Co určuje vnitřní odpor zdroje proudu? Negativní vnitřní odpor. Vysoký vnitřní odpor

8.5. Tepelný účinek proudu

8.5.1. Výkon aktuálního zdroje

Celkový výkon zdroje proudu:

P celkem = P užitečné + P ztráty,

kde P užitečný - užitečný výkon, P užitečný = I 2 R; P ztráty - výkonové ztráty, P ztráty = I 2 r; I - síla proudu v obvodu; R - zátěžový odpor (vnější obvod); r je vnitřní odpor zdroje proudu.

Zdánlivý výkon lze vypočítat pomocí jednoho ze tří vzorců:

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

kde ℰ je elektromotorická síla (EMF) zdroje proudu.

Čistý výkon- to je výkon, který se uvolňuje ve vnějším obvodu, tzn. na zátěži (rezistoru) a lze je použít pro některé účely.

Čistý výkon lze vypočítat pomocí jednoho ze tří vzorců:

P užitečné = I 2 R, P užitečné = U 2 R, P užitečné = IU,

kde I je síla proudu v obvodu; U je napětí na svorkách (svorkách) zdroje proudu; R - zátěžový odpor (vnější obvod).

Ztráta výkonu je výkon, který se uvolní ve zdroji proudu, tzn. ve vnitřním okruhu a vynakládá se na procesy probíhající v samotném zdroji; Ztrátu výkonu nelze použít pro žádné jiné účely.

Ztráta výkonu se obvykle vypočítá pomocí vzorce

P ztráty = I 2 r,

kde I je síla proudu v obvodu; r je vnitřní odpor zdroje proudu.

Při zkratu se užitečný výkon sníží na nulu

P užitečné = 0,

protože v případě zkratu neexistuje žádný zátěžový odpor: R = 0.

Celkový výkon při zkratu zdroje se shoduje se ztrátovým výkonem a vypočítá se podle vzorce

P plné = ℰ 2 r,

kde ℰ je elektromotorická síla (EMF) zdroje proudu; r je vnitřní odpor zdroje proudu.

Užitečná síla má maximální hodnota v případě, kdy je zatěžovací odpor R roven vnitřnímu odporu r zdroje proudu:

R = r.

Maximální užitečný výkon:

P užitečné max = 0,5 P plné,

kde Ptot je celkový výkon zdroje proudu; P plné = ℰ 2 / 2 r.

Explicitní vzorec pro výpočet maximální užitečný výkon jak následuje:

P užitečné max = ℰ 2 4 r .

Pro zjednodušení výpočtů je užitečné zapamatovat si dva body:

• jestliže se dvěma zatěžovacími odpory R 1 a R 2 je v obvodu uvolněn stejný užitečný výkon, pak vnitřní odpor zdroj proudu r je vztažen k uvedeným odporům vzorcem

r = R1R2;

• pokud je v obvodu uvolněn maximální užitečný výkon, pak proudová síla I * v obvodu je poloviční než síla zkratového proudu i:

I * = i 2.

Příklad 15. Při zkratování na odpor 5,0 Ohmů produkuje baterie článků proud 2,0 A. Zkratový proud baterie je 12 A. Vypočítejte maximální užitečný výkon baterie.

Řešení . Pojďme analyzovat stav problému.

1. Při připojení baterie k odporu R 1 = 5,0 Ohm protéká obvodem proud o síle I 1 = 2,0 A, jak je znázorněno na Obr. a, určený Ohmovým zákonem pro celý obvod:

I 1 = ℰ R 1 + r,

kde ℰ - EMF zdroje proudu; r je vnitřní odpor zdroje proudu.

2. Při zkratování baterie protéká obvodem zkratový proud, jak je znázorněno na Obr. b. Zkratový proud je určen vzorcem

kde i je zkratový proud, i = 12 A.

3. Při připojení baterie k odporu R 2 = r protéká obvodem proud síly I 2, jak je znázorněno na Obr. v , určeno Ohmovým zákonem pro celý obvod:

I2 = ℰR2 + r = ℰ2 r;

v tomto případě je v obvodu uvolněn maximální užitečný výkon:

P užitečné max = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

Pro výpočet maximálního užitečného výkonu je tedy nutné určit vnitřní odpor zdroje proudu r a proudovou sílu I2.

Abychom našli proudovou sílu I 2, napíšeme soustavu rovnic:

i = ℰ r , I 2 = ℰ 2 r )

a rozdělte rovnice:

i I 2 = 2.

Z toho vyplývá:

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

Abychom našli vnitřní odpor zdroje r, napíšeme soustavu rovnic:

I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)

a rozdělte rovnice:

I1i = r R1 + r.

Z toho vyplývá:

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

Pojďme vypočítat maximální užitečný výkon:

P užitečné max = I 2 2 r = 6,0 2 ⋅ 1,0 = 36 W.

Maximální využitelný výkon baterie je tedy 36 W.

Elektrický proud ve vodiči vzniká vlivem elektrického pole a způsobuje pohyb volných nabitých částic ve směru. Generování proudu částic je vážný problém. Sestrojit takové zařízení, které udrží v jednom státě po dlouhou dobu rozdíl potenciálu pole, je úkol, který lidstvo dokázalo vyřešit jen do konce 18. století.

První pokusy

První pokusy o „skladování elektřiny“ pro její další výzkum a využití byly učiněny v Holandsku. Němec Ewald Jürgen von Kleist a Nizozemec Pieter van Musschenbroek, kteří prováděli svůj výzkum ve městě Leiden, vytvořili první kondenzátor na světě, později nazvaný „Leyden jar“.

Akumulace elektrického náboje již probíhala pod vlivem mechanického tření. Bylo možné použít výboj vodičem po určitou, poměrně krátkou dobu.

Vítězství lidské mysli nad tak pomíjivou substancí, jako je elektřina, se ukázalo být revolučním.

Bohužel výboj (elektrický proud vytvořený kondenzátorem) trval tak krátce, že nemohl vzniknout. Navíc napětí dodávané kondenzátorem postupně klesá, což neponechává žádnou možnost přijímat dlouhodobý proud.

Bylo třeba hledat jinou cestu.

První zdroj

Pokusy Itala Galvaniho se „živočišnou elektřinou“ byly originálním pokusem najít přirozený zdroj proudu v přírodě. Pověšením nohou preparovaných žab na kovové háčky železné mřížky upozornil na charakteristickou reakci nervových zakončení.

Galvaniho závěry však vyvrátil další Ital Alessandro Volta. Zajímal se o možnost získávání elektřiny ze zvířecích organismů, provedl sérii pokusů se žábami. Jeho závěr se ale ukázal jako úplný opak předchozích hypotéz.

Volta si všiml, že živý organismus je pouze indikátorem elektrického výboje. Když proud prochází, svaly na tlapkách se stahují, což ukazuje na potenciální rozdíl. Ukázalo se, že zdrojem elektrického pole je kontakt různých kovů. Čím dále jsou v řadě chemických prvků od sebe, tím významnější je účinek.

Desky z nepodobných kovů, lemované papírovými disky namočenými v roztoku elektrolytu, vytvářely na dlouhou dobu potřebný potenciálový rozdíl. A i když byl nízký (1,1 V), elektrický proud se dal studovat dlouho. Hlavní je, že napětí zůstalo nezměněno stejně dlouho.

Co se děje

Proč se tento efekt vyskytuje ve zdrojích nazývaných „galvanické články“?

Dvě kovové elektrody umístěné v dielektriku hrají různé role. Jeden dodává elektrony, druhý je přijímá. Proces redoxní reakce vede k výskytu přebytku elektronů na jedné elektrodě, která se nazývá záporný pól, a nedostatku na druhém, který označíme jako kladný pól zdroje.

V nejjednodušších galvanických článcích probíhají na jedné elektrodě oxidační reakce, na druhé redukční reakce. Elektrony přicházejí k elektrodám z vnější části obvodu. Elektrolyt je vodič iontového proudu uvnitř zdroje. Síla odporu řídí dobu trvání procesu.

Měděno-zinkový prvek

Zajímavá je úvaha o principu činnosti galvanických článků na příkladu měděno-zinkového galvanického článku, jehož působení vychází z energie zinku a síranu měďnatého. V tomto zdroji je měděná deska umístěna v roztoku a zinková elektroda je ponořena do roztoku síranu zinečnatého. Roztoky jsou odděleny porézní distanční vložkou, aby se zabránilo smíchání, ale musí přijít do kontaktu.

Pokud je okruh uzavřen, povrchová vrstva zinku je oxidována. V procesu interakce s kapalinou se v roztoku objevují atomy zinku, které se mění na ionty. Na elektrodě se uvolňují elektrony, které se mohou podílet na vzniku proudu.

Jakmile jsou elektrony na měděné elektrodě, účastní se redukční reakce. Ionty mědi přicházejí z roztoku do povrchové vrstvy během procesu redukce, mění se na atomy mědi a ukládají se na měděné desce.

Shrňme si, co se děje: proces činnosti galvanického článku je doprovázen přechodem elektronů z redukčního činidla na oxidační činidlo podél vnější části obvodu. Reakce probíhají na obou elektrodách. Uvnitř zdroje protéká iontový proud.

Obtížnost použití

V bateriích lze v zásadě použít jakoukoli z možných redoxních reakcí. Ale není tolik látek schopných pracovat v technicky cenných prvcích. Navíc mnoho reakcí vyžaduje drahé látky.

Moderní baterie mají jednodušší strukturu. Dvě elektrody umístěné v jednom elektrolytu naplní nádobu - tělo baterie. Takové konstrukční prvky zjednodušují strukturu a snižují náklady na baterie.

Každý galvanický článek je schopen produkovat stejnosměrný proud.

Proudový odpor neumožňuje, aby se všechny ionty objevily na elektrodách současně, takže prvek pracuje po dlouhou dobu. Chemické reakce tvorby iontů se dříve nebo později zastaví a prvek se vybije.

Velký význam má aktuální zdroj.

Něco málo o odporu

Použití elektrického proudu nepochybně posunulo vědecký a technologický pokrok na novou úroveň a dalo mu obrovský impuls. Ale síla odporu vůči toku proudu stojí v cestě takovému vývoji.

Na jedné straně má elektrický proud neocenitelné vlastnosti používané v každodenním životě a technice, na straně druhé je zde značný odpor. Fyzika jako věda o přírodě se snaží nastolit rovnováhu a uvést tyto okolnosti do souladu.

Proudový odpor vzniká v důsledku interakce elektricky nabitých částic s látkou, kterou se pohybují. Za normálních teplotních podmínek nelze tento proces vyloučit.

Odpor

Proudový zdroj a odpor vnější části obvodu mají trochu jinou povahu, ale stejná je v těchto procesech práce vykonaná k pohybu náboje.

Samotná práce závisí pouze na vlastnostech zdroje a jeho náplně: kvalitách elektrod a elektrolytu a také na vnějších částech obvodu, jejichž odpor závisí na geometrických parametrech a chemických vlastnostech materiálu. Například odpor kovového drátu roste s jeho délkou a klesá s rostoucí plochou průřezu. Při řešení problému, jak snížit odpor, fyzika doporučuje používat specializované materiály.

Současná práce

V souladu s Joule-Lenzovým zákonem se ve vodičích uvolňuje množství tepla úměrné odporu. Označíme-li množství tepla Q int. , síla proudu I, doba jeho průtoku t, pak dostaneme:

• Q vnitřní = I 2 r t,

kde r je vnitřní odpor zdroje proudu.

V celém řetězci, včetně jeho vnitřních i vnějších částí, se uvolní celkové množství tepla, jehož vzorec je:

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

Je známo, jak se ve fyzice označuje odpor: vnější obvod (všechny prvky kromě zdroje) má odpor R.

Ohmův zákon pro úplný obvod

Vezměme v úvahu, že hlavní práci vykonávají vnější síly uvnitř zdroje proudu. Jeho hodnota se rovná součinu náboje přeneseného polem a elektromotorické síly zdroje:

• q · E = I2 · (r + R) · t.

Když pochopíme, že náboj se rovná součinu síly proudu a doby, po kterou proudí, máme:

• E = I (r + R).

V souladu se vztahy příčiny a následku má Ohmův zákon formu:

• I = E: (r + R).

V uzavřeném obvodu je EMF zdroje proudu přímo úměrné a nepřímo úměrné celkovému (rázovému) odporu obvodu.

Na základě tohoto vzoru je možné určit vnitřní odpor zdroje proudu.

Kapacita vybíjení zdroje

Mezi hlavní charakteristiky zdrojů patří vybíjecí kapacita. Maximální množství elektřiny získané během provozu za určitých podmínek závisí na síle vybíjecího proudu.

V ideálním případě, když jsou provedeny určité aproximace, lze kapacitu vybíjení považovat za konstantní.

Například standardní baterie s rozdílem potenciálů 1,5 V má vybíjecí kapacitu 0,5 Ah. Pokud je vybíjecí proud 100 mA, funguje 5 hodin.

Metody nabíjení baterií

Použití baterií způsobí jejich vybití. nabíjení malých prvků se provádí proudem, jehož síla nepřesahuje jednu desetinu kapacity zdroje.

K dispozici jsou následující způsoby nabíjení:

• použití konstantního proudu po danou dobu (asi 16 hodin s proudem 0,1 kapacity baterie);
• nabíjení klesajícím proudem na daný potenciálový rozdíl;
• použití asymetrických proudů;
• sekvenční aplikace krátkých pulzů nabíjení a vybíjení, ve kterých čas prvního překročí čas druhého.

Praktická práce

Je navržen úkol: určit vnitřní odpor zdroje proudu a emf.

Chcete-li to provést, musíte zásobit zdroj proudu, ampérmetr, voltmetr, posuvný reostat, klíč a sadu vodičů.

Použití vám umožní určit vnitřní odpor zdroje proudu. K tomu potřebujete znát jeho EMF a hodnotu odporu reostatu.

Výpočtový vzorec pro proudový odpor ve vnější části obvodu lze určit z Ohmova zákona pro část obvodu:

• I=U:R,

kde I je síla proudu ve vnější části obvodu, měřená ampérmetrem; U je napětí na vnějším odporu.

Pro zvýšení přesnosti se měření provádějí alespoň 5krát. K čemu to je? Dále se používá napětí, odpor, proud (nebo spíše síla proudu) naměřené během experimentu.

Pro určení EMF zdroje proudu využíváme toho, že napětí na jeho svorkách při rozpojeném spínači je téměř stejné jako EMF.

Sestavme obvod baterie, reostatu, ampérmetru a klíče zapojených do série. Na svorky zdroje proudu připojíme voltmetr. Po otevření klíče provedeme jeho čtení.

Vnitřní odpor, jehož vzorec je získán z Ohmova zákona pro úplný obvod, je určen matematickými výpočty:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Měření ukazuje, že vnitřní odpor je výrazně menší než vnější.

Praktická funkce akumulátorů a baterií je široce využívána. Nesporná ekologická bezpečnost elektromotorů je nepochybná, ale vytvoření prostorné, ergonomické baterie je problémem moderní fyziky. Jeho řešení povede k novému kolu vývoje automobilové techniky.

Malé, lehké a vysokokapacitní dobíjecí baterie jsou také nezbytné v mobilních elektronických zařízeních. Množství energie v nich použité přímo souvisí s výkonem zařízení.

V době elektřiny snad neexistuje člověk, který by o existenci elektrického proudu nevěděl. Ale jen málokdo si ze školního kurzu fyziky pamatuje víc než názvy veličin: proud, napětí, odpor, Ohmův zákon. A jen velmi málo lidí si pamatuje, jaký je význam těchto slov.

V tomto článku probereme, jak vzniká elektrický proud, jak se přenáší obvodem a jak tuto veličinu použít ve výpočtech. Než však přejdeme k hlavní části, vraťme se k historii objevu elektrického proudu a jeho zdrojů a také k definici toho, co je elektromotorická síla.

Příběh

Elektřina jako zdroj energie je známá již od starověku, protože ji sama příroda vyrábí v obrovských objemech. Pozoruhodným příkladem je blesk nebo elektrická rampa. Přes takovou blízkost k člověku bylo možné tuto energii omezit až v polovině 17. století: Otto von Guericke, purkmistr z Magdeburgu, vytvořil stroj, který umožňuje generování elektrostatického náboje. V polovině osmnáctého století vytvořil Peter von Muschenbroek, vědec z Holandska, první elektrický kondenzátor na světě, nazvaný Leydenská nádoba na počest univerzity, kde pracoval.

Možná, že éra skutečných objevů věnovaných elektřině začíná prací Luigiho Galvaniho a Alessandra Volty, kteří studovali elektrické proudy ve svalech a vznik proudu v takzvaných galvanických článcích. Další výzkumy nám otevřely oči pro souvislost mezi elektřinou a magnetismem a také pro několik velmi užitečných jevů (jako je elektromagnetická indukce), bez kterých si dnes nelze představit náš život.

Nebudeme se ale pouštět do magnetických jevů a zaměříme se pouze na elektrické. Pojďme se tedy podívat, jak vzniká elektřina v galvanických článcích a o co jde.

Co je to galvanický článek?

Dá se říci, že vyrábí elektřinu v důsledku chemických reakcí probíhajících mezi jeho složkami. Nejjednodušší galvanický článek vynalezl Alessandro Volta a pojmenoval jej po něm jako voltaický sloup. Skládá se z několika vrstev, které se navzájem střídají: měděný plech, vodivé těsnění (v domácí verzi designu se používá vata navlhčená slanou vodou) a zinkový plech.

Jaké reakce v něm probíhají?

Pojďme se blíže podívat na procesy, které nám umožňují vyrábět elektřinu pomocí galvanického článku. Existují pouze dvě takové transformace: oxidace a redukce. Když je jeden prvek, redukční činidlo, oxidován, předává elektrony jinému prvku, oxidačnímu činidlu. Oxidační činidlo se zase redukuje přijetím elektronů. Tímto způsobem se nabité částice pohybují z jedné desky na druhou a tomu se, jak známo, říká elektrický proud.

A nyní plynule přejdeme k hlavnímu tématu tohoto článku - EMF aktuálního zdroje. A nejprve se podívejme, co je to elektromotorická síla (EMF).

Co je EMF?

Tato veličina může být reprezentována jako práce sil (jmenovitě „práce“) vykonaná, když se náboj pohybuje po uzavřeném elektrickém obvodu. Velmi často také upřesňují, že náboj musí být nutně kladný a jednotkový. A to je podstatný doplněk, protože pouze za těchto podmínek lze elektromotorickou sílu považovat za přesně měřitelnou veličinu. Mimochodem, měří se ve stejných jednotkách jako napětí: volty (V).

EMF zdroje proudu

Jak víte, každá baterie nebo baterie má svou vlastní hodnotu odporu, kterou může produkovat. Tato hodnota, emf zdroje proudu, ukazuje, kolik práce je vykonáno vnějšími silami pro přesun náboje podél obvodu, ve kterém je připojena baterie nebo akumulátor.

Je také vhodné si ujasnit, jaký typ proudu zdroj produkuje: konstantní, střídavý nebo pulzní. Galvanické články včetně akumulátorů a baterií produkují vždy pouze stejnosměrný elektrický proud. EMF zdroje proudu se v tomto případě bude co do velikosti rovnat výstupnímu napětí na kontaktech zdroje.

Nyní je čas zjistit, proč je obecně potřeba takové množství, jako je EMF, a jak ho použít při výpočtu jiných množství elektrického obvodu.

EMF vzorec

Již jsme zjistili, že EMF zdroje proudu se rovná práci vnějších sil na pohyb náboje. Pro větší přehlednost jsme se rozhodli napsat vzorec pro tuto veličinu: E = A vnější síly / q, kde A je práce a q je náboj, na kterém byla práce vykonána. Vezměte prosím na vědomí, že je účtován celkový poplatek, nikoli jednotkový poplatek. To je provedeno proto, že uvažujeme práci sil při pohybu všech nábojů ve vodiči. A tento poměr práce k náboji bude pro daný zdroj vždy konstantní, protože bez ohledu na to, kolik nabitých částic odeberete, konkrétní množství práce pro každou z nich bude stejné.

Jak vidíte, vzorec pro elektromotorickou sílu není tak složitý a skládá se pouze ze dvou veličin. Je čas přejít k jedné z hlavních otázek vyplývajících z tohoto článku.

Proč je potřeba EMF?

Již bylo řečeno, že EMF a napětí jsou vlastně stejné veličiny. Pokud známe hodnoty EMF a vnitřního odporu zdroje proudu, pak nebude těžké je dosadit do Ohmova zákona za kompletní obvod, který vypadá takto: I=e/(R+r) , kde I je síla proudu, e je EMF, R je odpor obvodu, r - vnitřní odpor zdroje proudu. Odtud můžeme najít dvě charakteristiky obvodu: I a R. Je třeba poznamenat, že všechny tyto argumenty a vzorce jsou platné pouze pro obvod stejnosměrného proudu. V případě proměnné budou vzorce zcela odlišné, protože se řídí svými vlastními oscilačními zákony.

Stále však není jasné, jakou aplikaci má EMF zdroje proudu. V obvodu je zpravidla mnoho prvků, které plní svou funkci. V každém telefonu je deska, která také není nic jiného než elektrický obvod. A každý takový obvod vyžaduje k provozu zdroj proudu. A je velmi důležité, aby jeho EMF odpovídalo parametrům pro všechny prvky obvodu. V opačném případě obvod přestane fungovat nebo se spálí kvůli vysokému napětí uvnitř.

Závěr

Myslíme si, že tento článek byl pro mnohé užitečný. V moderním světě je skutečně velmi důležité vědět co nejvíce o tom, co nás obklopuje. Včetně základních znalostí o povaze elektrického proudu a jeho chování uvnitř obvodů. A pokud si myslíte, že něco takového jako elektrický obvod se používá pouze v laboratořích a máte k tomu daleko, pak se velmi mýlíte: všechna zařízení, která spotřebovávají elektřinu, se ve skutečnosti skládají z obvodů. A každý z nich má svůj vlastní zdroj proudu, který vytváří EMF.

Pokusme se tento problém vyřešit pomocí konkrétního příkladu. Elektromotorická síla zdroje je 4,5 V. Byla k němu připojena zátěž a protékal jím proud rovný 0,26 A Napětí se pak rovnalo 3,7 V. Nejprve si představte, že jde o sériový obvod zdroj napětí 4,5 V, jehož vnitřní odpor je nulový, a také rezistor, jehož hodnotu je potřeba zjistit. Je jasné, že ve skutečnosti tomu tak není, ale pro výpočty je analogie docela vhodná.

Krok 2

Pamatujte, že písmeno U označuje pouze napětí při zátěži. Pro označení elektromotorické síly je vyhrazeno další písmeno - E. Změřit ji absolutně přesně nelze, protože budete potřebovat voltmetr s nekonečným vstupním odporem. I s elektrostatickým voltmetrem (elektrometrem) je obrovský, ale ne nekonečný. Ale jedna věc je být absolutně přesná a druhá mít přesnost přijatelnou v praxi. Druhý je vcelku proveditelný: je pouze nutné, aby vnitřní odpor zdroje byl zanedbatelný ve srovnání s vnitřním odporem voltmetru. Mezitím si spočítejme rozdíl mezi EMF zdroje a jeho napětím při zátěži spotřebovávající proud 260 mA. E-U = 4,5-3,7 = 0,8. To bude úbytek napětí na tomto „virtuálním rezistoru“.

Krok 3

Pak je vše jednoduché, protože do hry vstupuje klasický Ohmův zákon. Pamatujeme si, že proud procházející zátěží a „virtuálním rezistorem“ je stejný, protože jsou zapojeny do série. Úbytek napětí na druhém (0,8 V) se vydělí proudem (0,26 A) a dostaneme 3,08 Ohmů. Zde je odpověď! Můžete také vypočítat, kolik energie se rozptýlí v zátěži a kolik je zbytečné u zdroje. Ztráta při zátěži: 3,7*0,26=0,962 W. U zdroje: 0,8*0,26=0,208 W. Procentuální poměr mezi nimi si spočítejte sami. Ale to není jediný typ problému, jak najít vnitřní odpor zdroje. Existují také takové, ve kterých je místo aktuální síly uveden odpor zatížení a zbytek výchozích údajů je stejný. Poté musíte nejprve provést ještě jeden výpočet. Napětí při zátěži uvedené v podmínce (ne EMF!) se vydělí odporem zátěže. A získáte aktuální sílu v obvodu. Poté, jak říkají fyzici, „problém je zredukován na předchozí“! Zkuste takový problém vytvořit a vyřešit.

EMF a napětí. Vnitřní odpor napájecích zdrojů.
Vzdělávací program je takový vzdělávací program!
Ohmův zákon. To je to, co myslím.
O Ohmově zákonu jsme již mluvili. Ještě jednou - z trochu jiného úhlu. Aniž bychom zacházeli do fyzických detailů a mluvili jednoduchým kočičím jazykem, Ohmův zákon říká: čím větší je emf. (elektromotorická síla), čím větší proud, tím větší odpor, tím menší proud.
Překladem tohoto kouzla do jazyka suchých vzorců dostaneme:

I=E/R

kde: I - síla proudu, E - E.M.F. - elektromotorická síla R - odpor
Proud se měří v ampérech, emf. - ve voltech a odpor nese hrdé jméno soudruh Ohm.E.m.f. - to je charakteristika ideálního generátoru, jehož vnitřní odpor je považován za nekonečně malý. V reálném životě se to stává zřídka, takže Ohmův zákon pro sériový obvod (pro nás známější) vstupuje v platnost:

I=U/R

kde: U je napětí zdroje přímo na jeho svorkách.
Podívejme se na jednoduchý příklad.
Představme si obyčejnou baterii v podobě emf zdroje. a určitý rezistor zapojený do série s ním, který bude představovat vnitřní odpor baterie. Připojíme paralelně k baterii voltmetr. Jeho vstupní odpor je výrazně větší než vnitřní odpor baterie, ale ne nekonečně velký – to znamená, že jí poteče proud. Hodnota napětí, kterou ukazuje voltmetr, bude menší než hodnota emf. pouze velikost poklesu napětí na vnitřním imaginárním odporu při daném proudu, ale je to právě tato hodnota, která se bere jako napětí baterie.
Konečný stresový vzorec bude mít následující podobu:

U(baht)=E-U(interní)

Protože se vnitřní odpor všech baterií v průběhu času zvyšuje, zvyšuje se také úbytek napětí na vnitřním odporu. V tomto případě se napětí na svorkách baterie sníží. Mňoukat!
Rozumím!
Co se stane, když místo voltmetru připojíte k baterii ampérmetr? Vzhledem k tomu, že vnitřní odpor ampérmetru má tendenci k nule, budeme vlastně měřit proud procházející vnitřním odporem baterie. Protože vnitřní odpor zdroje je velmi malý, může měřený proud v tomto případě dosáhnout několika ampérů.
Je však třeba poznamenat, že vnitřní odpor zdroje je stejný prvek obvodu jako všechny ostatní. S rostoucím proudem zátěže se tedy bude zvyšovat i úbytek napětí na vnitřním odporu, což vede ke snížení napětí na zátěži. Nebo jak to my rádiové kočky rádi říkáme – pokles napětí.
Aby změny zátěže měly co nejmenší vliv na výstupní napětí zdroje, snaží se minimalizovat jeho vnitřní odpor.
Prvky sériového obvodu můžete vybrat tak, že na kterémkoli z nich získáte napětí, které se oproti originálu sníží tolikrát, kolikrát chcete.