Notranja upornost trenutnega vira. Odpornost je formula

Električni tok v prevodniku nastane pod vplivom električnega polja, kar povzroči, da se prosti nabiti delci v smeri gibanja. Ustvarjanje toka delcev je resen problem. Za izgradnjo takšne naprave, ki bo v eni državi dolgo časa ohranjala potencialno razliko polja dolgoročno - nalogo, katere rešitev je bila pod močjo človeštva le do konca 18. stoletja.

Prvi poskusi

Prvi poskusi "varčevanja z električno energijo" za nadaljnje raziskave in uporabo so bili na Nizozemskem. Nemški Ewald Jurgen von Kleist in Nizozemec Peter van Muschenbrook, ki so svoje raziskave opravili v mestu Leiden, so ustvarili prvi kondenzator na svetu, pozneje pa se imenoval "Leyden jar".

Akumulacija električnega naboja je že bila pod vplivom mehanskega trenja. Izpust skozi vodnik se lahko uporablja za kratek čas.

Zmaga človeškega mišljenja nad takšno zmedeno snovjo kot elektrika je bila revolucionarna.

Na žalost je praznjenje (električni tok, ki ga je ustvaril kondenzator) trajal tako kratko, da ga je ustvaril neposredni tok ni mogel. Poleg tega se napetost, ki jo daje kondenzator, postopoma zmanjšuje, kar ne omogoča nobenega stalnega toka.

Potrebno je bilo iskati drug način.

Prvi vir

Poskusi italijanskega Galvanija na preučevanju "živalske elektrike" so bili prvotni poskus iskanja naravnega vira toka v naravi. Viseče noge pripravljenih žabic na kovinskih kavlih železne mreže je opozoril na značilno reakcijo živčnih končičev.

Toda Galvani je zavrnil še en italijanski Alessandro Volta. Zainteresiran za možnost prejemanja električne energije iz živalskih organizmov je opravil vrsto poskusov z žabami. Ampak njegov zaključek je bila popolna nasprotja prejšnjih hipotez.

Volta je opozorila na dejstvo, da je živi organizem le pokazatelj električnega praznjenja. Ko tok poteka, se mišice nožic skrajšajo, kar kaže na potencialno razliko. Vir električnega polja je bil stik različnih kovin. Nadaljnje razdalje so v vrsti kemijskih elementov, večji je učinek.

Plošče različnih kovin, obložene s papirnatimi diski, impregnirane z elektrolitsko raztopino, so dolgo časa ustvarile potrebno razliko potenciala. In pustite, da je nizka (1,1 V), vendar je električni tok lahko dolgo časa raziskan. Glavna stvar je, da je napetost ostala nespremenjena tako dolgo.

Kaj se dogaja?

Zakaj se učinek imenuje v vire, imenovane "galvanske celice"?

Dve kovinski elektrodi, nameščeni v dielektriki, igrajo različne vloge. En dobiva elektrone, drugi jih vzame. Postopek oksidacijsko redukcijske reakcije povzroči nastanek presežka elektronov na eni elektrodi, ki se imenuje negativni pol, in napaka na drugem, ki jo imenujemo kot pozitivni pol vira.

V najpreprostejših galvanskih celicah se na eni elektrodi pojavijo oksidativne reakcije, ki zmanjšujejo reakcije na drugi. Elektroni pridejo na elektrode od zunaj vezja. Elektrolit je prevodnik ionskega toka znotraj vira. Moč odpornosti vodi čas trajanja postopka.

Element baker-cink

Načelo delovanja galvanskih celic je zanimivo upoštevati na primeru bakreno-cinkove galvanske celice, katere učinek je zaradi energije cinka in bakrovega sulfata. V tem viru se v raztopino doda plošča iz bakra bakrov sulfat, in cinkove elektrode potopimo v raztopino cinkovega sulfata. Raztopine ločimo s porozno tesnilo, da preprečimo mešanje, vendar vedno pridejo v stik.

Če je vezje zaprto, površinska plast cinka oksidira. V procesu interakcije s tekočimi, cinkovi atomi, ki so se spremenili v ione, se pojavijo v raztopini. Elektroni se sproščajo na elektrodi, ki lahko sodelujejo pri nastajanju toka.

Pri bakreni elektrodi sodelujejo elektroni v reakciji okrevanja. Bakreni ioni prihajajo iz raztopine na površinsko plast, v procesu redukcije se pretvorijo v atome bakra in se nanesejo na bakreno ploščo.

Povzemite, kaj se dogaja: proces delovanja galvanske celice spremlja prehod elektronov redukcijskega sredstva na oksidant vzdolž zunanjega dela verige. Reakcije gredo na obe elektrodi. V notranjosti vira teče ionski tok.

Težave pri uporabi

Načeloma lahko v baterijah uporabimo katero koli od možnih reakcij oksidacije in redukcije. Ampak ni veliko snovi, ki lahko delujejo v dragocenih tehničnih elementih. Poleg tega številne reakcije zahtevajo stroške dragih snovi.

Moderne baterije imajo enostavnejšo strukturo. Dva elektroda, nameščena v enem elektrolitu, napolnite posodo - ohišje baterije. Takšne konstrukcijske funkcije poenostavljajo strukturo in zmanjšujejo stroške baterij.

Vsaka galvanska celica lahko proizvaja stalni tok.

Trenutni upor ne dopušča, da so vsi ioni na elektrodah hkrati, zato element deluje dovolj dolgo. Kemijske reakcije tvorjenja ionov prej ali slej prenehajo, element se izprazni.

Notranji odpor vir toka je zelo pomemben.

Malo o odporu

Uporaba električnega toka je nedvomno prinesla znanstveni in tehnični napredek na novo raven, ki mu je dala ogromno potisk. Toda moč odpornosti proti toku toka postane na poti takega razvoja.

Po eni strani ima električni tok neprecenljive lastnosti, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju in tehnologiji, po drugi strani pa obstaja veliko nasprotovanje. Fizika kot narava znanosti poskuša vzpostaviti ravnovesje, da bi se te okoliščine uskladile.

Odpornost toka izhaja iz interakcije električno napolnjenih delcev s snovjo, s katero se premikajo. Ta postopek ni mogoće izkljućiti pod normalnimi temperaturnimi pogoji.

Odpornost

Notranji odpor vir toka in nasprotje zunanjega dela vezja imajo nekoliko drugačno naravo, vendar je v teh procesih tudi delo pri prenosu bremenitve enako.

Delo je odvisno le od lastnosti vira in njegovega polnjenja: lastnosti elektrod in elektrolita ter zunanjih delov verige, katerih odpornost je odvisna od geometrijskih parametrov in kemijskih lastnosti materiala. Odpornost kovinske žice se na primer poveča z naraščajočo dolžino in se z razširitvijo površine preseka zmanjša. Pri reševanju problema zmanjševanja odpornosti fizika priporoča uporabo specializiranih materialov.

Trenutna operacija

V skladu z Joule-Lenzovim zakonom je količina toplote v prevodnikih sorazmerna z uporom. Če je količina toplote Q_int., jakost trenutnega I, čas njenega pretoka t, potem dobimo:

• Q_int. = Jaz^{2 middot-}r middot-t,

kjer je r notranja upornost trenutnega vira.

V celotni verigi, ki vključuje tako notranje kot zunanje dele, se sprosti skupna količina toplote, katere formula ima obliko:

• Q_popolna = Jaz^{2 middot-}r middot-t + I^{2 middot-}R middot-t = I^{2 middot-}(r + R) middot-t,

Znano je, da je odpornost v fiziki označena: zunanje vezje (vsi elementi razen vira) ima upornost R.

Ohmov zakon za celotno verigo

Upoštevamo, da glavno delo opravljajo zunanje sile znotraj trenutnega vira. Njegova velikost je enaka produktu nabora, ki ga nosi polje, in elektromotorne sile vira:

• q middot-E = jaz² middot-(r + R) middot-t.

da je obremenitev enaka produktu trenutne jakosti v času njegovega pretoka, imamo:

• E = I middot- (r + R).

V skladu s vzročno-posledičnimi odnosi ima zakon Ohma obliko:

• I = E: (r + R).

Trenutna moč v zaprtem vezju je neposredno sorazmerna z EMF trenutnega vira in je obratno sorazmerna s celotnim (skupnim) uporom vezja.

Na podlagi tega vzorca je mogoče določiti notranji upor trenutnega vira.

Izpušna zmogljivost vira

Glavne značilnosti virov vključujejo zmogljivost izpusta. Največja količina električne energije, prejeta med obratovanjem pod določenimi pogoji, je odvisna od toka izpusta.

V idealnem primeru, ko se izvajajo določene približne vrednosti, se lahko šteje konstantna kapacitivnost izpusta.

Na primer, standardna baterija s potencialno razliko 1,5 V ima zmogljivost polnjenja 0,5 Amidot-h. Če je tok izpusta 100 mA, potem deluje 5 ur.

Metode polnjenja akumulatorjev

Uporaba baterij vodi do njihovega praznjenja. Obnovitev baterij, polnjenje majhnih elementov se izvaja s pomočjo toka, katerega vrednost porabe ne presega ene desetine zmogljivosti vira.

Na voljo so naslednje metode zaračunavanja:

• uporaba nespremenljivega toka za določen čas (približno 16 ur s tokom 0,1 kapacitete akumulatorja);
• polnjenje s tokovno vrednostjo na vnaprej določeno vrednost potencialne razlike;
• uporaba neuravnoteženih tokov;
• zaporedna uporaba kratkih in praznilnih impulzov, pri katerih čas prvega presega čas drugega.

Praktično delo

Naloga je predlagana: za določitev notranje upornosti trenutnega vira in EMF.

Če želite to izvesti, morate zalogo trenutnega vira, ampermetra, voltmetra, drsnega reostata, ključa, niza prevodnikov.

Uporabi Ohmov zakon za zaprto vezje bo določil notranjo upornost trenutnega vira. Za to je potrebno poznati svoj EMF, vrednost odpornosti reostata.

Formulirano formulo za trenutni upor v zunanjem delu vezja lahko določimo iz zakona Ohma za verigo:

• I = U: R,

kjer je tok v zunanjem delu vezja, merjen z ampermetrom, je U napetost pri zunanjem uporu.

Za povečanje natančnosti meritev se izvede vsaj 5-krat. Za kaj je to? Merjeni med poskusom se uporabljajo pozneje, napetost, odpornost, tok (ali bolje, tok).

Da bi določili EMF trenutnega vira, uporabimo dejstvo, da je napetost na svojih sponkah z odprtim ključem praktično enaka EMF.

Postavili bomo verigo baterij, reostat, ampermeter in ključ v seriji. Priključite voltmeter na priključke trenutnega vira. Ko smo odprli ključ, odklopimo njegovo pričevanje.

Notranji odpor, katerega formula je pridobljena iz Ohmovega zakona za celotno verigo, se določi z matematičnimi izračuni:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Meritve kažejo, da je notranji upor precej manjši kot zunanji upor.

Praktično delovanje baterij in baterij se pogosto uporablja. Neizpodbitna okoljska varnost elektromotorjev ni dvomljiva, temveč ustvariti prostorno, ergonomsko baterijo - problem moderne fizike. Njena odločitev bo pripeljala do novega kroga razvoja avtomobilske opreme.

Majhne, ​​lahke, prostorne baterije so prav tako bistvene pri mobilnih elektronskih napravah. Stalež energije, ki se uporablja v njih, je neposredno povezana z delovanjem naprav.