Den indre motstand av strømforsyningen. Motstand - formelen

Den elektriske strøm i lederen finner sted under påvirkning av et elektrisk felt bevirker ladede partikler som kommer løs i kjøreretningen. Opprette en partikkel strøm - et alvorlig problem. Å bygge en enhet som vil opprettholde forskjellen mellom potensialene av feltet i samme tilstand i lang tid - en oppgave som viste kraften av menneskeheten til slutten av XVIII århundre.

De første forsøk

De første forsøk på å "spare strøm" for å videreutvikle sin forskning og bruk ble gjort i Nederland. Tyske Ewald Jurgen von Kleist og nederlenderen Pieter van Musschenbroek som har utført sin forskning i byen Leiden, skapte verdens første kondensator, senere kalt "Leyden jar".

Akkumulering av elektrisk strøm som er allerede er i besittelse av mekanisk friksjon. Bruk utladning gjennom det kunne lederen for en viss, forholdsvis kort, tidsintervall.

Seieren av menneskelig intelligens på en slik flyktig substans, som elektrisitet, var revolusjonerende.

Uheldigvis utladnings (elektrisk strøm produsert kondensator) varte så kort som skaper likestrøm ikke kunne. I tillegg er den spenning som er gitt av kondensatoren gradvis avtar, noe som etterlater ingen mulighet til å motta kontinuerlig strøm.

Vi måtte finne en annen måte.

Den første kilden

Italienske Galvani eksperimenter på studiet av "animal elektrisitet" var et originalt forsøk på å finne en naturlig kilde til makt i naturen. Hengende ben av klare frosk på metall- kroker jernrist, trakk han hensyn til den karakteristiske responsen fra nerveender.

Men konklusjonene Galvani tilbakevist en annen italiensk - Alessandro Volta. Fascinert av muligheten for å generere elektrisitet fra dyreorganismer, er det foretatt en rekke eksperimenter med frosk. Men konklusjonen var det fullstendige motsatt av hans tidligere hypoteser.

Volt bemerkes at en levende organisme er bare en indikator for elektrisk utladning. Når gjeldende ben muskler kontrakt, noe som indikerer potensial forskjell. Kilden til det elektriske feltet slått ulik metallkontakt. Jo lenger fra hverandre at de er i et antall av kjemiske elementer, desto større effekt.

De plater av forskjellige metaller legges papirskiver impregnert med elektrolyttvæske, og skaper en lang tidsperiode er nødvendig potensialforskjell. Og selv om det var lav (1,1 V), men den elektriske strømmen kan bli studert i lang tid. Det viktigste er at spenningen ble holdt konstant så lenge.

Hva skjer

Hvorfor i kildene, kalt "elektrokjemiske celler", heter denne effekten?

To metallelektroder som er plassert i isolatoren, spille forskjellige roller. En leverer elektroner, den andre mottar dem. Prosessen redoks-reaksjon fører til et overskudd av elektroner i den ene elektrode, som kalles en negativ pol, og den annen feil, betegnet som en positiv kilde terminal.

I de mest enkle galvanisk celle oksidasjonsreaksjoner som forekommer ved den ene elektrode og oppkvikkende - på den annen. Elektronene kommer ved elektrodene fra den ytre del av kretsen. Elektrolytten er en leder av strøm inne i ionekilden. motstandsgruppe ledet av varigheten av prosessen.

Kobber-sink element

Prinsippet for drift av elektrokjemiske celler av interesse for å vurdere eksempel på en kobber-sink-galvanisk celle virkning som går mot energi sink og kobbersulfat. Denne kilde for kobberplate anbringes i en løsning av kobbersulfat, er en sinkelektrode nedsenket i en sinksulfatoppløsning. Løsningene ble delt porøse pute for å unngå å blande, men ikke nødvendigvis rørende.

Hvis kretsen er lukket, blir overflatelaget av sink oksyderes. I prosessen for interaksjon med sinkatomer væske omgjort til ioner vises i oppløsningen. På elektroden, frigjøres elektroner, som kan ta del i dannelsen strømmen.

Får på kobberelektroden, blir elektroner involvert i reduksjonsreaksjonen. Fra en oppløsning på overflatelaget av kobberioner kommer inn i utvinningsprosessen de omdannes til atomer av kobber avsatt på kobberplaten.

Oppsummere hva som skjer: prosessen drift av cellen er ledsaget av overgang-elektronreduksjonsmiddel for oksidasjonsmidlet i den ytre del av kjeden. Reaksjoner finner sted ved de to elektrodene. Inne kilde strømmer ionestrøm.

Kompleksiteten i bruk

I prinsippet kan en hvilken som helst av de mulige redoksreaksjoner benyttes i batterier. Men de stoffene som kan operere i verdipapirer i tekniske elementer, ikke så mye. Videre har mange reaksjoner krever dyre materialkostnader.

Moderne batterier har en enkel struktur. To elektroder er plassert i en elektrolytt fylling av karet - et batteri tilfelle. Slike designfunksjoner forenkle strukturen og redusere prisen på batteriene.

Enhver elektrokjemisk celle som er i stand til å skape en likestrøm.

DC motstand tillater ikke alle ionene som slår samtidig på elektrodene, slik at enheten kan brukes i en lang tid. Kjemiske reaksjoner produsere ioner til slutt terminert element er utladet.

Den indre motstand av strømforsyningen er viktig.

En liten bit av motstand

Bruk av elektrisk strøm, ingen tvil, har brakt vitenskapelige og teknologiske fremskritt til et nytt nivå, ga ham en kraftig forbedring. Men styrken på motstanden mot strømmen kommer i veien for en slik utvikling.

På den ene siden har den elektriske strømmen uvurderlige egenskaper som brukes i hjemmet og teknologi, på den andre - det er en betydelig motstand. Fysikk som en vitenskap om naturen prøver å finne en balanse, for å harmonisere disse forholdene.

strøm motstand oppstår fra samspillet mellom elektrisk ladede partikler med en substans som de er i bevegelse. Utelukke denne prosess i normale temperaturforhold, er det umulig.

motstand

Den indre motstand strømkilden og motstandsdyktighet mot ytre deler av kretsen har flere forskjellig art, men like i disse prosessene er poeng operasjon ved å bevege ladning.

Arbeidet i seg selv er kun avhengig av egenskapene til kilden og dens innhold: kvaliteter av elektroder og elektrolytt, samt ytre krets enheter, den motstandsverdi er avhengig av de geometriske parametre og kjemiske egenskaper av materialet. For eksempel, kan holdbarheten av metalltråden øker med dens lengde og avtar med forlengelse tverrsnittsareal. I å løse problemet, hvordan å redusere motstanden for fysikk anbefaler bruk av spesialiserte materialer.

gjeldende jobber

I samsvar med den lov av Joule i lederne tildelte mengde varme er proporsjonal med motstanden. Hvis mengden av varmen Q betegne _ext. , Den nåværende styrke jeg, en flyt tid t, får vi:

• Q _ext. = I ^{2 ·} r · t,

hvor r - den indre motstand i kraftforsyningen.

I hele den krets som innbefatter både interne og eksterne deler, blir den totale mengden av varmefremhevet, formelen av at den er:

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

Det er kjent som angitt i fysikk motstand: ekstern krets (alle elementer bortsett fra kilden) har en motstand av R.

Ohms lov for hele kjeden

Tenk at det meste av arbeidet i utenfor styrker gjøre gjeldende kilde. Dens størrelse er lik produktet av den ladning som bæres av banen, og elektromotorisk kraft kilde:

• q · E = I ² * (R + R) · t.

innser at ladning er lik produktet av strømstyrken ved tidspunktet for dets forekomst, har vi:

• E = I · (r + R).

I samsvar med årsak og virkning relasjoner Ohms lov er gitt ved:

• I = E: (r + R).

Strømstyrken i den lukkede kretsen EMF er direkte proporsjonal med strømkilden og omvendt proporsjonal med den samlede (totale) krets motstand.

På grunnlag av dette mønster, er det mulig å bestemme den indre motstand, og strømkilden.

Utslippskilden kapasitans

De viktigste karakteristika for kildene og kan omfatte utladningskapasitet. Den maksimale mengde strøm oppnås ved bruk under visse forhold, avhengig av utladningsstrømmen.

I det ideelle tilfellet, når visse tilnærmelser blir utført, den utladningskapasiteten kan betraktes som konstant.

For eksempel er standard batteri 1,5 V spenningsforskjellen har en utladningskapasitet på 0,5 Ah. Hvis utladningsstrømmen er 100 mA, så det drives i 5 timer.

Metoder for lading av batterier

Ved bruk av batteriet fører til sin utladning. Recovery batterilade små elementer som er utført med en strøm, der effektverdien er mindre enn en tiendedel av kildebeholderen.

De følgende metoder: lading

• bruk av en konstant strøm for en forutbestemt tid (ca. 16 timer 0,1 værende batterikapasitet);
• å senke ladestrømmen til en forutbestemt verdi potensialdifferansen;
• Bruk symmetriske strømmer;
• suksessiv anvendelse av korte pulser av lading og utlading, hvor den første er større enn den andre.

praktisk arbeid

Forslag til oppgave: å bestemme den indre motstand i kildestrøm og EMF.

For gjennomføringen av den trenger å bli reservert med strømkilden, et amperemeter, voltmeter, sklie rheostat, en nøkkel sett av ledere.

Ved hjelp av Ohms lov for en lukket krets vil bestemme den innvendige motstand i strømkilden. For å gjøre dette, må du kjenne til EMF verdien av rheostat motstand.

Beregnet strøm motstand formel i den ytre del av kjeden kan bestemmes ut fra Ohms lov for underkrets:

• I = U: R,

hvor I - strøm i den ytre krets, måles ved hjelp av et amperemeter; U - spenning på den ytre motstand.

For å forbedre nøyaktigheten av målinger gjort av minst 5 ganger. Hva gjør den? Den ble målt under eksperimentet spenning, motstand, strøm (mer presist, strøm) blir anvendt heretter.

For å bestemme den elektromotoriske kraft strømkilden, bruker det faktum at spenningen over dens terminaler når den er åpen vene nesten lik den EMF.

Å sette en kjede av seriekoblede batterier, motstander, amperemeter nøkkel. Klemmene på strømkilden koble til et voltmeter. Skillebryter, fjerne sitt vitnesbyrd.

Den indre motstand, hvis formel er avledet fra Ohms lov for den totale kretsen, definere matematiske beregninger:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Målinger viser at den indre motstand er betydelig mindre enn den ytre.

Den praktiske funksjon av batteriet, og at batteriet har en bred anvendelse. Unektelig økologisk sikkerhet av elektriske motorer kan ikke være noen tvil om, men å skape et rommelig batteri, ergonomisk - problemet med moderne fysikk. Sin avgjørelse vil føre til en ny runde med utvikling av bilteknologi.

Kompakt, lett, med høy kapasitet batterier også er viktig i mobile elektroniske enheter. tilførsel av energien som brukes i dem er direkte forbundet med operasjonen av produktet.