एक कंडक्टर में विद्युत प्रवाह एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में उत्पन्न होता है जिससे मुक्त आवेशित कण निर्देशित गति में आ जाते हैं। पार्टिकल करंट बनाना एक गंभीर समस्या है। एक ऐसा उपकरण बनाना जो एक राज्य में लंबे समय तक क्षेत्र के संभावित अंतर को बनाए रखेगा, एक ऐसा कार्य है, जिसका समाधान केवल 18 वीं शताब्दी के अंत तक मानव जाति की शक्ति के भीतर निकला।

पहला प्रयास

इसके आगे के शोध और उपयोग के लिए "बिजली जमा" करने का पहला प्रयास हॉलैंड में किया गया था। जर्मन इवाल्ड जुर्गन वॉन क्लिस्ट और डचमैन पीटर वैन मुशचेनब्रुक, जिन्होंने लीडेन शहर में अपना शोध किया, ने दुनिया का पहला कैपेसिटर बनाया, जिसे बाद में "लेडेन जार" कहा गया।

यांत्रिक घर्षण की क्रिया के तहत विद्युत आवेश का संचय पहले ही हो चुका है। एक कंडक्टर के माध्यम से एक निश्चित, बल्कि कम समय के लिए निर्वहन का उपयोग करना संभव था।

बिजली जैसे क्षणिक पदार्थ पर मानव मन की जीत क्रांतिकारी साबित हुई।

दुर्भाग्य से, डिस्चार्ज (संधारित्र द्वारा बनाया गया विद्युत प्रवाह) इतना कम समय तक चला कि इसे बनाया नहीं जा सका। इसके अलावा, संधारित्र द्वारा दिया गया वोल्टेज धीरे-धीरे कम हो जाता है, जिससे निरंतर वर्तमान प्राप्त करना असंभव हो जाता है।

दूसरे रास्ते की तलाश करना जरूरी था।

पहला स्रोत

"पशु बिजली" के अध्ययन पर इतालवी गलवानी के प्रयोग प्रकृति में वर्तमान के प्राकृतिक स्रोत को खोजने का एक मूल प्रयास थे। लोहे की जाली के धातु के कांटों पर विच्छेदित मेंढकों के पैरों को लटकाते हुए, उन्होंने तंत्रिका अंत की विशेषता प्रतिक्रिया की ओर ध्यान आकर्षित किया।

हालांकि, गैलवानी के निष्कर्षों का एक अन्य इतालवी, एलेसेंड्रो वोल्टा ने खंडन किया था। जानवरों के जीवों से बिजली प्राप्त करने की संभावना में रुचि रखते हुए, उन्होंने मेंढकों के साथ कई प्रयोग किए। लेकिन उनका निष्कर्ष पिछली परिकल्पनाओं के बिल्कुल विपरीत निकला।

वोल्टा ने इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित किया कि एक जीवित जीव केवल विद्युत निर्वहन का संकेतक है। जब करंट गुजरता है, तो पैरों की मांसपेशियां सिकुड़ जाती हैं, जो संभावित अंतर को दर्शाता है। विद्युत क्षेत्र का स्रोत असमान धातुओं का संपर्क था। वे रासायनिक तत्वों की एक श्रृंखला में जितने दूर होते हैं, प्रभाव उतना ही अधिक होता है।

इलेक्ट्रोलाइट समाधान के साथ लगाए गए पेपर डिस्क के साथ अलग-अलग धातुओं की प्लेटों ने लंबे समय तक आवश्यक संभावित अंतर बनाया। और इसे कम (1.1 V) होने दें, लेकिन विद्युत प्रवाह की जांच लंबे समय तक की जा सकती है। मुख्य बात यह है कि तनाव लंबे समय तक अपरिवर्तित रहा।

क्या हो रहा है

ऐसा प्रभाव "गैल्वेनिक सेल" नामक स्रोतों में क्यों होता है?

एक ढांकता हुआ में रखे दो धातु इलेक्ट्रोड अलग-अलग भूमिका निभाते हैं। एक इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति करता है, दूसरा उन्हें स्वीकार करता है। रेडॉक्स प्रतिक्रिया प्रक्रिया एक इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रॉनों की अधिकता की उपस्थिति की ओर ले जाती है, जिसे नकारात्मक ध्रुव कहा जाता है, और दूसरे पर एक कमी, हम इसे स्रोत के सकारात्मक ध्रुव के रूप में निरूपित करेंगे।

सबसे सरल गैल्वेनिक कोशिकाओं में, एक इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएं होती हैं, और दूसरे पर कमी प्रतिक्रियाएं होती हैं। इलेक्ट्रॉन सर्किट के बाहर से इलेक्ट्रोड में आते हैं। इलेक्ट्रोलाइट स्रोत के अंदर आयनों का वर्तमान संवाहक है। प्रतिरोध का बल प्रक्रिया की अवधि को नियंत्रित करता है।

कॉपर जिंक तत्व

कॉपर-जिंक गैल्वेनिक सेल के उदाहरण का उपयोग करके गैल्वेनिक कोशिकाओं के संचालन के सिद्धांत पर विचार करना दिलचस्प है, जिसकी क्रिया जिंक और कॉपर सल्फेट की ऊर्जा के कारण होती है। इस स्रोत में, एक तांबे की प्लेट को एक घोल में रखा जाता है और एक जिंक इलेक्ट्रोड को जिंक सल्फेट के घोल में डुबोया जाता है। मिश्रण से बचने के लिए समाधान एक झरझरा स्पेसर द्वारा अलग किए जाते हैं, लेकिन उन्हें संपर्क में होना चाहिए।

यदि सर्किट बंद हो जाता है, तो जस्ता की सतह परत ऑक्सीकृत हो जाती है। तरल के साथ बातचीत की प्रक्रिया में, जिंक परमाणु, आयनों में बदल कर, घोल में दिखाई देते हैं। इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रॉनों को छोड़ा जाता है, जो वर्तमान की पीढ़ी में भाग ले सकते हैं।

कॉपर इलेक्ट्रोड में जाने पर, इलेक्ट्रॉन अपचयन अभिक्रिया में भाग लेते हैं। समाधान से, तांबे के आयन सतह की परत में प्रवेश करते हैं; कमी की प्रक्रिया में, वे तांबे के परमाणुओं में बदल जाते हैं, तांबे की प्लेट पर जमा हो जाते हैं।

संक्षेप में क्या हो रहा है: एक गैल्वेनिक सेल के संचालन की प्रक्रिया सर्किट के बाहरी हिस्से के साथ कम करने वाले एजेंट से ऑक्सीकरण एजेंट तक इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ होती है। अभिक्रिया दोनों इलेक्ट्रोडों पर होती है। स्रोत के अंदर एक आयन धारा प्रवाहित होती है।

उपयोग की कठिनाइयाँ

सिद्धांत रूप में, बैटरी में किसी भी संभावित रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है। लेकिन तकनीकी रूप से मूल्यवान तत्वों में काम करने में सक्षम इतने पदार्थ नहीं हैं। इसके अलावा, कई प्रतिक्रियाओं के लिए महंगे पदार्थों की आवश्यकता होती है।

आधुनिक बैटरियों में एक सरल संरचना होती है। एक इलेक्ट्रोलाइट में रखे दो इलेक्ट्रोड बर्तन को भरते हैं - बैटरी केस। ऐसा प्रारुप सुविधायेसंरचना को सरल बनाएं और बैटरी की लागत को कम करें।

कोई भी गैल्वेनिक सेल डायरेक्ट करंट बनाने में सक्षम है।

वर्तमान प्रतिरोध सभी आयनों को एक ही समय में इलेक्ट्रोड तक पहुंचने की अनुमति नहीं देता है, इसलिए तत्व लंबे समय तक काम करता है। आयनों के बनने की रासायनिक प्रतिक्रिया देर-सबेर रुक जाती है, तत्व का विसर्जन हो जाता है।

करंट के स्रोत का बहुत महत्व है।

प्रतिरोध के बारे में एक शब्द

निस्संदेह, विद्युत प्रवाह के उपयोग ने वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति को एक नए स्तर पर ला दिया, इसे एक विशाल बढ़ावा दिया। लेकिन धारा के प्रवाह के प्रतिरोध का बल इस तरह के विकास के रास्ते में आ जाता है।

एक ओर जहां विद्युत प्रवाह में रोजमर्रा की जिंदगी और प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले अमूल्य गुण हैं, वहीं दूसरी ओर, महत्वपूर्ण विरोध है। भौतिकी, प्रकृति के विज्ञान के रूप में, इन परिस्थितियों को लाइन में लाने के लिए एक संतुलन स्थापित करने का प्रयास करती है।

विद्युत आवेशित कणों के उस पदार्थ के साथ अंतःक्रिया के कारण वर्तमान प्रतिरोध उत्पन्न होता है जिसके माध्यम से वे चलते हैं। सामान्य तापमान की स्थिति में इस प्रक्रिया को बाहर करना असंभव है।

प्रतिरोध

सर्किट के बाहरी हिस्से का करंट स्रोत और प्रतिरोध थोड़ा अलग प्रकृति का होता है, लेकिन इन प्रक्रियाओं में चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए किया गया कार्य समान होता है।

कार्य केवल स्रोत और उसकी सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है: इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के गुण, साथ ही सर्किट के बाहरी हिस्सों के लिए, जिसका प्रतिरोध सामग्री के ज्यामितीय मापदंडों और रासायनिक विशेषताओं पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, धातु के तार का प्रतिरोध उसकी लंबाई में वृद्धि के साथ बढ़ता है और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के विस्तार के साथ घटता है। प्रतिरोध को कम करने की समस्या को हल करते समय, भौतिकी विशेष सामग्रियों का उपयोग करने की सलाह देती है।

वर्तमान कार्य

जूल-लेन्ज़ कानून के अनुसार, कंडक्टरों में जारी गर्मी की मात्रा प्रतिरोध के समानुपाती होती है। यदि ऊष्मा की मात्रा Q को निरूपित करती है। , वर्तमान ताकत I, इसका प्रवाह समय t, तब हमें मिलता है:

• क्यू इंट। = मैं 2 आर टी,

जहाँ r वर्तमान स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध है।

पूरे सर्किट में, इसके आंतरिक और बाहरी दोनों हिस्सों को मिलाकर, गर्मी की कुल मात्रा जारी की जाएगी, जिसका सूत्र है:

• क्यू कुल \u003d मैं 2 आर टी + आई 2 आर टी \u003d मैं 2 (आर + आर) टी,

यह ज्ञात है कि भौतिकी में प्रतिरोध को कैसे निरूपित किया जाता है: एक बाहरी सर्किट (स्रोत को छोड़कर सभी तत्वों) में प्रतिरोध R होता है।

संपूर्ण परिपथ के लिए ओम का नियम

हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि मुख्य कार्य वर्तमान स्रोत के अंदर बाहरी ताकतों द्वारा किया जाता है। इसका मान क्षेत्र द्वारा किए गए आवेश और स्रोत के इलेक्ट्रोमोटिव बल के गुणनफल के बराबर है:

• क्यू ई = मैं 2 (आर + आर) टी।

यह महसूस करते हुए कि चार्ज वर्तमान ताकत और उसके प्रवाह के समय के उत्पाद के बराबर है, हमारे पास है:

• ई = मैं (आर + आर)।

कारण और प्रभाव संबंधों के अनुसार, ओम के नियम का रूप है:

• मैं = ई: (आर + आर)।

एक बंद सर्किट में, यह वर्तमान स्रोत के ईएमएफ के सीधे आनुपातिक होता है और सर्किट के कुल (कुल) प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

इस पैटर्न के आधार पर, वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को निर्धारित करना संभव है।

स्रोत की निर्वहन क्षमता

निर्वहन क्षमता को स्रोतों की मुख्य विशेषताओं के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। कुछ शर्तों के तहत ऑपरेशन के दौरान प्राप्त बिजली की अधिकतम मात्रा डिस्चार्ज करंट की ताकत पर निर्भर करती है।

आदर्श रूप से, जब कुछ अनुमान लगाए जाते हैं, तो निर्वहन क्षमता को स्थिर माना जा सकता है।

उदाहरण के लिए, 1.5 वी के संभावित अंतर वाली एक मानक बैटरी में 0.5 आह की निर्वहन क्षमता होती है। यदि डिस्चार्ज करंट 100mA है, तो यह 5 घंटे तक काम करता है।

बैटरी चार्जिंग के तरीके

बैटरी का उपयोग करने से वे डिस्चार्ज हो जाते हैं। छोटे आकार के तत्वों की चार्जिंग एक करंट का उपयोग करके की जाती है जिसका शक्ति मूल्य स्रोत क्षमता के दसवें हिस्से से अधिक नहीं होता है।

निम्नलिखित चार्जिंग विधियों की पेशकश की जाती है:

• एक निर्दिष्ट समय के लिए निरंतर वर्तमान का उपयोग (0.1 बैटरी क्षमता के वर्तमान के साथ लगभग 16 घंटे);
• संभावित अंतर के दिए गए मान तक स्टेप-डाउन करंट के साथ चार्ज करना;
• असममित धाराओं का उपयोग;
• चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की छोटी दालों का क्रमिक अनुप्रयोग, जिसमें पहले का समय दूसरे के समय से अधिक होता है।

व्यावहारिक कार्य

कार्य प्रस्तावित है: वर्तमान स्रोत और ईएमएफ के आंतरिक प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए।

इसे करने के लिए, आपको एक वर्तमान स्रोत, एक एमीटर, एक वोल्टमीटर, एक स्लाइडर रिओस्तात, एक कुंजी, कंडक्टरों का एक सेट पर स्टॉक करना होगा।

उपयोग वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को निर्धारित करेगा। ऐसा करने के लिए, आपको इसके ईएमएफ, रिओस्तात के प्रतिरोध के मूल्य को जानना होगा।

सर्किट के बाहरी हिस्से में वर्तमान प्रतिरोध के लिए गणना सूत्र सर्किट सेक्शन के लिए ओम के नियम से निर्धारित किया जा सकता है:

• मैं = यू: आर,

जहां मैं सर्किट के बाहरी हिस्से में वर्तमान ताकत है, जिसे एमीटर से मापा जाता है; यू बाहरी प्रतिरोध में वोल्टेज है।

सटीकता में सुधार के लिए, माप कम से कम 5 बार लिया जाता है। यह किस लिए है? प्रयोग के दौरान मापा गया वोल्टेज, प्रतिरोध, करंट (अधिक सटीक, करंट स्ट्रेंथ) का उपयोग आगे किया जाता है।

वर्तमान स्रोत के ईएमएफ को निर्धारित करने के लिए, हम इस तथ्य का उपयोग करते हैं कि इसके टर्मिनलों पर वोल्टेज खुले कुंजी के साथ लगभग ईएमएफ के बराबर है।

हम एक बैटरी, एक रिओस्टेट, एक एमीटर, श्रृंखला में जुड़ी एक कुंजी से एक सर्किट को इकट्ठा करेंगे। हम एक वाल्टमीटर को वर्तमान स्रोत के टर्मिनलों से जोड़ते हैं। कुंजी खोलने के बाद, हम इसकी रीडिंग लेते हैं।

आंतरिक प्रतिरोध, जिसका सूत्र एक पूर्ण सर्किट के लिए ओम के नियम से प्राप्त होता है, गणितीय गणनाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है:

• मैं = ई: (आर + आर)।
• आर = ई: मैं - यू: मैं।

माप बताते हैं कि आंतरिक प्रतिरोध बाहरी प्रतिरोध से बहुत कम है।

संचायक और बैटरी का व्यावहारिक कार्य व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर्स की निर्विवाद पर्यावरणीय सुरक्षा संदेह से परे है, लेकिन एक विशाल, एर्गोनोमिक बैटरी बनाना आधुनिक भौतिकी की समस्या है। इसके समाधान से ऑटोमोटिव प्रौद्योगिकी के विकास का एक नया दौर शुरू होगा।

मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में छोटी, हल्की, उच्च क्षमता वाली बैटरी भी आवश्यक हैं। उनमें उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा सीधे उपकरणों के प्रदर्शन से संबंधित होती है।

उद्देश्य: एक एमीटर और एक वाल्टमीटर का उपयोग करके ईएमएफ को मापने की विधि और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध का अध्ययन करना।

उपकरण: मेटल टैबलेट, करंट सोर्स, एमीटर, वोल्टमीटर, रेसिस्टर, की, क्लैम्प्स, कनेक्टिंग वायर।

ईएमएफ और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को मापने के लिए, एक विद्युत सर्किट को इकट्ठा किया जाता है, जिसका सर्किट चित्र 1 में दिखाया गया है।

श्रृंखला में जुड़े एक एमीटर, प्रतिरोध और कुंजी वर्तमान स्रोत से जुड़े हुए हैं। इसके अलावा, एक वोल्टमीटर भी सीधे स्रोत के आउटपुट सॉकेट से जुड़ा होता है।

ईएमएफ को वाल्टमीटर की कुंजी के साथ पढ़ने से मापा जाता है। ईएमएफ निर्धारित करने की यह तकनीक एक पूर्ण सर्किट के लिए ओम के नियम के परिणाम पर आधारित है, जिसके अनुसार, बाहरी सर्किट के असीम रूप से बड़े प्रतिरोध के साथ, स्रोत टर्मिनलों पर वोल्टेज इसके ईएमएफ के बराबर होता है। (पाठ्यपुस्तक "भौतिकी 10" का पैराग्राफ "ओम का नियम एक पूर्ण सर्किट के लिए" देखें)।

स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए, कुंजी K बंद है। इस मामले में, सर्किट में दो खंडों को सशर्त रूप से प्रतिष्ठित किया जा सकता है: बाहरी (वह जो स्रोत से जुड़ा है) और आंतरिक (वह जो वर्तमान के अंदर है) स्रोत)। चूंकि स्रोत का ईएमएफ सर्किट के आंतरिक और बाहरी वर्गों में वोल्टेज ड्रॉप के योग के बराबर है:

ε = यूआर+उआर, तबयूआर = ε यूआर (1)

श्रृंखला खंड के लिए ओम के नियम के अनुसार U r = I · आर (2)। समानता (2) को (1) में प्रतिस्थापित करने पर हमें प्राप्त होता है:

मैं· आर = ε - यूआर , कहां से = (ε - यूआर)/ जे

इसलिए, वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध का पता लगाने के लिए, पहले इसके ईएमएफ को निर्धारित करना आवश्यक है, फिर कुंजी को बंद करें और बाहरी प्रतिरोध में वोल्टेज ड्रॉप को मापें, साथ ही इसमें वर्तमान ताकत भी।

कार्य करने की प्रक्रिया

1. माप और गणना के परिणामों को रिकॉर्ड करने के लिए एक तालिका तैयार करें:

ε ,में	यू आर , बी	मैं एक	आर , ओह्मो

अपनी नोटबुक में ईएमएफ और स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को मापने के लिए एक आरेख बनाएं।

सर्किट की जांच के बाद, विद्युत सर्किट को इकट्ठा करें। चाबी खोलो।

स्रोत के EMF मान को मापें।

स्विच बंद करें और एमीटर और वोल्टमीटर रीडिंग पढ़ें।

स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध की गणना करें।

1. एक ग्राफिकल विधि द्वारा ईएमएफ और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध का निर्धारण

उद्देश्य: सर्किट में वर्तमान ताकत पर स्रोत के आउटपुट पर वोल्टेज की निर्भरता के ग्राफ के विश्लेषण के आधार पर, वर्तमान स्रोत के ईएमएफ, आंतरिक प्रतिरोध और शॉर्ट-सर्किट वर्तमान के माप का अध्ययन करने के लिए।

उपकरण: गैल्वेनिक सेल, एमीटर, वोल्टमीटर, रेसिस्टर आर 1 , परिवर्तनीय प्रतिरोधी, कुंजी, क्लैंप, धातु प्लेट, कनेक्टिंग तार।

एक पूर्ण सर्किट के लिए ओम के नियम से यह निम्नानुसार है कि वर्तमान स्रोत के आउटपुट पर वोल्टेज सर्किट में वर्तमान ताकत के प्रत्यक्ष अनुपात में निर्भर करता है:

चूंकि I \u003d E / (R + r), फिर IR + Ir \u003d E, लेकिन IR \u003d U, जहां से U + Ir \u003d E या U \u003d E - Ir (1)।

यदि आप I पर U की निर्भरता का एक ग्राफ बनाते हैं, तो निर्देशांक अक्षों के साथ इसके प्रतिच्छेदन बिंदुओं से आप E, I K.Z निर्धारित कर सकते हैं। - शॉर्ट सर्किट करंट की ताकत (वह धारा जो स्रोत सर्किट में प्रवाहित होगी जब बाहरी प्रतिरोध R शून्य के बराबर हो जाएगा)।

ईएमएफ तनाव अक्ष के साथ ग्राफ के चौराहे के बिंदु से निर्धारित होता है। ग्राफ का यह बिंदु उस सर्किट की स्थिति से मेल खाता है जिसमें कोई करंट नहीं है और इसलिए, यू \u003d ई।

शॉर्ट सर्किट करंट की ताकत ग्राफ के करंट एक्सिस के साथ चौराहे के बिंदु से निर्धारित होती है। इस मामले में, बाहरी प्रतिरोध आर = 0 और, परिणामस्वरूप, स्रोत यू = 0 के आउटपुट पर वोल्टेज।

स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध वर्तमान अक्ष के सापेक्ष ग्राफ के ढलान की स्पर्शरेखा द्वारा पाया जाता है। (फॉर्मूला (1) की तुलना Y = AX + B के गणितीय फलन से करें और X पर गुणांक का अर्थ याद रखें)।

कार्य करने की प्रक्रिया

माप परिणामों को रिकॉर्ड करने के लिए, एक तालिका तैयार करें:

1. शिक्षक द्वारा सर्किट की जांच करने के बाद, विद्युत सर्किट को इकट्ठा करें। चर रोकनेवाला स्लाइडर को उस स्थिति पर सेट करें जिस पर वर्तमान स्रोत से जुड़े सर्किट का प्रतिरोध अधिकतम होगा।

परिपथ में धारा का मान और स्रोत टर्मिनलों पर वोल्टेज को चर प्रतिरोधक के अधिकतम प्रतिरोध मान पर निर्धारित करें। तालिका में माप डेटा दर्ज करें।

वर्तमान और वोल्टेज के माप को कई बार दोहराएं, हर बार चर प्रतिरोध के मूल्य को कम करें ताकि स्रोत टर्मिनलों पर वोल्टेज 0.1V कम हो जाए। जब सर्किट में करंट 1A तक पहुंच जाए तो मापना बंद कर दें।

प्रयोग में प्राप्त बिंदुओं को आलेख पर आलेखित करें। वर्टिकल एक्सिस पर प्लॉट वोल्टेज और हॉरिजॉन्टल एक्सिस पर करंट। डॉट्स के माध्यम से एक सीधी रेखा खींचें।

निर्देशांक अक्षों के साथ प्रतिच्छेदन के लिए ग्राफ जारी रखें और E और, I K.Z के मान निर्धारित करें।

एक वोल्टमीटर को उसके टर्मिनलों के साथ खुले बाहरी सर्किट से जोड़कर स्रोत के ईएमएफ को मापें। दो विधियों द्वारा प्राप्त ईएमएफ मूल्यों की तुलना करें और परिणामों के बीच संभावित विसंगति का कारण बताएं।

वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध का निर्धारण करें। ऐसा करने के लिए, निर्मित ग्राफ़ के ढलान के वर्तमान अक्ष पर स्पर्शरेखा की गणना करें। चूंकि एक समकोण त्रिभुज में एक कोण की स्पर्शरेखा विपरीत पैर के आसन्न एक के अनुपात के बराबर होती है, यह व्यावहारिक रूप से E / I K.Z का अनुपात ज्ञात करके किया जा सकता है।

एक स्रोत एक उपकरण है जो यांत्रिक, रासायनिक, थर्मल और कुछ अन्य प्रकार की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। दूसरे शब्दों में, स्रोत एक सक्रिय नेटवर्क तत्व है जिसे बिजली उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। पावर ग्रिड पर उपलब्ध विभिन्न प्रकार के स्रोत वोल्टेज स्रोत और वर्तमान स्रोत हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स में ये दो अवधारणाएं एक दूसरे से अलग हैं।

डीसी वोल्टेज स्रोत

वोल्टेज स्रोत दो ध्रुवों वाला एक उपकरण है, इसका वोल्टेज किसी भी समय स्थिर रहता है, और इससे गुजरने वाली धारा का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। शून्य आंतरिक प्रतिरोध वाला ऐसा स्रोत आदर्श होगा। व्यावहारिक रूप से, इसे प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

वोल्टेज स्रोत के नकारात्मक ध्रुव पर, इलेक्ट्रॉनों की अधिकता धनात्मक ध्रुव पर जमा हो जाती है - उनकी कमी। ध्रुवों की स्थिति स्रोत के अंदर की प्रक्रियाओं द्वारा बनाए रखी जाती है।

बैटरियों

बैटरियां रासायनिक ऊर्जा को आंतरिक रूप से संग्रहित करती हैं और इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम हैं। बैटरियों को रिचार्ज नहीं किया जा सकता है, जो उनका नुकसान है।

बैटरियों

बैटरी रिचार्जेबल बैटरी हैं। चार्ज करते समय, विद्युत ऊर्जा आंतरिक रूप से रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होती है। उतराई के दौरान, रासायनिक प्रक्रिया विपरीत दिशा में आगे बढ़ती है, और विद्युत ऊर्जा निकलती है।

उदाहरण:

1. लीड-एसिड बैटरी सेल। यह आसुत जल से पतला सल्फ्यूरिक एसिड के रूप में लीड इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइटिक तरल से बना है। प्रति सेल वोल्टेज लगभग 2 वी है। कार बैटरी में, छह सेल आमतौर पर एक श्रृंखला सर्किट में जुड़े होते हैं, आउटपुट टर्मिनल पर परिणामी वोल्टेज 12 वी होता है;

1. निकल-कैडमियम बैटरी, सेल वोल्टेज - 1.2 वी।

जरूरी!कम धाराओं पर, बैटरी और संचायक को आदर्श वोल्टेज स्रोतों के लिए एक अच्छे सन्निकटन के रूप में देखा जा सकता है।

एसी वोल्टेज स्रोत

बिजली संयंत्रों में जनरेटर की मदद से बिजली का उत्पादन किया जाता है और वोल्टेज विनियमन के बाद उपभोक्ता को प्रेषित किया जाता है। विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की बिजली आपूर्ति में 220 वी होम नेटवर्क का वैकल्पिक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करते समय आसानी से कम संकेतक में परिवर्तित हो जाता है।

वर्तमान स्रोत

सादृश्य से, एक आदर्श वोल्टेज स्रोत के रूप में आउटपुट पर एक निरंतर वोल्टेज बनाता है, एक वर्तमान स्रोत का कार्य एक निरंतर वर्तमान मान देना है, स्वचालित रूप से आवश्यक वोल्टेज को नियंत्रित करना है। उदाहरण वर्तमान ट्रांसफॉर्मर (सेकेंडरी वाइंडिंग), फोटोकल्स, ट्रांजिस्टर की कलेक्टर धाराएं हैं।

वोल्टेज स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध की गणना

वास्तविक वोल्टेज स्रोतों का अपना विद्युत प्रतिरोध होता है, जिसे "आंतरिक प्रतिरोध" कहा जाता है। स्रोत के आउटपुट से जुड़े भार को "बाहरी प्रतिरोध" के रूप में संदर्भित किया जाता है - आर।

बैटरी पैक EMF उत्पन्न करता है:

ε = ई/क्यू, जहां:

• ई - ऊर्जा (जे);
• क्यू - चार्ज (सी)।

जब कोई लोड नहीं होता है तो बैटरी सेल का कुल ईएमएफ इसका ओपन सर्किट वोल्टेज होता है। इसे डिजिटल मल्टीमीटर से अच्छी सटीकता के साथ नियंत्रित किया जा सकता है। बैटरी के आउटपुट संपर्कों पर मापा जाने वाला संभावित अंतर, जब यह लोड रेसिस्टर से जुड़ा होता है, सर्किट के खुले होने पर इसके वोल्टेज से कम होगा, क्योंकि लोड बाहरी और स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध के माध्यम से प्रवाहित होता है। , इससे ऊष्मीय विकिरण के रूप में इसमें ऊर्जा का अपव्यय होता है।

एक रासायनिक बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध एक ओम के अंश और कुछ ओम के बीच होता है, और मुख्य रूप से बैटरी में प्रयुक्त इलेक्ट्रोलाइटिक सामग्री के प्रतिरोध से संबंधित होता है।

यदि प्रतिरोध R वाला एक प्रतिरोधक बैटरी से जुड़ा है, तो परिपथ में धारा I = /(R + r) है।

आंतरिक प्रतिरोध एक स्थिर मूल्य नहीं है। यह बैटरी के प्रकार (क्षारीय, लेड-एसिड, आदि) से प्रभावित होता है और बैटरी के लोड मान, तापमान और उम्र के आधार पर भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, डिस्पोजेबल बैटरी में, उपयोग के दौरान आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है, और वोल्टेज तब तक गिर जाता है जब तक कि यह आगे के उपयोग के लिए अनुपयुक्त स्थिति तक नहीं पहुंच जाता।

यदि स्रोत ईएमएफ एक पूर्व निर्धारित मूल्य है, तो स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध लोड रोकनेवाला के माध्यम से बहने वाले प्रवाह को मापकर निर्धारित किया जाता है।

1. चूंकि अनुमानित सर्किट में आंतरिक और बाहरी प्रतिरोध श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, ओम और किरचॉफ के नियमों का उपयोग सूत्र को लागू करने के लिए किया जा सकता है:

1. इस व्यंजक से r = /I - R.

उदाहरण।एक ज्ञात EMF = 1.5 V वाली बैटरी को एक प्रकाश बल्ब के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है। प्रकाश बल्ब में वोल्टेज ड्रॉप 1.2 वी है। इसलिए, तत्व का आंतरिक प्रतिरोध वोल्टेज ड्रॉप बनाता है: 1.5 - 1.2 \u003d 0.3 वी। सर्किट में तारों का प्रतिरोध नगण्य माना जाता है, दीपक का प्रतिरोध होता है ज्ञात नहीं है। सर्किट से गुजरने वाली मापा धारा: I \u003d 0.3 ए। बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को निर्धारित करना आवश्यक है।

1. ओम के नियम के अनुसार, एक प्रकाश बल्ब का प्रतिरोध R \u003d U / I \u003d 1.2 / 0.3 \u003d 4 ओम है;
2. अब, आंतरिक प्रतिरोध की गणना के सूत्र के अनुसार, r \u003d / I - R \u003d 1.5 / 0.3 - 4 \u003d 1 ओम।

शॉर्ट सर्किट की स्थिति में, बाहरी प्रतिरोध लगभग शून्य हो जाता है। करंट को केवल एक छोटे स्रोत प्रतिरोध द्वारा सीमित किया जा सकता है। ऐसी स्थिति में उत्पन्न करंट इतना अधिक होता है कि करंट के ऊष्मीय प्रभाव से वोल्टेज स्रोत क्षतिग्रस्त हो सकता है, और आग लगने का खतरा होता है। फ़्यूज़ स्थापित करके आग के जोखिम को रोका जाता है, उदाहरण के लिए कार बैटरी सर्किट में।

वोल्टेज स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध एक महत्वपूर्ण कारक है जो यह तय करता है कि किसी कनेक्टेड विद्युत उपकरण को सबसे कुशल शक्ति कैसे प्रदान की जाए।

जरूरी!अधिकतम शक्ति हस्तांतरण तब होता है जब स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध भार के प्रतिरोध के बराबर होता है।

हालाँकि, इस स्थिति के तहत, सूत्र P \u003d I² x R को याद करते हुए, समान मात्रा में ऊर्जा लोड को दी जाती है और स्रोत में ही नष्ट हो जाती है, और इसकी दक्षता केवल 50% होती है।

स्रोत के सर्वोत्तम उपयोग के बारे में निर्णय लेने के लिए लोड आवश्यकताओं पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक लेड-एसिड कार बैटरी को 12 वी के अपेक्षाकृत कम वोल्टेज पर उच्च धाराएं प्रदान करनी चाहिए। इसका कम आंतरिक प्रतिरोध इसे ऐसा करने की अनुमति देता है।

कुछ मामलों में, शॉर्ट सर्किट करंट को सीमित करने के लिए उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति में अत्यधिक उच्च आंतरिक प्रतिरोध होना चाहिए।

वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध की विशेषताएं

एक आदर्श वर्तमान स्रोत में अनंत प्रतिरोध होता है, लेकिन वास्तविक स्रोतों के लिए कोई अनुमानित संस्करण की कल्पना कर सकता है। समतुल्य सर्किट एक प्रतिरोध है जो स्रोत और बाहरी प्रतिरोध के समानांतर जुड़ा हुआ है।

वर्तमान स्रोत से वर्तमान आउटपुट निम्नानुसार वितरित किया जाता है: वर्तमान का हिस्सा उच्चतम आंतरिक प्रतिरोध और कम लोड प्रतिरोध के माध्यम से बहता है।

आउटपुट करंट आंतरिक प्रतिरोध और भार Io \u003d Ir + Ivn पर धाराओं के योग से होगा।

यह पता चला है:

इन \u003d Io - Ivn \u003d Io - Un / r।

इस निर्भरता से पता चलता है कि जब वर्तमान स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ता है, तो उस पर जितना अधिक करंट कम होता है, और लोड रेसिस्टर को अधिकांश करंट प्राप्त होता है। दिलचस्प है, वोल्टेज वर्तमान मूल्य को प्रभावित नहीं करेगा।

वास्तविक स्रोत आउटपुट वोल्टेज:

यूआउट \u003d आई एक्स (आर एक्स आर) / (आर + आर) \u003d आई एक्स आर / (1 + आर / आर)। इस लेख को रेट करें:

उद्देश्य: प्रयोगात्मक रूप से वर्तमान स्रोत के ईएमएफ और आंतरिक प्रतिरोध की गणना करें।

उपकरण: विद्युत ऊर्जा का स्रोत, एमीटर, वोल्टमीटर, रिओस्टेट (6 - 8 ओम), कुंजी, जोड़ने वाले तार।

वह मान, संख्यात्मक रूप से उस कार्य के बराबर होता है जो बाहरी बल वर्तमान स्रोत के अंदर एक इकाई आवेश को स्थानांतरित करते समय करते हैं, वर्तमान स्रोत का विद्युत वाहक बल कहलाता है। ε, ओम के नियम से:

जहां मैं वर्तमान ताकत है, यू वोल्टेज है।

एसआई . में ε वोल्ट (वी) में व्यक्त किया।

इलेक्ट्रोमोटिव बल और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।

कार्य आदेश

1. माप उपकरणों के पैमाने के विभाजन की कीमत निर्धारित करें।

2. चित्र में दिखाए गए आरेख के अनुसार विद्युत परिपथ की रचना कीजिए। एक

3. शिक्षक द्वारा सर्किट की जाँच करने के बाद, कुंजी को बंद करें और, एक रिओस्टेट का उपयोग करके, एमीटर स्केल के कई डिवीजनों के अनुरूप करंट स्ट्रेंथ सेट करें, वोल्टमीटर और एमीटर की रीडिंग लें।

4. रिओस्टेट का उपयोग करके सर्किट की वर्तमान ताकत को बदलते हुए प्रयोग को 2 बार दोहराएं।

5. तालिका 1 में प्राप्त आंकड़ों को रिकॉर्ड करें।

चित्र 4.10 - प्रायोगिक योजना

№	सर्किट के बाहरी हिस्से पर वोल्टेज यू, वी	सर्किट I, A . में करंट	आंतरिक प्रतिरोध आर, ओह्म	आंतरिक प्रतिरोध का औसत मूल्य r cf, Ohm	ईएमएफ ई, वी	औसत ईएमएफ ई सी पी, वी

तालिका 1 - प्रायोगिक डेटा

1. माप परिणामों को समीकरण 1 में बदलें और समीकरणों के सिस्टम को हल करें:

सूत्रों का उपयोग करके स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध का निर्धारण करें:

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3. तालिका 1 में डेटा लिखें।

5. निष्कर्ष निकालें।

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परीक्षण प्रश्न

1. विद्युत प्रतिरोध का भौतिक सार क्या है?

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2. विद्युत परिपथ में धारा स्रोत की क्या भूमिका है?

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3. ईएमएफ का भौतिक अर्थ क्या है? वोल्ट को परिभाषित कीजिए।

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4. वर्तमान स्रोत के टर्मिनलों पर वोल्टेज क्या निर्धारित करता है?

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5. किए गए मापों के परिणामों का उपयोग करके, बाहरी सर्किट के प्रतिरोध का निर्धारण करें।

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लैब रिपोर्ट नंबर __________

समूह छात्र ___________

पूरा नाम_______________________________________________________________

विषय: वोल्टेज पर गरमागरम लैंप के विद्युत प्रवाह की शक्ति की निर्भरता का अध्ययन

उद्देश्य: वर्तमान और वोल्टेज को मापने के आधार पर विद्युत उपकरण द्वारा खपत की गई शक्ति को मापने की विधि में महारत हासिल करना; अपने टर्मिनलों पर वोल्टेज पर प्रकाश बल्ब द्वारा खपत बिजली की निर्भरता की जांच करने के लिए; तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता की जांच करें।

उपकरण: इलेक्ट्रिक लैंप, डीसी और एसी वोल्टेज स्रोत, स्लाइडिंग रिओस्तात, एमीटर; वाल्टमीटर, की, कनेक्टिंग वायर, ग्राफ पेपर।

संक्षिप्त सैद्धांतिक जानकारी

वर्तमान ए के कार्य के अनुपात के बराबर मूल्य t जिस समय के लिए इसे किया जाता है उसे पावर पी कहा जाता है:

इसलिये, (1)

कार्य आदेश

प्रयोग #1

1. शून्य अनुभव के लिए, उपकरणों की ध्रुवता को देखते हुए, चित्र 1 में दिखाए गए आरेख के अनुसार एक विद्युत परिपथ बनाएं

चित्र 1 - वायरिंग आरेख

2. माप उपकरणों के पैमाने के विभाजन की कीमत निर्धारित करें

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3. शिक्षक द्वारा सर्किट की जाँच करने के बाद, वोल्टेज U और करंट I की रीडिंग लें।

4. तालिका 1 में उपकरणों का डेटा रिकॉर्ड करें।

तालिका 1 - प्रायोगिक डेटा नंबर 1

प्रयोग #2

1. अंजीर 2 के अनुसार सर्किट को इकट्ठा करें, जहां प्रकाश बल्ब एक रिओस्तात के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा से जुड़ा है।

चित्र 4.12 - वायरिंग आरेख

2. शिक्षक द्वारा सर्किट की जाँच करने के बाद, रिओस्टेट पर स्लाइडर की स्थिति को 10 - 11 बार बदलकर एमीटर और वाल्टमीटर की रीडिंग लें।

3. तालिका 2 में उपकरणों के डेटा को रिकॉर्ड करें।

तालिका 2 - प्रायोगिक डेटा संख्या 2

प्रसंस्करण माप परिणाम

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2. प्रतिरोध खोजें R0, शून्य अनुभव के लिए:

(5)

जहां T 0 K निरपेक्ष तापमान में परिवर्तन है (इस मामले में, यह सेल्सियस पैमाने पर कमरे के तापमान के बराबर है); α टंगस्टन के लिए तापमान प्रतिरोध गुणांक है (परिशिष्ट बी)।

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3. प्राप्त आंकड़ों को तालिका 1 में रिकॉर्ड करें।

प्रयोग #2

1. प्रत्येक प्रयोग के लिए, सूत्र के अनुसार दीपक द्वारा खपत की जाने वाली शक्ति P का निर्धारण करें:

पी \u003d यू अधिकतम मैं अधिकतम (6)

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3. सूत्र का उपयोग करके प्रत्येक प्रयोग के लिए लैम्प फिलामेंट का तापमान ज्ञात कीजिए:

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4. तालिका 2 में माप और गणना के परिणामों को रिकॉर्ड करें।

5. ग्राफ पेपर पर, प्लॉट ग्राफ: ए) वोल्टेज यू पर दीपक द्वारा खपत की गई शक्ति पी की निर्भरता उसके क्लैंप पर; बी) तापमान टी पर प्रतिरोध आर की निर्भरता।

6. दो प्रयोगों के परिणामों के आधार पर निष्कर्ष निकालें।

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परीक्षण प्रश्न

1. विद्युत परिपथ के एक खंड में वोल्टेज का भौतिक अर्थ क्या है?

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2. एक एमीटर और वोल्टमीटर का उपयोग करके वर्तमान शक्ति का निर्धारण कैसे करें?

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3. वाटमीटर का उपयोग किन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। यह सर्किट से कैसे जुड़ा है?

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4. बढ़ते तापमान के साथ धातु कंडक्टर का प्रतिरोध कैसे बदलेगा?

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5. एक 100 W तापदीप्त लैम्प स्पाइरल 25 वॉट लैम्प स्पाइरल से किस प्रकार भिन्न है?

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