidan - det finns en betydande motstånd. Fysiken som en vetenskap av naturen försöker hitta en balans, att harmonisera dessa omständigheter.

nuvarande motstånd uppstår genom samspelet av elektriskt laddade partiklar med en substans till vilken de är i rörelse. Utesluta denna process i normala temperaturer, är det omöjligt.

motstånd

Inre resistans strömkälla och motståndet mot yttre delar av kretsen har flera olika natur, men lika i dessa processer är den scoring operationen genom att flytta laddning.

Själva arbetet beror bara på egenskaperna hos källan och dess innehålls: kvaliteter av elektroder och elektrolyt, samt till externa kretsenheter, vars resistans är beroende av de geometriska parametrar och kemiska egenskaperna hos materialet. Till exempel, ökar motståndet hos metalltråden med dess längd och minskar med förlängningen sektionsarea. Att lösa problemet, hur man kan minska motståndet för fysik rekommenderar användning av specialiserade material.

nuvarande Jobb

I enlighet med lagen i Joule i ledarna tilldelade mängd värme är proportionell mot resistansen. Om mängden värme Q betecknar _ext. The strömstyrkan I en flödestid t, får vi:

• Q _ext. = I ^{2 ·} r • t,

där r - det inre motståndet i strömförsörjningen.

I hela kretsen inklusive både inre och yttre delar, är den totala mängd värme markerat vars formel är:

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

Det är känt såsom betecknas i fysik Beständighet: yttre krets (alla element utom källan) har en resistans på R.

Ohms lag för hela kedjan

Tänk på att det mesta av arbetet i utomstående krafter gör strömkällan. Dess storlek är lika med produkten av laddningen som bärs av fältet och elektromotorisk kraft källa:

• q · E = I ² · (R + R) • t.

inse att avgiften är lika med produkten av strömstyrkan vid tidpunkten för dess förekomst, vi har:

• E = I · (r + R).

I enlighet med orsak och verkan relationer Ohms lag ges av:

• I = E: (r + R).

Strömstyrkan i den slutna kretsen EMF är direkt proportionell mot strömkällan och omvänt proportionell till den totala (sammanlagda) kretsmotstånd.

Baserat på detta mönster, är det möjligt att bestämma det inre motståndet och strömkällan.

Urladdningskällan kapacitansen

De viktigaste egenskaperna hos källor och kan innefatta urladdningskapacitet. Den maximala kvantiteten av elektricitet som erhålles när man arbetar under vissa betingelser, beroende på urladdningsströmmen.

I det ideala fallet, när vissa approximationer utförs, urladdningskapaciteten kan anses konstant.

Till exempel, är standardbatteri 1,5 V potentialskillnad har en urladdningskapacitet på 0,5 Ah. Om urladdningsströmmen är 100 mA, då det drivs i 5 timmar.

Metoder för laddning av batterier

Driften av batterikablarna till deras utsläpp. Återvinning batteri laddning små element utförs med en ström, vars effektvärdet är mindre än en tiondel av källbehållaren.

Följande laddningsmetoder:

• användning av en konstant ström under en förutbestämd tid (ca 16 timmar 0,1 aktuell batterikapacitet);
• sänkning av laddningsströmmen till ett förutbestämt värde potentialskillnaden;
• Använd asymmetriska strömmar;
• successiv applicering av korta pulser av laddning och urladdning, i vilken den första är större än den andra.

praktiskt arbete

Föreslagen uppgift: bestämma inre motstånd av källströmmen och EMF.

För dess genomförande måste reserveras av strömkällan, en amperemeter, voltmeter, slide reostat, en viktig uppsättning ledare.

Med hjälp av Ohms lag för en sluten krets kommer att avgöra det inre motståndet hos strömkällan. För att göra detta, måste du känna till EMF värdet av reostaten motstånd.

Beräknade strömmotstånd formeln i den yttre delen av kedjan kan bestämmas från Ohms lag för underkretsen:

• I = U: R,

där jag - ström i den yttre kretsen, mäts med en amperemeter; U - spänningen på externt motstånd.

För att förbättra noggrannheten hos mätningar som gjorts av minst 5 gånger. Vad gör det? Den uppmätta under experimentet spänning, resistans, ström (mer exakt, ström) används i det följande.

För att bestämma den elektromotoriska kraften kraftkälla använder det faktum att spänningen över dess anslutningar när den är öppen ven nästan lika med EMF.

Sätta en kedja av seriekopplade batterier, resistorer, amperemeter nyckel. Terminalerna hos strömkällan ansluta en voltmeter. Frånskiljaren, ta bort hans vittnesmål.

Den inre resistansen, vilken formel härrör från Ohms lag för den totala kretsen, definierar matematiska beräkningar:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Mätningar visar att den inre resistansen är avsevärt mindre än den yttre.

Den praktiska funktionen av batteriet och batteriet har en bred tillämpning. Obestridliga ekologisk säkerhet elmotorer kan vara utan tvekan, men för att skapa en rymlig batteri, ergonomisk - problemet med den moderna fysiken. Beslutet kommer att leda till en ny omgång av utvecklingen av fordonsteknik.

Kompakt, lätt, batterier med hög kapacitet är också viktigt i mobila elektroniska apparater. tillförsel av energi som används i dem är direkt förbundna med driften av produkten.