Як розрахувати внутрішній опір джерела живлення
До джерела живлення з відомою електродвижущей силою (ЕДС) підключили навантаження, що споживає відомий струм. Після цього напруга на виході джерела (а значить, і на навантаженні) стало менше вихідного, і теж відомо, яким. Як же розрахувати внутрішній опір джерела?
Інструкція
Рівень складності: Нескладно
1 крок
Спробуємо вирішити це завдання на конкретному прикладі. Електродвигуча сила джерела живлення становить 4,5 В. До нього підключили навантаження, і через неї потік струм, рівний 0,26 А. Напруга при цьому стало рівним 3,7 В. Першим ділом, уявімо собі, що всередині джерела захований послідовний ланцюг з ідеального джерела напруги в 4,5 В, внутрішній опір якого дорівнює нулю, а також різке Зрозуміло, що насправді це не так, але для розрахунків аналогія цілком зійде.
2 крок
Запам'ятайте, що буквою U позначають тільки напругу під навантаженням. Для позначення ж електродвижущей сили зарезервована інша буква - E. Абсолютно точно її виміряти неможливо, тому що потрібно вольтметр з нескінченним вхідним опором. Навіть у електростатичного вольтметра (електрометра) воно величезне, але не нескінченно. Але одна справа - абсолютно точно, а інша - з точністю, прийнятною на практиці. Друге цілком здійсненне: потрібно лише, щоб внутрішній опір джерела було зневажливо мало порівняно з внутрішнім опором вольтметра. А поки суть та справа, вважатимемо різницю між ЕДС джерела і його напругою під навантаженням, що споживає струм в 260 мА. E-U = 4,5-3,7 = 0,8. Це і буде падіння напруги на тому «віртуальному резисторі».
3 крок
Ну а далі все просто, бо в справу вступає класичний закон Ома. Пам'ятаємо, що струм через навантаження і «віртуальний резистор» однаковий, адже вони з'єднані послідовно. Падіння напруги на останньому (0,8 В) ділимо на силу струму (0,26 А) і отримуємо 3,08 Ома. Ось і готова відповідь! Можна ще порахувати, яка потужність розсіюється на навантаженні, а яка - марно на джерелі. На навантаженні розсіюється: 3,7 * 0,26 = 0,962 Вт. На джерелі: 0,8 * 0,26 = 0,208 Вт. Відсоткове співвідношення між ними вирахуйте самостійно. Але це не єдиний вид завдань на знаходження внутрішнього опору джерела. Є й такі, в яких замість сили струму вказано опір навантаження, а інші вихідні дані такі ж. Тоді треба спочатку виконати ще одне обчислення. Наведену в умові напругу під навантаженням (не ЕДС!) поділити на опір навантаження. І вийде сила струму в ланцюгу. Після чого, як кажуть фізики, «завдання зведене до попереднього»! Спробуйте скласти таку задачу і вирішити її.
