Внатрешниот отпор на изворите на напон

Затворен круг

Затворено коло се состои од извор на напон, отпорник на товар или потрошувач и кабли за поврзување. Изворот на напон може да биде галвански елемент или батерија. Батеријата е интерконекција на неколку галвански елементи или ќелии за да се формира поголема единица. Изворот на напон исто така може да биде генератор или, воопшто, кој било посакуван извор на сигнал што обезбедува електрична енергија.

Уредот што е електрично поврзан со изворот на напон се нарекува товар или потрошувач. Изворот, линиите и потрошувачите формираат затворено коло. Тече електрична струја, при што електричната енергија складирана во изворот се претвора во друга форма на енергија кај потрошувачот. Електричната енергија не се троши, туку физички правилно се претвора во друга форма на енергија, на пример во топлинска енергија, светлосна или механичка енергија.

Точките за поврзување на изворот на напон имаат различна зафатеност или потенцијал на електрони. Тие се мерат според референтен потенцијал кој ја има договорената вредност нула како потенцијал за земја (земја). Изворот на напон се пресметува од потенцијалната разлика помеѓу двата пола за поврзување. Сè додека постои, електричната струја може да тече во затворено коло.

Негативниот терминал има вишок електрони и негативен потенцијал.
Позитивниот терминал има недостаток на електрони и позитивен потенцијал.
Потенцијалната разлика е напон помеѓу терминалите (терминален напон).
Референтната смисла одговара на техничката насока на струјата од плус до минус.

Едноставно коло е прикажано со галвански елемент, алтернативно, генератор на напон DC, омски отпорник R и линиите. По дефиниција, каблите имаат идеални својства без отпор. Стрелките го означуваат чувството на референца за напон и струја. Влезните и излезните напони се исти во оваа едноставна претстава.

Во системот за стрела на потрошувачот, стрелките за напон и струја на потрошувачот се насочени во иста насока.
Во системот за потрошувачка стрелка, стрелките за напон и струја во изворот на напон се насочени во спротивни насоки.

Внатрешниот отпор на изворите на напон

Носачите на полнење се одделени во извор на напон. Ова може да се види особено јасно во хемиските системи на батериите и акумулаторите. Во случај на генератори, поделбата се одвива преку електромотивната сила, накратко наречена ЕМФ. Колку е поголема силата на раздвојување, толку е поголема тензијата што се создава. Според DIN 1323, EMF не е една од променливите што се користат во колото. Напонот генериран од ЕМП се нарекува оригинален напон или изворен напон. Може да се мери само на отворените приклучоци за поврзување без да се вчита изворот.

Примарниот напон генериран од ЕМП се смета за идеален.
Со непречено мерење, терминалниот напон е идентичен со изворот или оригиналниот напон.

Ако отпорник на оптоварување е поврзан со извор на напон, генератор на сигнал или единица за напојување општо нарекуван извор, електричната струја тече. Со зголемување на оптоварувањето, тече поголема струја и се намалува напонот на терминалот U Kl. Максималната струја I K тече кога изворот е во краток спој, бидејќи отпорната вредност на товарот практично има вредност 0 Ω. Струјата може да тече само ако причината е електричен напон. Во секој случај, законите на колото се валидни. Правилото на мрежата важи за напон во електрична мрежа. Еден дел од примарниот напон U 0 мора да се претвори во изворот на напон. Во случај на краток спој, струјата I L во изворот генерира напон U i еднаков на вкупниот извор на напон. Причината за надворешно мерливото губење на напон може да се објасни со внатрешниот отпор R i на генераторот.

Видео клипот може да се контролира само со помош на контролната лента што може да се прикаже. Тоа покажува дека со зголемување на оптоварувањето, т.е. со пониски вредности на отпорноста на оптоварување, терминалниот напон се намалува и во исто време се зголемува напонот при внатрешниот отпор на изворот. Изворниот напон е секогаш збир на терминалниот напон и падот на напонот преку внатрешниот отпор. Делот обележан со жолто е еквивалентно коло дијаграм на изворот на напон. Во пракса, напонот на внатрешниот отпор не може да се мери директно. Внатрешниот отпор може да се одреди со мерен дијаграм. Со него може да се пресметаат сите други вредности.

Секој генератор на напон или извор на напон има внатрешен отпор.
Оригиналниот напон U o е еднаков на збирот на терминалниот напон U Kl и напонот на внатрешниот отпор U i
Следното се однесува на терминалниот напон: U Kl = U 0 - (I L R i)

Определување на внатрешниот отпор според методот ΔU/ΔI

На дијаграмот, карактеристиката на оптоварување ја покажува зависноста на терминалниот напон од влечената струја на оптоварување. Оваа карактеристика е исто така линеарна за отпорниците на оптоварување со линеарно однесување. Внатрешниот отпор на генераторот може да се пресмета директно од неговиот градиент, видете го триаголникот на градиентот. Овој метод може да се користи универзално за да се одреди внатрешниот отпор. Во примерот, внатрешниот отпор се пресметува со ΔU = 3 V и ΔI = 0,3 A до R i = 10 Ω

Определување на внатрешниот отпор со користење на методот на половина од терминалниот напон

Овој метод на мерење може да се користи само без оштетување на извор на напон со доволно голем внатрешен отпор. Отпорот на оптоварување се намалува се додека напонот на приклучокот не достигне половина од вредноста на изворот или напонот на отворено коло. Вредноста на отпорноста на оптоварување тогаш е иста со таа на внатрешниот отпор. Во видео клипот ова е случај со отпорност на оптоварување од 10 Ω. Крајниот напон, како и напонот на внатрешниот отпор, е 5 V. Двата отпорници формираат сериско коло. Истата струја тече низ нив и со ист пад на напон имаат иста вредност на отпор.

Извори на напон поврзани во серија

Прилагодлив извор на напон не е секогаш достапен. Особено кај уредите што работат со батерии, работниот напон се добива со поврзување на неколку одделни елементи. Кога елементите се поврзани во серија, нивните внатрешни отпори формираат и сериска врска. Вкупниот напон е збир на одделни напони, обрнувајќи внимание на поларитетот на одделните елементи.

Кога изворите на напон се поврзани во серија, употребливиот работен напон се зголемува.
Зголемувањето на внатрешниот отпор доведува до намалување на струјата на краток спој.

Симетрично напојување со позитивен и негативен напон се создава со поврзување на два еднакви извори на напон во серија со референтната точка, заземјувањето на струјата помеѓу двата извори. На графиконот е прикажано симетрично напонско напојување од ± 15 V генерирано со два идентични извори и поврзано со заземјувањето на струјното коло O V. Едноставниот внатрешен отпор на изворот делува однадвор за секој поединечен напон.

Паралелното поврзување на изворите на напон

При паралелно поврзување на изворите на напон, само изворите на напон со ист оригинален напон и ист внатрешен отпор треба да бидат поврзани заедно. Тогаш напонскиот приклучок е еднаков на оригиналниот напон при работа без оптоварување. U терминал = U 01 = U 02 итн.
Вкупниот внатрешен отпор се пресметува според законот на Ом за паралелно поврзување на отпорници. Ако паралелно се поврзани n извори со иста вредност на внатрешен отпор, внатрешниот отпор ефективен кон надворешноста е: R i tot = R i/n

Во следниот пример што може да се префрли, три пара 1.5 V од ист тип се поврзани паралелно во првите два случаи. При лер, терминалниот напон е 1,5 V како што се очекуваше. Нема проток на струја. Терминалниот напон паѓа само малку под оптоварување. Секој елемент обезбедува ист дел од вкупната електрична енергија.

3 извори во мирување	3 извори со струја на оптоварување
2 + 1 извор со струја на оптоварување	Неактивен извор од 2 + 1

Во последните два случаи, еден од елементите е „потрошен“ или е заменет со елемент со помал оригинален напон, батерија со 1,2. 1.4 V заменет. Посилно испразнета (користена) електрохемиска ќелија помала од 1,5 V, исто така, има поголем внатрешен отпор на ќелијата. Неговото влијание не може да биде претставено во симулацијата. Со елементи со различни напони на отворено коло паралелно поврзани, терминалниот напон на интерконекцијата е малку помал отколку со три идентични ќелии со исто оптоварување. Делумните струи покажуваат силни промени, при што струјата на гранката на слабата ќелија станува дури и негативна и тече во спротивна насока. Последниот случај покажува паралелно поврзување на нееднакви ќелии за истоварен празен д. Кога прекинувачот е отворен, не тече струја на оптоварување, но високи струи за изедначување сè уште течат во паралелното коло, што може да доведе до брзо уништување на хемиските примарни ќелии и акумулатори.

Паралелното поврзување на изворите на напон се користи кога се потребни високи струи со приклучен напон што е што е можно константен.
За да се спречи оштетување на изедначувачките струи, паралелно може да се поврзат само извори на напон со ист оригинален напон и ист внатрешен отпор.

приватност
отпечаток
Контакт
△