Thực đơn
trang chủTập tin và thư mục

Điện trở trong của nguồn là bao nhiêu. Đo emf và điện trở trong của nguồn hiện tại

Dòng điện trong dây dẫn xuất hiện dưới tác dụng của điện trường làm cho các hạt mang điện tự do chuyển động có hướng. Tạo ra dòng điện hạt là một vấn đề nghiêm trọng. Việc chế tạo một thiết bị như vậy có thể duy trì sự chênh lệch điện thế trường trong thời gian dài ở một trạng thái là một nhiệm vụ mà chỉ nhân loại mới có thể giải quyết được vào cuối thế kỷ 18.

Những lần thử đầu tiên

Những nỗ lực đầu tiên nhằm “lưu trữ điện” để nghiên cứu và sử dụng tiếp theo được thực hiện ở Hà Lan. Ewald Jürgen von Kleist người Đức và Pieter van Musschenbroek người Hà Lan, người đã thực hiện nghiên cứu của họ tại thị trấn Leiden, đã tạo ra tụ điện đầu tiên trên thế giới, sau này được gọi là “bình Leyden”.

Sự tích tụ điện tích đã diễn ra dưới tác động của ma sát cơ học. Có thể sử dụng sự phóng điện qua dây dẫn trong một khoảng thời gian khá ngắn nhất định.

Chiến thắng của trí tuệ con người trước một chất liệu phù du như điện hóa ra lại mang tính cách mạng.

Thật không may, sự phóng điện (dòng điện do tụ điện tạo ra) kéo dài quá ngắn nên không thể tạo ra được. Ngoài ra, điện áp do tụ điện cung cấp giảm dần khiến không có khả năng nhận được dòng điện dài hạn.

Nó là cần thiết để tìm kiếm một cách khác.

Nguồn đầu tiên

Các thí nghiệm của Galvani người Ý về “điện động vật” là một nỗ lực ban đầu nhằm tìm ra nguồn dòng điện tự nhiên trong tự nhiên. Treo chân của những con ếch đã được mổ xẻ trên móc kim loại của lưới sắt, ông thu hút sự chú ý đến phản ứng đặc trưng của các đầu dây thần kinh.

Tuy nhiên, kết luận của Galvani đã bị một người Ý khác là Alessandro Volta bác bỏ. Quan tâm đến khả năng thu được điện từ các sinh vật động vật, ông đã tiến hành một loạt thí nghiệm với ếch. Nhưng kết luận của ông hóa ra lại hoàn toàn trái ngược với những giả thuyết trước đó.

Volta nhận thấy rằng một sinh vật sống chỉ là dấu hiệu của sự phóng điện. Khi dòng điện đi qua, các cơ ở bàn chân co lại, biểu thị sự chênh lệch điện thế. Nguồn của điện trường hóa ra là sự tiếp xúc của các kim loại khác nhau. Chúng càng cách xa nhau trong chuỗi các nguyên tố hóa học thì tác dụng càng rõ rệt.

Các tấm kim loại khác nhau, được lót bằng các đĩa giấy ngâm trong dung dịch điện phân, đã tạo ra hiệu điện thế cần thiết trong một thời gian dài. Và dù ở mức thấp (1,1 V), dòng điện vẫn có thể được nghiên cứu trong thời gian dài. Điều quan trọng là sự căng thẳng vẫn không thay đổi trong thời gian dài.

Chuyện gì đang xảy ra vậy

Tại sao hiệu ứng này xảy ra trong các nguồn gọi là “tế bào điện”?

Hai điện cực kim loại đặt trong một chất điện môi có vai trò khác nhau. Một cái cung cấp điện tử, cái kia chấp nhận chúng. Quá trình phản ứng oxi hóa khử dẫn đến sự xuất hiện của sự dư thừa electron trên một điện cực, được gọi là cực âm và sự thiếu hụt ở điện cực thứ hai, mà chúng ta sẽ gọi là cực dương của nguồn.

Trong các pin điện đơn giản nhất, phản ứng oxy hóa xảy ra trên một điện cực, phản ứng khử xảy ra trên điện cực kia. Các electron đến các điện cực từ phần bên ngoài của mạch điện. Chất điện phân là chất dẫn dòng ion bên trong nguồn. Lực kháng cự kiểm soát thời gian của quá trình.

Nguyên tố đồng-kẽm

Thật thú vị khi xem xét nguyên lý hoạt động của pin điện bằng ví dụ về pin điện đồng-kẽm, hoạt động của nó đến từ năng lượng của kẽm và đồng sunfat. Ở nguồn này, một tấm đồng được đặt trong dung dịch và điện cực kẽm được ngâm trong dung dịch kẽm sunfat. Các dung dịch được ngăn cách bằng miếng đệm xốp để tránh trộn lẫn nhưng phải tiếp xúc với nhau.

Nếu mạch kín, lớp kẽm bề mặt bị oxy hóa. Trong quá trình tương tác với chất lỏng, các nguyên tử kẽm biến thành ion xuất hiện trong dung dịch. Các electron được giải phóng ở điện cực, có thể tham gia vào sự hình thành dòng điện.

Khi ở trên điện cực đồng, các electron tham gia phản ứng khử. Các ion đồng từ dung dịch đi lên lớp bề mặt, trong quá trình khử chúng biến thành các nguyên tử đồng, lắng đọng trên tấm đồng.

Hãy tóm tắt những gì đang xảy ra: quá trình hoạt động của tế bào điện đi kèm với sự chuyển electron từ chất khử sang chất oxy hóa dọc theo phần bên ngoài của mạch điện. Phản ứng xảy ra trên cả hai điện cực. Dòng ion chạy trong nguồn.

Khó khăn khi sử dụng

Về nguyên tắc, bất kỳ phản ứng oxi hóa khử nào đều có thể được sử dụng trong pin. Nhưng không có nhiều chất có khả năng hoạt động trong các nguyên tố có giá trị kỹ thuật. Hơn nữa, nhiều phản ứng đòi hỏi những chất đắt tiền.

Pin hiện đại có cấu trúc đơn giản hơn. Hai điện cực được đặt trong một chất điện phân lấp đầy bình - thân pin. Các tính năng thiết kế như vậy giúp đơn giản hóa cấu trúc và giảm chi phí pin.

Bất kỳ tế bào điện nào cũng có khả năng tạo ra dòng điện một chiều.

Điện trở dòng điện không cho phép tất cả các ion xuất hiện trên các điện cực cùng một lúc nên phần tử hoạt động trong thời gian dài. Các phản ứng hóa học hình thành ion sớm hay muộn đều dừng lại và nguyên tố này bị thải ra ngoài.

Nguồn hiện tại có tầm quan trọng lớn.

Một chút về sức đề kháng

Việc sử dụng dòng điện chắc chắn đã đưa tiến bộ khoa học và công nghệ lên một tầm cao mới và tạo cho nó một động lực to lớn. Nhưng lực cản trở của dòng điện đã cản trở sự phát triển đó.

Một mặt, dòng điện có những đặc tính vô giá được ứng dụng trong đời sống và công nghệ hàng ngày, mặt khác lại có điện trở đáng kể. Vật lý, với tư cách là một môn khoa học về tự nhiên, cố gắng thiết lập sự cân bằng và điều chỉnh những hoàn cảnh này.

Điện trở hiện tại phát sinh do sự tương tác của các hạt tích điện với chất mà chúng di chuyển qua. Không thể loại trừ quá trình này trong điều kiện nhiệt độ bình thường.

Sức chống cự

Nguồn dòng và điện trở của phần bên ngoài của mạch có bản chất hơi khác nhau, nhưng công thực hiện để di chuyển điện tích trong các quá trình này giống nhau.

Bản thân công việc chỉ phụ thuộc vào các tính chất của nguồn và chất làm đầy của nó: chất lượng của các điện cực và chất điện phân, cũng như các bộ phận bên ngoài của mạch điện, điện trở của chúng phụ thuộc vào các thông số hình học và đặc tính hóa học của vật liệu. Ví dụ, điện trở của dây kim loại tăng theo chiều dài của nó và giảm khi tăng tiết diện. Khi giải bài toán làm thế nào để giảm lực cản, vật lý khuyến cáo nên sử dụng những vật liệu chuyên dụng.

Công việc hiện tại

Theo định luật Joule-Lenz, một lượng nhiệt được giải phóng trong dây dẫn tỉ lệ với điện trở. Nếu lượng nhiệt được ký hiệu là Q int. , cường độ dòng điện I, thời gian chảy t, khi đó ta có:

  • Q nội bộ = Tôi 2 r t,

trong đó r là điện trở trong của nguồn hiện tại.

Trong toàn bộ dây chuyền, bao gồm cả phần bên trong và bên ngoài, tổng lượng nhiệt sẽ được giải phóng, công thức là:

  • Q tổng = I 2 r t + I 2 R t = I 2 (r +R) t,

Người ta đã biết điện trở được biểu thị như thế nào trong vật lý: mạch ngoài (tất cả các phần tử ngoại trừ nguồn) có điện trở R.

Định luật Ohm cho mạch điện hoàn chỉnh

Chúng ta hãy tính đến việc công chính được thực hiện bởi các ngoại lực bên trong nguồn hiện tại. Giá trị của nó bằng tích của điện tích do trường truyền và suất điện động của nguồn:

  • q · E = I 2 · (r + R) · t.

Hiểu rằng điện tích bằng tích của cường độ dòng điện và thời gian nó chạy qua, chúng ta có:

  • E = Tôi (r + R).

Theo mối quan hệ nhân quả, định luật Ohm có dạng:

  • Tôi = E: (r + R).

Trong một mạch kín, EMF của nguồn hiện tại tỷ lệ thuận và tỷ lệ nghịch với tổng điện trở (tác động) của mạch.

Dựa trên mẫu này, có thể xác định điện trở trong của nguồn hiện tại.

Công suất xả nguồn

Các đặc điểm chính của nguồn bao gồm khả năng xả. Lượng điện tối đa thu được trong quá trình vận hành trong những điều kiện nhất định phụ thuộc vào cường độ dòng phóng điện.

Trong trường hợp lý tưởng, khi thực hiện một số giá trị gần đúng nhất định thì công suất phóng điện có thể được coi là không đổi.

Ví dụ: một pin tiêu chuẩn có hiệu điện thế 1,5 V có khả năng phóng điện là 0,5 Ah. Nếu dòng phóng là 100 mA thì nó hoạt động được trong 5 giờ.

Các phương pháp sạc pin

Sử dụng pin sẽ làm cạn kiệt chúng. Việc sạc các phần tử có kích thước nhỏ được thực hiện bằng dòng điện có cường độ không vượt quá 1/10 công suất nguồn.

Có các phương pháp sạc sau:

  • sử dụng dòng điện không đổi trong một thời gian nhất định (khoảng 16 giờ với dòng điện bằng 0,1 dung lượng pin);
  • sạc với dòng điện giảm đến một hiệu điện thế nhất định;
  • sử dụng dòng điện không đối xứng;
  • áp dụng tuần tự các xung sạc và xả ngắn, trong đó thời gian của xung đầu tiên vượt quá thời gian của xung thứ hai.

Công việc thực tế

Một nhiệm vụ được đề xuất: xác định điện trở trong của nguồn hiện tại và emf.

Để thực hiện nó, bạn cần dự trữ một nguồn dòng điện, một ampe kế, một vôn kế, một biến trở trượt, một chiếc chìa khóa và một bộ dây dẫn.

Việc sử dụng sẽ cho phép bạn xác định điện trở trong của nguồn hiện tại. Để làm điều này, bạn cần biết EMF của nó và giá trị của điện trở biến trở.

Công thức tính điện trở dòng điện ở phần bên ngoài của mạch có thể được xác định từ định luật Ohm cho phần mạch:

  • Tôi=U:R,

trong đó I là cường độ dòng điện ở phần bên ngoài của mạch điện, được đo bằng ampe kế; U là điện áp trên điện trở ngoài.

Để tăng độ chính xác, phép đo được thực hiện ít nhất 5 lần. Nó dùng để làm gì? Điện áp, điện trở, dòng điện (hay đúng hơn là cường độ dòng điện) đo được trong quá trình thử nghiệm sẽ được sử dụng thêm.

Để xác định EMF của nguồn hiện tại, chúng tôi lợi dụng thực tế là điện áp tại các cực của nó khi công tắc mở gần như bằng EMF.

Hãy lắp ráp một mạch gồm pin, biến trở, ampe kế và chìa khóa mắc nối tiếp. Chúng tôi kết nối một vôn kế với các cực của nguồn hiện tại. Sau khi mở chìa khóa, chúng tôi lấy số đọc của nó.

Điện trở trong, công thức lấy từ định luật Ohm cho toàn bộ mạch, được xác định bằng các phép tính toán học:

  • Tôi = E: (r + R).
  • r = E: Tôi - U: Tôi.

Các phép đo cho thấy điện trở trong nhỏ hơn đáng kể so với điện trở bên ngoài.

Chức năng thực tế của ắc quy và pin được sử dụng rộng rãi. Sự an toàn môi trường không thể chối cãi của động cơ điện là điều không thể nghi ngờ, nhưng việc tạo ra một loại pin có dung lượng lớn, tiện dụng là một vấn đề của vật lý hiện đại. Giải pháp của nó sẽ dẫn đến một giai đoạn phát triển mới của công nghệ ô tô.

Pin sạc nhỏ, nhẹ, dung lượng cao cũng rất cần thiết trong các thiết bị điện tử di động. Lượng năng lượng được sử dụng trong chúng liên quan trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị.

Hãy thử giải quyết vấn đề này bằng một ví dụ cụ thể. suất điện động của nguồn điện là 4,5 V. Một tải được nối vào nó và một dòng điện bằng 0,26 A chạy qua nó. Khi đó điện áp bằng 3,7 V. Trước hết, hãy tưởng tượng rằng một mạch nối tiếp lý tưởng nguồn điện áp 4,5 V, điện trở trong bằng 0, cũng như một điện trở, giá trị của nó cần được tìm thấy. Rõ ràng là trong thực tế không phải như vậy, nhưng để tính toán thì sự tương tự là khá phù hợp.

Bước 2

Hãy nhớ rằng chữ U chỉ biểu thị điện áp khi có tải. Để biểu thị suất điện động, một chữ cái khác được dành riêng - E. Không thể đo nó một cách chính xác tuyệt đối, bởi vì bạn sẽ cần một vôn kế có điện trở đầu vào vô hạn. Ngay cả với một vôn kế tĩnh điện (điện kế), nó rất lớn nhưng không phải là vô hạn. Nhưng có một điều là phải chính xác tuyệt đối, còn một điều nữa là có độ chính xác có thể chấp nhận được trong thực tế. Cách thứ hai khá khả thi: chỉ cần điện trở trong của nguồn không đáng kể so với điện trở trong của vôn kế. Trong lúc chờ đợi, hãy tính toán sự khác biệt giữa EMF của nguồn và điện áp của nó dưới tải tiêu thụ dòng điện 260 mA. EU = 4,5-3,7 = 0,8. Đây sẽ là sự sụt giảm điện áp trên “điện trở ảo” đó.

Bước 3

Chà, mọi thứ đều đơn giản, vì định luật Ohm cổ điển phát huy tác dụng. Chúng ta nhớ rằng dòng điện qua tải và “điện trở ảo” là như nhau, vì chúng được mắc nối tiếp. Điện áp rơi trên thiết bị sau (0,8 V) được chia cho dòng điện (0,26 A) và chúng ta nhận được 3,08 Ohms. Đây là câu trả lời! Bạn cũng có thể tính toán lượng điện năng tiêu tán ở tải và lượng điện năng vô dụng ở nguồn. Tản nhiệt khi tải: 3,7*0,26=0,962 W. Tại nguồn: 0,8*0,26=0,208 W. Hãy tự tính toán tỷ lệ phần trăm giữa chúng. Nhưng đây không phải là loại bài toán duy nhất tìm ra điện trở trong của một nguồn. Ngoài ra còn có những loại trong đó điện trở tải được biểu thị thay vì cường độ hiện tại và phần còn lại của dữ liệu ban đầu là như nhau. Sau đó, bạn cần thực hiện thêm một phép tính nữa. Điện áp dưới tải (không phải EMF!) được đưa ra trong điều kiện được chia cho điện trở tải. Và bạn có được cường độ hiện tại trong mạch. Sau đó, như các nhà vật lý nói, “vấn đề được giảm xuống vấn đề trước đó”! Hãy cố gắng tạo ra một vấn đề như vậy và giải quyết nó.

8,5. Tác dụng nhiệt của dòng điện

8.5.1. Nguồn điện hiện tại

Tổng công suất của nguồn hiện tại:

P tổng = P hữu ích + P tổn thất,

trong đó P hữu ích - công suất hữu ích, P hữu ích = I 2 R; Tổn thất P - tổn thất điện năng, tổn thất P = I 2 r; I - cường độ dòng điện trong mạch; R - điện trở tải (mạch ngoài); r là điện trở trong của nguồn dòng.

Tổng công suất có thể được tính bằng một trong ba công thức:

P đầy = I 2 (R + r), P đầy = ℰ 2 R + r, P đầy = I ℰ,

trong đó ℰ là suất điện động (EMF) của nguồn dòng điện.

Công suất ròng- đây là năng lượng được giải phóng ở mạch ngoài, tức là trên một tải (điện trở) và có thể được sử dụng cho một số mục đích.

Công suất ròng có thể được tính bằng một trong ba công thức:

P hữu ích = I 2 R, P hữu ích = U 2 R, P hữu ích = IU,

I là cường độ dòng điện trong mạch; U là điện áp tại các cực (kẹp) của nguồn dòng; R - điện trở tải (mạch ngoài).

Mất điện là năng lượng được giải phóng trong nguồn hiện tại, tức là. trong mạch bên trong và được sử dụng cho các quá trình diễn ra trong chính nguồn; Việc mất điện không thể được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác.

Tổn thất điện năng thường được tính bằng công thức

P tổn thất = I 2 r,

I là cường độ dòng điện trong mạch; r là điện trở trong của nguồn dòng.

Trong thời gian ngắn mạch, công suất hữu ích về 0

P hữu ích = 0,

vì không có điện trở tải trong trường hợp ngắn mạch: R = 0.

Tổng công suất khi ngắn mạch của nguồn trùng với công suất tổn thất và được tính theo công thức

P đầy = ℰ 2 r,

trong đó ℰ là suất điện động (EMF) của nguồn dòng điện; r là điện trở trong của nguồn dòng.

Sức mạnh hữu ích có gia trị lơn nhât trong trường hợp điện trở tải R bằng điện trở trong r của nguồn dòng:

R = r.

Công suất hữu ích tối đa:

P hữu ích tối đa = 0,5 P đầy đủ,

trong đó Ptot là tổng công suất của nguồn hiện tại; P đầy = ℰ 2 / 2 r.

Công thức tính toán rõ ràng công suất hữu ích tối đa như sau:

P hữu ích tối đa = ℰ 2 4 r .

Để đơn giản hóa việc tính toán, cần nhớ hai điểm:

  • Nếu với hai điện trở tải R 1 và R 2, cùng một công suất hữu ích được giải phóng trong mạch thì sức đề kháng nội bộ nguồn dòng r có liên hệ với điện trở được chỉ định theo công thức

r = R 1 R 2 ;

  • nếu công suất hữu ích cực đại được giải phóng trong mạch thì cường độ dòng điện I* trong mạch bằng một nửa cường độ dòng điện ngắn mạch i:

Tôi * = tôi 2 .

Ví dụ 15. Khi chập mạch đến điện trở 5,0 Ohms, một pin gồm các tế bào tạo ra dòng điện 2,0 A. Dòng điện ngắn mạch của pin là 12 A. Tính công suất hữu ích tối đa của pin.

Giải pháp . Hãy để chúng tôi phân tích tình trạng của vấn đề.

1. Khi nối một pin với điện trở R 1 = 5,0 Ohm, một dòng điện có cường độ I 1 = 2,0 A chạy trong mạch, như trong Hình 2. a, được xác định theo định luật Ôm cho toàn bộ mạch điện:

I 1 = ℰ R 1 + r,

trong đó ℰ - EMF của nguồn hiện tại; r là điện trở trong của nguồn dòng.

2. Khi pin bị đoản mạch, sẽ có dòng điện ngắn mạch chạy trong mạch, như trong Hình 2. b. Dòng điện ngắn mạch được xác định theo công thức

trong đó i là dòng điện ngắn mạch i = 12 A.

3. Khi nối một pin với điện trở R 2 = r, một dòng điện I 2 chạy trong mạch như minh họa ở Hình 2. trong , được xác định theo định luật Ohm cho toàn bộ mạch:

I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;

trong trường hợp này, công suất hữu ích tối đa được giải phóng trong mạch:

P hữu ích tối đa = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

Như vậy, để tính công suất hữu ích cực đại cần xác định điện trở trong của nguồn dòng r và cường độ dòng điện I2.

Để tìm cường độ dòng điện I 2, ta viết hệ phương trình:

i = ℰ r , tôi 2 = ℰ 2 r )

và chia các phương trình:

tôi tôi 2 = 2 .

Điều này nghĩa là:

I 2 = i 2 = 12 2 = 6,0 A.

Để tìm điện trở trong của nguồn r, ta viết hệ phương trình:

I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)

và chia các phương trình:

Tôi 1 tôi = r R 1 + r .

Điều này nghĩa là:

r = I 1 R 1 i − I 1 = 2,0 ⋅ 5,0 12 − 2,0 = 1,0 Ohm.

Hãy tính công suất hữu ích tối đa:

P hữu ích tối đa = I 2 2 r = 6,0 2 ⋅ 1,0 = 36 W.

Như vậy, công suất sử dụng tối đa của pin là 36 W.

EMF và điện áp. Điện trở trong của nguồn điện.
Chương trình giáo dục là một chương trình giáo dục như vậy!
Định luật Ohm. Ý tôi là thế.
Chúng ta đã nói về định luật Ohm. Hãy nói chuyện lại - từ một góc độ hơi khác. Không đi sâu vào chi tiết vật lý và nói bằng ngôn ngữ mèo đơn giản, định luật Ohm nêu rõ: emf càng lớn. (điện động lực), dòng điện càng lớn thì điện trở càng lớn thì dòng điện càng nhỏ.
Dịch câu thần chú này sang ngôn ngữ của các công thức khô khan, chúng ta nhận được:

Tôi=E/R

trong đó: I - cường độ dòng điện, E - E.M.F. - suất điện động R - điện trở
Dòng điện được đo bằng ampe, emf. - tính bằng vôn, và điện trở mang cái tên đáng tự hào là Đồng chí Ohm.E.m.f. - đây là đặc tính của một máy phát lý tưởng, điện trở trong của nó được coi là vô cùng nhỏ. Trong đời thực, điều này hiếm khi xảy ra, vì vậy định luật Ohm cho mạch nối tiếp (quen thuộc hơn với chúng ta) có hiệu lực:

Tôi=U/R

trong đó: U là điện áp nguồn trực tiếp tại các cực của nó.
Hãy xem xét một ví dụ đơn giản.
Hãy tưởng tượng một cục pin thông thường ở dạng nguồn emf. và một điện trở nhất định mắc nối tiếp với nó, điện trở này sẽ đại diện cho điện trở trong của pin. Hãy kết nối một vôn kế song song với pin. Điện trở đầu vào của nó lớn hơn đáng kể so với điện trở trong của pin, nhưng không lớn đến mức vô hạn - nghĩa là dòng điện sẽ chạy qua nó. Giá trị điện áp mà vôn kế hiển thị sẽ nhỏ hơn giá trị emf. chỉ bằng mức điện áp rơi trên điện trở tưởng tượng bên trong ở một dòng điện nhất định.Tuy nhiên, chính giá trị này mới được coi là điện áp của pin.
Công thức ứng suất cuối cùng sẽ có dạng sau:

U(baht)=E-U(nội bộ)

Vì điện trở trong của tất cả các loại pin đều tăng theo thời gian nên điện áp rơi trên điện trở trong cũng tăng theo. Trong trường hợp này, điện áp ở cực pin giảm. Meo!
Đã tìm ra nó!
Điều gì xảy ra nếu bạn kết nối ampe kế với pin thay vì vôn kế? Vì điện trở trong của ampe kế có xu hướng bằng 0 nên thực tế chúng ta sẽ đo dòng điện chạy qua điện trở trong của pin. Vì điện trở trong của nguồn rất nhỏ nên dòng điện đo được trong trường hợp này có thể đạt tới vài ampe.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điện trở trong của nguồn là thành phần của mạch giống như tất cả các thành phần khác. Do đó, khi dòng điện tải tăng thì điện áp rơi trên điện trở trong cũng sẽ tăng, dẫn đến điện áp trên tải giảm. Hoặc như chúng tôi hay nói như mèo radio - sụt điện áp.
Để tải thay đổi ít ảnh hưởng đến điện áp đầu ra của nguồn nhất có thể, họ cố gắng giảm thiểu điện trở trong của nguồn.
Bạn có thể chọn các phần tử của mạch nối tiếp theo cách sao cho tại bất kỳ phần tử nào trong số chúng, bạn sẽ có điện áp giảm so với ban đầu, theo số lần bất kỳ.

Giả sử có một mạch điện kín đơn giản bao gồm một nguồn dòng điện, ví dụ như máy phát điện, pin điện hoặc pin và một điện trở có điện trở R. Vì dòng điện trong mạch không bị gián đoạn ở bất cứ đâu nên nó chạy bên trong nguồn.

Trong tình huống như vậy, chúng ta có thể nói rằng bất kỳ nguồn nào cũng có một số điện trở trong ngăn cản dòng điện chạy qua. Điện trở trong này đặc trưng cho nguồn dòng điện và được ký hiệu bằng chữ r. Đối với pin, điện trở trong là điện trở của dung dịch điện phân và các điện cực; đối với máy phát điện là điện trở của cuộn dây stato, v.v..

Do đó, nguồn hiện tại được đặc trưng bởi cả độ lớn của EMF và giá trị điện trở trong r của chính nó - cả hai đặc điểm này đều biểu thị chất lượng của nguồn.

Ví dụ, máy phát điện cao áp tĩnh điện (như máy phát điện Van de Graaff hoặc máy phát điện Wimshurst), được phân biệt bằng EMF khổng lồ đo bằng hàng triệu volt, trong khi điện trở trong của chúng được đo bằng hàng trăm megaohm, đó là lý do tại sao chúng không phù hợp. để tạo ra dòng điện lớn.

Ngược lại, các phần tử mạ điện (chẳng hạn như pin) có EMF cỡ 1 volt, mặc dù điện trở trong của chúng có bậc phân số hoặc nhiều nhất là hàng chục ohm, và do đó dòng điện có đơn vị và hàng chục ampe có thể thu được từ các nguyên tố điện.

Sơ đồ này cho thấy một nguồn thực có tải kèm theo. Điện trở trong của nó cũng như điện trở tải được chỉ ra ở đây. Theo đó, dòng điện trong mạch này sẽ bằng:

Vì phần mạch ngoài là đồng nhất nên điện áp trên tải có thể tìm được từ định luật Ohm:

Biểu thị điện trở tải từ phương trình thứ nhất và thay giá trị của nó vào phương trình thứ hai, chúng ta thu được sự phụ thuộc của điện áp tải vào dòng điện trong mạch kín:

Trong một vòng kín, EMF bằng tổng điện áp rơi trên các phần tử của mạch ngoài và điện trở trong của chính nguồn. Sự phụ thuộc của điện áp tải vào dòng điện tải là tuyến tính lý tưởng.

Biểu đồ cho thấy điều này, nhưng dữ liệu thử nghiệm trên một điện trở thực (cắt gần biểu đồ) luôn khác với lý tưởng:

Thí nghiệm và logic cho thấy ở mức dòng tải bằng 0, điện áp trên mạch ngoài bằng emf nguồn, và ở điện áp không tải, dòng điện trong mạch bằng . Tính chất này của mạch thực giúp tìm ra bằng thực nghiệm sức điện động và điện trở trong của nguồn thực.

Thí nghiệm xác định điện trở trong

Để xác định bằng thực nghiệm các đặc tính này, hãy vẽ đồ thị sự phụ thuộc của điện áp vào tải vào giá trị hiện tại, sau đó ngoại suy nó về giao điểm với các trục.

Tại giao điểm của đồ thị với trục điện áp là giá trị của emf nguồn, tại giao điểm với trục dòng điện là giá trị của dòng điện ngắn mạch. Kết quả là điện trở trong được tìm theo công thức:

Công suất hữu ích do nguồn phát ra sẽ được giải phóng cho tải. Sự phụ thuộc của công suất này vào điện trở tải được thể hiện trong hình. Đường cong này bắt đầu từ giao điểm của các trục tọa độ tại điểm 0, sau đó tăng dần đến giá trị công suất cực đại, sau đó giảm xuống 0 khi điện trở tải bằng vô cùng.

Để tìm điện trở tải tối đa mà tại đó công suất tối đa sẽ phát triển về mặt lý thuyết tại một nguồn nhất định, đạo hàm của công thức công suất đối với R được lấy và đặt bằng 0. Công suất cực đại sẽ phát triển khi điện trở mạch ngoài bằng điện trở trong của nguồn:

Quy định về công suất cực đại tại R = r cho phép chúng ta tìm bằng thực nghiệm điện trở trong của nguồn bằng cách vẽ đồ thị sự phụ thuộc của công suất giải phóng trên tải vào giá trị của điện trở tải. Sau khi tìm thấy điện trở tải thực tế chứ không phải lý thuyết cung cấp công suất tối đa, điện trở trong thực tế của nguồn điện được xác định.

Hiệu suất của nguồn hiện tại cho thấy tỷ lệ giữa công suất tối đa được phân bổ cho tải trên tổng công suất hiện đang được phát triển