Resistensi dari internal power supply. Resistance - rumus

Arus listrik dalam konduktor terjadi di bawah pengaruh suatu penyebab medan listrik partikel bermuatan datang longgar dalam arah perjalanan. Membuat partikel saat ini - masalah serius. Untuk membangun sebuah perangkat yang akan mempertahankan perbedaan antara potensi lapangan di negara yang sama untuk waktu yang lama - tugas yang terbukti kekuatan kemanusiaan sampai akhir abad XVIII.

Upaya pertama

Upaya pertama untuk "menghemat listrik" untuk penelitian lebih lanjut dan penggunaan nya dibuat di Belanda. Jerman Ewald Jurgen von Kleist dan pelatih asal Belanda Pieter van Musschenbroek yang melakukan penelitian mereka di kota Leiden, menciptakan kapasitor pertama di dunia, yang kemudian disebut "Leyden jar".

Akumulasi muatan listrik sudah dipegang oleh gesekan mekanis. Gunakan debit melalui konduktor bisa untuk, cukup singkat, interval waktu tertentu.

Kemenangan kecerdasan manusia pada substansi fana seperti, seperti listrik, adalah revolusioner.

Sayangnya, debit (arus listrik yang dihasilkan kapasitor) berlangsung begitu singkat yang menciptakan arus searah tidak bisa. Selain itu, tegangan yang diberikan oleh kapasitor secara bertahap menurun, yang tidak meninggalkan kesempatan untuk menerima arus kontinu.

Kami harus mencari cara lain.

Sumber pertama

Italia eksperimen Galvani pada studi "hewan listrik" merupakan upaya asli untuk menemukan sumber alami listrik di alam. Menggantung kaki katak disiapkan di jeruji besi kait besi, ia menarik perhatian pada respon karakteristik dari ujung saraf.

Namun, kesimpulan Galvani membantah lain Italia - Alessandro Volta. Penasaran dengan kemungkinan menghasilkan listrik dari organisme hewan, itu melakukan serangkaian percobaan dengan katak. Tapi kesimpulan itu kebalikan dari hipotesis sebelumnya.

Volt dicatat bahwa organisme hidup hanya indikator debit listrik. Ketika kaki otot saat kontrak, menunjukkan perbedaan potensial. Sumber medan listrik berubah kontak logam berbeda. Semakin jauh terpisah mereka di sejumlah unsur kimia, semakin besar efeknya.

Piring dari logam berbeda diletakkan cakram kertas diresapi dengan larutan elektrolit, menciptakan jangka waktu yang panjang diperlukan perbedaan potensial. Dan bahkan jika itu rendah (1.1 V), tetapi arus listrik dapat dipelajari untuk waktu yang lama. Hal utama adalah bahwa tegangan dijaga konstan selama.

Apa yang terjadi

Mengapa dalam sumber-sumber, yang disebut "sel elektrokimia", yang disebut efek ini?

Dua elektroda logam yang dipasang di isolator, memainkan peran yang berbeda. Satu memberikan elektron, yang lain menerima mereka. Reaksi proses redoks menyebabkan kelebihan elektron pada satu elektroda, yang disebut kutub negatif, dan kesalahan kedua, dilambangkan sebagai terminal sumber positif.

Dalam reaksi oksidasi sel galvanik yang paling sederhana terjadi pada satu elektroda, restoratif - di sisi lain. Elektron tiba di elektroda dari bagian eksternal dari sirkuit. elektrolit adalah konduktor arus dalam sumber ion. kekuatan perlawanan yang dipimpin oleh durasi proses.

Unsur tembaga-seng

Prinsip operasi dari sel elektrokimia yang menarik untuk mempertimbangkan contoh dari tembaga-seng tindakan sel galvanik yang bertentangan seng energi dan tembaga sulfat. Sumber ini dari plat tembaga ditempatkan dalam larutan tembaga sulfat, elektroda seng direndam dalam larutan seng sulfat. Solusi dibagi pad berpori untuk menghindari pencampuran, tetapi tidak harus menyentuh.

Jika rangkaian tertutup, lapisan permukaan seng teroksidasi. Dalam proses interaksi dengan atom seng cair berubah menjadi ion muncul dalam larutan. Pada elektroda, elektron dilepaskan, yang dapat mengambil bagian dalam saat pembentukan.

Mendapatkan pada elektroda tembaga, elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi. Dari solusi ke lapisan permukaan ion tembaga tiba dalam proses pemulihan mereka diubah menjadi atom tembaga diendapkan pada plat tembaga.

Meringkas apa yang terjadi: operasi proses sel disertai dengan transisi elektron reduktor ke oksidator dari bagian luar rantai. Reaksi terjadi pada dua elektroda. Di dalam sumber arus ion saat ini.

kompleksitas penggunaan

Pada prinsipnya, salah satu reaksi redoks yang mungkin dapat digunakan dalam baterai. Namun zat yang mampu beroperasi di sekuritas unsur teknis, tidak begitu banyak. Selain itu, banyak reaksi memerlukan biaya bahan mahal.

baterai modern memiliki struktur yang sederhana. Dua elektroda ditempatkan dalam satu elektrolit mengisi kapal - kasus baterai. fitur desain seperti menyederhanakan struktur dan mengurangi harga baterai.

Setiap sel elektrokimia mampu menciptakan arus searah.

resistansi DC tidak memungkinkan semua ion sekaligus menghidupkan elektroda, sehingga unit beroperasi untuk waktu yang lama. Reaksi kimia menghasilkan ion akhirnya dihentikan elemen dibuang.

Resistensi dari internal catu daya penting.

Sedikit resistensi

Penggunaan arus listrik, tidak diragukan lagi, telah membawa kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi ke tingkat yang baru, memberinya dorongan besar. Tapi kekuatan perlawanan terhadap aliran arus mendapat di jalan pembangunan tersebut.

Di satu sisi, arus listrik memiliki sifat yang sangat berharga yang digunakan dalam rumah dan Teknologi, di sisi lain - ada resistensi yang cukup besar. Fisika sebagai ilmu alam sedang mencoba untuk keseimbangan, untuk menyelaraskan keadaan ini.

perlawanan muncul dari interaksi partikel bermuatan listrik dengan zat yang mereka bergerak. Kecualikan proses ini dalam kondisi suhu normal, adalah mustahil.

perlawanan

Resistansi internal sumber arus dan perlawanan terhadap bagian luar sirkuit memiliki beberapa sifat yang berbeda, namun sama-sama dalam proses ini adalah operasi scoring dengan memindahkan muatan.

Pekerjaan itu sendiri hanya bergantung pada sifat-sifat sumber dan isinya: kualitas elektroda dan elektrolit, serta unit sirkuit eksternal, perlawanan yang tergantung pada parameter geometris dan sifat kimia dari material. Misalnya, perlawanan dari kawat logam meningkat dengan panjang dan menurun dengan luas penampang ekstensi. Dalam memecahkan masalah, bagaimana mengurangi resistensi Fisika merekomendasikan penggunaan bahan khusus.

Jobs saat

Sesuai dengan hukum Joule dalam konduktor dialokasikan jumlah panas yang sebanding dengan perlawanan. Jika kuantitas panas Q menunjukkan _ext. , Saat ini kekuatan saya, waktu aliran t, kita mendapatkan:

• Q _ext. = I ^{2 ·} r · t,

di mana r - resistensi dari internal power supply.

Dalam seluruh rangkaian termasuk kedua bagian internal dan eksternal, jumlah total panas disorot, rumus yaitu:

• Q _Total = I ^{I2 ·} r · t + I ^{2 ·} R · t = I ^{2 ·} (R + R) · t,

Hal ini dikenal sebagai dilambangkan dalam perlawanan fisika: sirkuit eksternal (semua elemen kecuali sumber) memiliki ketahanan R.

hukum Ohm untuk rantai lengkap

Pertimbangkan bahwa sebagian besar pekerjaan di kekuatan luar membuat sumber arus. besarnya adalah sama dengan produk dari biaya yang dibawa oleh lapangan, dan sumber gaya gerak listrik:

• q · E = I ^I2 · (R + R) · t.

menyadari bahwa biaya adalah sama dengan produk dari kekuatan arus pada saat kejadian tersebut, kita harus:

• E = I · (r + R).

Sesuai dengan hubungan sebab-akibat hukum Ohm diberikan oleh:

• I = E: (r + R).

Kekuatan saat ini di sirkuit EMF tertutup berbanding lurus dengan sumber daya dan berbanding terbalik dengan keseluruhan (total) resistensi sirkuit.

Berdasarkan pola ini, adalah mungkin untuk menentukan resistansi internal dan sumber arus.

Sumber debit kapasitansi

Karakteristik utama dari sumber dan mungkin termasuk kapasitas debit. Jumlah maksimum listrik diperoleh ketika beroperasi dalam kondisi tertentu, tergantung pada saat debit.

Dalam kasus yang ideal, ketika pendekatan tertentu dilakukan, kapasitas debit dapat dianggap konstan.

Misalnya, baterai standar 1,5 V perbedaan potensial memiliki kapasitas debit 0,5 Ah. Jika debit saat ini adalah 100 mA, maka dioperasikan selama 5 jam.

Metode untuk pengisian baterai

Pengoperasian baterai mengarah ke debit mereka. Pemulihan baterai pengisian elemen kecil dilakukan dengan arus yang nilainya daya kurang dari sepersepuluh dari wadah sumber.

Berikut metode pengisian:

• penggunaan arus konstan untuk waktu yang telah ditentukan (sekitar 16 jam 0,1 kapasitas baterai saat ini);
• menurunkan arus pengisian ke nilai yang telah ditentukan perbedaan potensial;
• Menggunakan arus asimetris;
• Aplikasi berturut-turut pulsa pendek dari pengisian dan pemakaian, di mana yang pertama lebih besar dari yang kedua.

kerja praktek

tugas yang diusulkan: menentukan resistansi internal dari sumber arus dan EMF.

Untuk pelaksanaannya perlu disediakan oleh sumber arus, sebuah ammeter, voltmeter, geser rheostat, satu set kunci dari konduktor.

Menggunakan hukum Ohm untuk rangkaian tertutup akan menentukan resistansi internal dari sumber arus. Untuk melakukan ini, Anda harus tahu nilai EMF dari perlawanan rheostat.

Dihitung rumus resistance saat ini di bagian luar dari rantai dapat ditentukan dari hukum Ohm untuk subcircuit:

• I = U: R,

di mana saya - saat ini di sirkuit luar, diukur oleh ammeter; U - tegangan pada resistor eksternal.

Untuk meningkatkan akurasi pengukuran yang dilakukan oleh setidaknya 5 kali. Apa gunanya? Diukur selama tegangan percobaan, perlawanan, saat ini (lebih tepatnya, saat ini) yang digunakan selanjutnya.

Untuk menentukan sumber daya gaya gerak listrik, menggunakan fakta bahwa tegangan di terminal ketika pembuluh darah terbuka hampir sama dengan EMF tersebut.

Menempatkan rantai baterai seri-terhubung, resistor, kunci ammeter. Terminal sumber arus menghubungkan voltmeter. Disconnecting switch, menghapus kesaksiannya.

Hambatan internal, yang rumus berasal dari hukum Ohm untuk total rangkaian, menentukan perhitungan matematis:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Pengukuran menunjukkan bahwa resistansi internal jauh lebih kecil dari bagian luar.

Fungsi praktis dari baterai dan baterai memiliki berbagai aplikasi. keselamatan ekologi tak terbantahkan motor listrik dapat diragukan lagi, tapi untuk membuat baterai luas, ergonomis - masalah fisika modern. keputusan akan menyebabkan babak baru perkembangan teknologi otomotif.

Kompak, ringan, baterai berkapasitas tinggi juga sangat penting dalam perangkat elektronik mobile. pasokan energi yang digunakan di dalamnya secara langsung terhubung dengan pengoperasian produk.