Arus listrik dalam konduktor muncul di bawah pengaruh medan listrik yang menyebabkan partikel bermuatan bebas bergerak searah. Menciptakan arus partikel adalah masalah serius. Untuk membangun perangkat seperti itu yang akan mempertahankan perbedaan potensial medan untuk waktu yang lama dalam satu keadaan adalah tugas, yang solusinya ternyata berada dalam kekuatan umat manusia hanya pada akhir abad ke-18.

Percobaan pertama

Upaya pertama untuk "mengakumulasi listrik" untuk penelitian dan penggunaan lebih lanjut dilakukan di Belanda. Orang Jerman Ewald Jürgen von Kleist dan orang Belanda Peter van Muschenbruk, yang melakukan penelitian mereka di kota Leiden, menciptakan kapasitor pertama di dunia, yang kemudian disebut "guci Leyden".

Akumulasi muatan listrik telah terjadi di bawah aksi gesekan mekanis. Dimungkinkan untuk menggunakan pelepasan melalui konduktor untuk jangka waktu tertentu yang agak singkat.

Kemenangan pikiran manusia atas zat fana seperti listrik ternyata revolusioner.

Sayangnya, pelepasan (arus listrik yang diciptakan oleh kapasitor) berlangsung sangat singkat sehingga tidak dapat dibuat. Selain itu, tegangan yang diberikan oleh kapasitor secara bertahap berkurang, yang membuat arus kontinu tidak dapat diperoleh.

Itu perlu untuk mencari cara lain.

Sumber pertama

Eksperimen Galvani Italia pada studi "listrik hewan" adalah upaya asli untuk menemukan sumber arus alami di alam. Menggantung kaki katak yang dibedah pada kait logam dari kisi besi, ia menarik perhatian pada reaksi khas ujung saraf.

Namun, temuan Galvani dibantah oleh warga Italia lainnya, Alessandro Volta. Tertarik pada kemungkinan memperoleh listrik dari organisme hewan, ia melakukan serangkaian eksperimen dengan katak. Tapi kesimpulannya ternyata kebalikan dari hipotesis sebelumnya.

Volta menarik perhatian pada fakta bahwa organisme hidup hanyalah indikator pelepasan listrik. Ketika arus lewat, otot-otot kaki berkontraksi, menunjukkan perbedaan potensial. Sumber medan listrik adalah kontak logam yang berbeda. Semakin jauh mereka berada dalam serangkaian elemen kimia, semakin besar efeknya.

Pelat logam yang berbeda, dilapisi dengan cakram kertas yang diresapi dengan larutan elektrolit, menciptakan perbedaan potensial yang diperlukan untuk waktu yang lama. Dan biarlah rendah (1,1 V), tetapi arus listrik dapat diselidiki untuk waktu yang lama. Hal utama adalah bahwa ketegangan tetap tidak berubah untuk waktu yang lama.

Apa yang terjadi

Mengapa efek seperti itu disebabkan oleh sumber yang disebut "sel galvanik"?

Dua elektroda logam ditempatkan dalam dielektrik memainkan peran yang berbeda. Yang satu memasok elektron, yang lain menerimanya. Proses reaksi redoks menyebabkan munculnya kelebihan elektron pada satu elektroda, yang disebut kutub negatif, dan kekurangan pada yang kedua, kami akan menyatakannya sebagai kutub positif sumber.

Dalam sel galvanik yang paling sederhana, reaksi oksidatif terjadi pada satu elektroda, dan reaksi reduksi terjadi di elektroda lainnya. Elektron datang ke elektroda dari luar sirkuit. Elektrolit adalah konduktor arus ion di dalam sumber. Kekuatan perlawanan mengatur durasi proses.

Elemen seng tembaga

Sangat menarik untuk mempertimbangkan prinsip operasi sel galvanik menggunakan contoh sel galvanik tembaga-seng, yang aksinya disebabkan oleh energi seng dan tembaga sulfat. Dalam sumber ini, pelat tembaga ditempatkan dalam larutan dan elektroda seng direndam dalam larutan seng sulfat. Solusi dipisahkan oleh spacer berpori untuk menghindari pencampuran, tetapi mereka harus bersentuhan.

Jika sirkuit ditutup, lapisan permukaan seng teroksidasi. Dalam proses interaksi dengan cairan, atom seng, yang berubah menjadi ion, muncul dalam larutan. Elektron dilepaskan di elektroda, yang dapat mengambil bagian dalam pembangkitan arus.

Sampai ke elektroda tembaga, elektron mengambil bagian dalam reaksi reduksi. Dari larutan, ion tembaga memasuki lapisan permukaan, dalam proses reduksi, mereka berubah menjadi atom tembaga, disimpan di pelat tembaga.

Untuk meringkas apa yang terjadi: proses operasi sel galvanik disertai dengan transfer elektron dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi di sepanjang bagian luar rangkaian. Reaksi terjadi pada kedua elektroda. Arus ion mengalir di dalam sumber.

Kesulitan penggunaan

Pada prinsipnya, setiap reaksi redoks yang mungkin dapat digunakan dalam baterai. Tetapi tidak banyak zat yang mampu bekerja dalam unsur-unsur yang berharga secara teknis. Selain itu, banyak reaksi membutuhkan zat yang mahal.

Baterai modern memiliki struktur yang lebih sederhana. Dua elektroda ditempatkan dalam satu elektrolit mengisi bejana - wadah baterai. Seperti fitur desain menyederhanakan struktur dan mengurangi biaya baterai.

Setiap sel galvanik mampu menciptakan arus searah.

Hambatan arus tidak memungkinkan semua ion mencapai elektroda secara bersamaan, sehingga elemen bekerja untuk waktu yang lama. Reaksi kimia pembentukan ion cepat atau lambat berhenti, unsur tersebut dibuang.

Sumber arus sangat penting.

Sepatah kata tentang perlawanan

Penggunaan arus listrik, tidak diragukan lagi, membawa kemajuan ilmiah dan teknologi ke tingkat yang baru, memberinya dorongan besar. Tetapi kekuatan perlawanan terhadap aliran arus menghalangi perkembangan tersebut.

Di satu sisi, arus listrik memiliki sifat yang sangat berharga yang digunakan dalam kehidupan dan teknologi sehari-hari, di sisi lain, ada pertentangan yang signifikan. Fisika, sebagai ilmu alam, mencoba membangun keseimbangan, untuk menyelaraskan keadaan ini.

Hambatan arus muncul karena interaksi partikel bermuatan listrik dengan zat yang dilaluinya. Tidak mungkin untuk mengecualikan proses ini dalam kondisi suhu normal.

Perlawanan

Sumber arus dan hambatan dari bagian luar rangkaian memiliki sifat yang sedikit berbeda, tetapi sama dalam proses ini adalah pekerjaan yang dilakukan untuk memindahkan muatan.

Pekerjaan itu sendiri hanya bergantung pada sifat-sifat sumber dan isinya: kualitas elektroda dan elektrolit, serta untuk bagian luar sirkuit, yang resistansinya tergantung pada parameter geometris dan karakteristik kimia bahan. Misalnya, resistansi kawat logam meningkat dengan bertambahnya panjangnya dan berkurang dengan perluasan luas penampang. Saat memecahkan masalah bagaimana mengurangi resistensi, fisika merekomendasikan penggunaan bahan khusus.

Kerja saat ini

Sesuai dengan hukum Joule-Lenz, jumlah panas yang dilepaskan dalam konduktor sebanding dengan resistansi. Jika jumlah panas menunjukkan Q ext. , kuat arus I, waktu alirnya t, maka kita peroleh:

• Q int. = I 2 r t,

di mana r adalah resistansi internal dari sumber arus.

Di seluruh sirkuit, termasuk bagian dalam dan luarnya, jumlah total panas akan dilepaskan, rumusnya adalah:

• Q total \u003d I 2 r t + I 2 R t \u003d I 2 (r + R) t,

Diketahui bagaimana resistansi dilambangkan dalam fisika: sirkuit eksternal (semua elemen kecuali sumber) memiliki resistansi R.

Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap

Kami memperhitungkan bahwa pekerjaan utama dilakukan oleh kekuatan eksternal di dalam sumber arus. Nilainya sama dengan produk dari muatan yang dibawa oleh medan dan gaya gerak listrik sumber:

• q E = I 2 (r + R) t.

menyadari bahwa muatan sama dengan produk dari kekuatan saat ini dan waktu alirannya, kita memiliki:

• E = I (r + R).

Sesuai dengan hubungan sebab-akibat, hukum Ohm memiliki bentuk:

• I = E: (r + R).

Pada rangkaian tertutup berbanding lurus dengan EMF sumber arus dan berbanding terbalik dengan hambatan total (total) rangkaian.

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

Kapasitas debit sumber

Kapasitas debit juga dapat dikaitkan dengan karakteristik utama dari sumber. Jumlah maksimum listrik yang diperoleh selama operasi dalam kondisi tertentu tergantung pada kekuatan arus pelepasan.

Idealnya, ketika perkiraan tertentu dibuat, kapasitas debit dapat dianggap konstan.

Misalnya, baterai standar dengan beda potensial 1,5 V memiliki kapasitas pelepasan 0,5 Ah. Jika arus debit 100mA, maka ia bekerja selama 5 jam.

Metode Pengisian Baterai

Menggunakan baterai menyebabkan mereka untuk debit. pengisian elemen berukuran kecil dilakukan menggunakan arus yang nilai kekuatannya tidak melebihi sepersepuluh dari kapasitas sumber.

Metode pengisian berikut ditawarkan:

• penggunaan arus konstan untuk waktu tertentu (sekitar 16 jam dengan arus 0,1 kapasitas baterai);
• pengisian dengan arus step-down hingga nilai beda potensial tertentu;
• penggunaan arus asimetris;
• aplikasi berturut-turut pulsa pendek pengisian dan pengosongan, di mana waktu yang pertama melebihi waktu yang kedua.

Kerja praktek

Tugas diusulkan: untuk menentukan resistansi internal sumber arus dan EMF.

Untuk melakukannya, Anda perlu menyimpan sumber arus, ammeter, voltmeter, rheostat slider, kunci, satu set konduktor.

Penggunaan akan menentukan resistansi internal dari sumber arus. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui EMF-nya, nilai resistansi rheostat.

Rumus perhitungan untuk hambatan arus di bagian luar rangkaian dapat ditentukan dari hukum Ohm untuk bagian rangkaian:

• saya=U:R,

di mana I adalah kekuatan arus di bagian luar rangkaian, diukur dengan ammeter; U adalah tegangan pada resistansi eksternal.

Untuk meningkatkan akurasi, pengukuran dilakukan setidaknya 5 kali. Untuk apa? Tegangan, hambatan, arus (lebih tepatnya, kekuatan arus) yang diukur selama percobaan digunakan lebih lanjut.

Untuk menentukan EMF dari sumber arus, kami menggunakan fakta bahwa tegangan pada terminalnya dengan kunci terbuka hampir sama dengan EMF.

Kami akan merakit sirkuit dari baterai, rheostat, ammeter, kunci yang terhubung secara seri. Kami menghubungkan voltmeter ke terminal sumber arus. Setelah membuka kunci, kami mengambil bacaannya.

Hambatan internal, yang rumusnya diperoleh dari hukum Ohm untuk rangkaian lengkap, ditentukan dengan perhitungan matematis:

• I = E: (r + R).
• r = E: I - U: I.

Pengukuran menunjukkan bahwa resistansi internal jauh lebih kecil daripada resistansi eksternal.

Fungsi praktis akumulator dan baterai banyak digunakan. Keamanan lingkungan yang tak terbantahkan dari motor listrik tidak diragukan lagi, tetapi menciptakan baterai yang luas dan ergonomis adalah masalah fisika modern. Solusinya akan mengarah pada babak baru pengembangan teknologi otomotif.

Baterai kecil, ringan, dan berkapasitas tinggi juga penting dalam perangkat elektronik seluler. Jumlah energi yang digunakan di dalamnya secara langsung berkaitan dengan kinerja perangkat.

Objektif: untuk mempelajari metode pengukuran EMF dan resistansi internal sumber arus menggunakan ammeter dan voltmeter.

Peralatan: tablet logam, sumber arus, ammeter, voltmeter, resistor, kunci, klem, kabel penghubung.

Untuk mengukur EMF dan resistansi internal dari sumber arus, sirkuit listrik dirakit, sirkuit yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Sebuah ammeter, hambatan dan kunci yang dihubungkan secara seri dihubungkan ke sumber arus. Selain itu, voltmeter juga terhubung langsung ke soket keluaran sumber.

EMF diukur dengan pembacaan voltmeter dengan kunci terbuka. Teknik untuk menentukan EMF ini didasarkan pada konsekuensi hukum Ohm untuk rangkaian lengkap, yang menurutnya, dengan resistansi yang sangat besar dari rangkaian eksternal, tegangan pada terminal sumber sama dengan EMF-nya. (Lihat paragraf "Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap" dari buku teks "Fisika 10").

Untuk menentukan resistansi internal sumber, kunci K ditutup. Dalam hal ini, dua bagian dapat dibedakan secara kondisional di sirkuit: eksternal (yang terhubung ke sumber) dan internal (yang ada di dalam arus sumber). Karena EMF dari sumber sama dengan jumlah jatuh tegangan di bagian internal dan eksternal rangkaian:

ε = kamur+UR, kemudiankamur = ε -UR (1)

Menurut hukum Ohm untuk bagian rantai U r = I · r(2). Substitusi persamaan (2) menjadi (1) kita peroleh:

Saya· r = ε - kamur , dari mana r = (ε - kamuR)/ J

Oleh karena itu, untuk mengetahui resistansi internal sumber arus, pertama-tama perlu menentukan EMF-nya, kemudian menutup kunci dan mengukur penurunan tegangan pada resistansi eksternal, serta kekuatan arus di dalamnya.

Proses kerja

1. Siapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran dan perhitungan:

ε ,di	kamu r , B	saya, a	r , Ohm

Gambarlah di buku catatan Anda diagram untuk mengukur EMF dan resistansi internal sumbernya.

Setelah memeriksa sirkuit, merakit sirkuit listrik. Buka kuncinya.

Ukur nilai EMF dari sumber.

Tutup sakelar dan baca pembacaan ammeter dan voltmeter.

Hitung hambatan dalam dari sumber tersebut.

1. Penentuan ggl dan resistansi internal dari sumber arus dengan metode grafis

Objektif: untuk mempelajari pengukuran EMF, resistansi internal dan arus hubung singkat dari sumber arus, berdasarkan analisis grafik ketergantungan tegangan pada keluaran sumber pada kekuatan arus dalam rangkaian.

Peralatan: sel galvanik, amperemeter, voltmeter, resistor R 1 , resistor variabel, kunci, klem, pelat logam, kabel penghubung.

Dari hukum Ohm untuk rangkaian lengkap dapat disimpulkan bahwa tegangan pada keluaran sumber arus bergantung pada proporsi langsung dengan kekuatan arus dalam rangkaian:

karena saya \u003d E / (R + r), maka IR + Ir \u003d E, tetapi IR \u003d U, dari mana U + Ir \u003d E atau U \u003d E - Ir (1).

Jika Anda membuat grafik ketergantungan U pada I, maka dengan titik potongnya dengan sumbu koordinat Anda dapat menentukan E, I K.Z. - kekuatan arus hubung singkat (arus yang akan mengalir pada rangkaian sumber ketika hambatan luar R menjadi sama dengan nol).

EMF ditentukan oleh titik potong grafik dengan sumbu tegangan. Titik grafik ini sesuai dengan keadaan sirkuit di mana tidak ada arus di dalamnya dan, oleh karena itu, U = E.

Kuat arus hubung singkat ditentukan oleh titik potong grafik dengan sumbu arus. Dalam hal ini, resistansi eksternal R = 0 dan, akibatnya, tegangan pada keluaran sumber U = 0.

Hambatan internal sumber ditemukan oleh garis singgung kemiringan grafik relatif terhadap sumbu arus. (Bandingkan rumus (1) dengan fungsi matematika berbentuk Y = AX + B dan ingat arti koefisien di X).

Proses kerja

Untuk mencatat hasil pengukuran, siapkan tabel:

1. Setelah diperiksa oleh guru rangkaian, merakit rangkaian listrik. Atur penggeser resistor variabel ke posisi di mana resistansi rangkaian yang terhubung ke sumber arus akan menjadi maksimum.

Tentukan nilai arus dalam rangkaian dan tegangan pada terminal sumber pada nilai resistansi maksimum dari resistor variabel. Masukkan data pengukuran ke dalam tabel.

Ulangi pengukuran arus dan tegangan beberapa kali, setiap kali mengurangi nilai resistansi variabel sehingga tegangan pada terminal sumber berkurang 0,1V. Berhenti mengukur saat arus dalam rangkaian mencapai 1A.

Plot titik-titik yang diperoleh dalam percobaan pada grafik. Plot tegangan pada sumbu vertikal dan arus pada sumbu horizontal. Gambarlah garis lurus melalui titik-titik.

Lanjutkan grafik ke perpotongan dengan sumbu koordinat dan tentukan nilai E dan, I K.Z.

Ukur EMF dari sumber dengan menghubungkan voltmeter ke terminalnya dengan sirkuit eksternal terbuka. Bandingkan nilai EMF yang diperoleh dari kedua metode dan tunjukkan alasan kemungkinan perbedaan antara hasil.

Tentukan hambatan dalam dari sumber arus. Untuk melakukan ini, hitung tangen kemiringan grafik yang dibangun ke sumbu saat ini. Karena garis singgung suatu sudut dalam segitiga siku-siku sama dengan perbandingan kaki yang berhadapan dengan kaki sebelahnya, maka secara praktis dapat dilakukan dengan mencari perbandingan E / I K.Z

Sumber adalah alat yang mengubah energi mekanik, kimia, termal, dan beberapa bentuk energi lainnya menjadi energi listrik. Dengan kata lain, sumber adalah elemen jaringan aktif yang dirancang untuk menghasilkan listrik. Berbagai jenis sumber yang tersedia di jaringan listrik adalah sumber tegangan dan sumber arus. Kedua konsep dalam elektronik ini berbeda satu sama lain.

sumber tegangan DC

Sumber tegangan adalah perangkat dengan dua kutub, tegangannya setiap saat adalah konstan, dan arus yang melewatinya tidak berpengaruh. Sumber seperti itu akan ideal, tidak memiliki hambatan internal. Dalam istilah praktis, itu tidak dapat diperoleh.

Di kutub negatif sumber tegangan, kelebihan elektron terakumulasi, di kutub positif - defisitnya. Keadaan kutub dipertahankan oleh proses di dalam sumber.

Baterai

Baterai menyimpan energi kimia secara internal dan mampu mengubahnya menjadi energi listrik. Baterai tidak dapat diisi ulang, yang merupakan kelemahannya.

Baterai

Baterai adalah baterai isi ulang. Saat pengisian, energi listrik disimpan secara internal dalam bentuk energi kimia. Selama pembongkaran, proses kimia berlangsung dalam arah yang berlawanan, dan energi listrik dilepaskan.

Contoh:

1. Sel baterai timbal-asam. Itu terbuat dari elektroda timbal dan cairan elektrolit dalam bentuk asam sulfat yang diencerkan dengan air suling. Tegangan per sel sekitar 2 V. Dalam baterai mobil, enam sel biasanya dihubungkan dalam rangkaian seri, di terminal keluaran tegangan yang dihasilkan adalah 12 V;

1. Baterai nikel-kadmium, tegangan sel - 1,2 V.

Penting! Pada arus rendah, baterai dan akumulator dapat dilihat sebagai pendekatan yang baik untuk sumber tegangan ideal.

sumber tegangan AC

Listrik diproduksi di pembangkit listrik dengan bantuan generator dan, setelah pengaturan tegangan, ditransmisikan ke konsumen. Tegangan bolak-balik dari jaringan rumah 220 V di catu daya berbagai perangkat elektronik mudah dikonversi ke indikator yang lebih rendah saat menggunakan transformator.

Sumber saat ini

Dengan analogi, sebagai sumber tegangan ideal menciptakan tegangan konstan pada output, tugas sumber arus adalah memberikan nilai arus konstan, secara otomatis mengontrol tegangan yang diperlukan. Contohnya adalah trafo arus (belitan sekunder), fotosel, arus kolektor transistor.

Perhitungan resistansi internal dari sumber tegangan

Sumber tegangan nyata memiliki hambatan listriknya sendiri, yang disebut "hambatan internal". Beban yang terhubung ke output sumber disebut sebagai "resistansi eksternal" - R.

Paket baterai menghasilkan EMF:

= E/Q, dimana:

• E - energi (J);
• Q - muatan (C).

GGL total sel baterai adalah tegangan rangkaian terbukanya ketika tidak ada beban. Ini dapat dikontrol dengan akurasi yang baik dengan multimeter digital. Beda potensial yang diukur pada kontak keluaran baterai, ketika dihubungkan ke resistor beban, akan lebih kecil dari tegangannya ketika rangkaian terbuka, karena arus yang mengalir melalui beban eksternal dan melalui resistansi internal sumber , ini menyebabkan disipasi energi di dalamnya sebagai radiasi termal .

Resistansi internal baterai kimia adalah antara sebagian kecil ohm dan beberapa ohm, dan terutama terkait dengan resistansi bahan elektrolit yang digunakan dalam baterai.

Jika resistor dengan resistansi R dihubungkan ke baterai, arus dalam rangkaian adalah I = /(R + r).

Resistansi internal bukanlah nilai konstan. Ini dipengaruhi oleh jenis baterai (alkali, asam timbal, dll.) dan bervariasi tergantung pada nilai beban, suhu, dan usia baterai. Misalnya, pada baterai sekali pakai, resistansi internal meningkat selama penggunaan, dan karena itu voltase turun hingga mencapai kondisi yang tidak sesuai untuk penggunaan lebih lanjut.

Jika sumber EMF adalah nilai yang telah ditentukan, resistansi internal sumber ditentukan dengan mengukur arus yang mengalir melalui resistor beban.

1. Karena resistansi internal dan eksternal dalam rangkaian perkiraan dihubungkan secara seri, hukum Ohm dan Kirchhoff dapat digunakan untuk menerapkan rumus:

1. Dari ekspresi ini r = /I - R.

Contoh. Sebuah baterai dengan EMF yang diketahui = 1,5 V dihubungkan secara seri dengan bola lampu. Penurunan tegangan pada bola lampu adalah 1,2 V. Oleh karena itu, resistansi internal elemen menciptakan penurunan tegangan: 1,5 - 1,2 \u003d 0,3 V. Resistansi kabel di sirkuit dianggap dapat diabaikan, resistansi lampu adalah tidak diketahui. Arus terukur yang melewati sirkuit: I \u003d 0,3 A. Penting untuk menentukan resistansi internal baterai.

1. Menurut hukum Ohm, hambatan bola lampu adalah R \u003d U / I \u003d 1.2 / 0.3 \u003d 4 Ohm;
2. Sekarang, menurut rumus untuk menghitung resistansi internal, r \u003d / I - R \u003d 1,5 / 0,3 - 4 \u003d 1 Ohm.

Jika terjadi korsleting, resistansi eksternal turun menjadi hampir nol. Arus hanya dapat dibatasi oleh resistansi sumber yang kecil. Arus yang dihasilkan dalam situasi seperti itu sangat tinggi sehingga sumber tegangan dapat rusak oleh efek termal arus, dan ada risiko kebakaran. Risiko kebakaran dicegah dengan memasang sekring, misalnya pada sirkuit aki mobil.

Resistansi internal dari sumber tegangan merupakan faktor penting ketika memutuskan bagaimana menyalurkan daya yang paling efisien ke peralatan listrik yang terhubung.

Penting! Transfer daya maksimum terjadi ketika resistansi internal sumber sama dengan resistansi beban.

Namun, dalam kondisi ini, mengingat rumus P \u003d I² x R, jumlah energi yang identik diberikan ke beban dan dihamburkan di sumber itu sendiri, dan efisiensinya hanya 50%.

Persyaratan beban harus dipertimbangkan dengan cermat untuk memutuskan penggunaan sumber yang terbaik. Misalnya, aki mobil timbal-asam harus memberikan arus tinggi pada tegangan 12 V yang relatif rendah. Resistansi internal yang rendah memungkinkannya untuk melakukannya.

Dalam beberapa kasus, catu daya tegangan tinggi harus memiliki resistansi internal yang sangat tinggi untuk membatasi arus hubung singkat.

Fitur resistansi internal dari sumber arus

Sumber arus yang ideal memiliki hambatan yang tidak terbatas, tetapi untuk sumber asli orang dapat membayangkan versi perkiraan. Rangkaian ekivalen adalah hambatan yang dihubungkan secara paralel dengan sumber dan hambatan luar.

Output arus dari sumber arus didistribusikan sebagai berikut: bagian dari arus mengalir melalui resistansi internal tertinggi dan melalui resistansi beban rendah.

Arus keluaran akan berasal dari jumlah arus pada resistansi internal dan beban Io \u003d Ir + Ivn.

Ternyata:

Di \u003d Io - Ivn \u003d Io - Un / r.

Ketergantungan ini menunjukkan bahwa ketika resistansi internal sumber arus meningkat, semakin banyak arus yang mengalir padanya, dan resistor beban menerima sebagian besar arus. Menariknya, tegangan tidak akan mempengaruhi nilai arus.

Tegangan keluaran sumber nyata:

Uout \u003d I x (R x r) / (R + r) \u003d I x R / (1 + R / r). Nilai artikel ini:

Tujuan: secara eksperimental menghitung EMF dan resistansi internal dari sumber arus.

Peralatan: sumber energi listrik, amperemeter, voltmeter, rheostat (6 - 8 Ohm), kunci, kabel penghubung.

Nilai yang secara numerik sama dengan kerja yang dilakukan oleh gaya-gaya luar ketika memindahkan satu unit muatan di dalam sumber arus disebut gaya gerak listrik dari sumber arus ε, dari hukum Ohm:

di mana I adalah kekuatan arus, U adalah tegangan.

dalam SI ε dinyatakan dalam volt (V).

Gaya gerak listrik dan hambatan dalam dari sumber arus dapat ditentukan secara eksperimen.

Perintah kerja

1. Menentukan harga pembagian timbangan alat ukur.

2. Buatlah rangkaian listrik sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada gambar. satu

3. Setelah memeriksa sirkuit oleh guru, tutup kunci dan, menggunakan rheostat, atur kekuatan arus yang sesuai dengan beberapa pembagian skala ammeter, lakukan pembacaan voltmeter dan ammeter.

4. Ulangi percobaan 2 kali, ubah kuat arus rangkaian menggunakan rheostat.

5. Catat data yang diperoleh pada tabel 1.

Gambar 4.10 - Skema Eksperimental

№	Tegangan pada bagian luar rangkaian U, V	Arus di sirkuit I, A	Resistansi dalam r, Ohm	Nilai rata-rata hambatan dalam r cf, Ohm	EMF e, V	EMF rata-rata e c p, V

Tabel 1 - Data Eksperimental

1. Substitusikan hasil pengukuran ke persamaan 1 dan, selesaikan sistem persamaan:

tentukan hambatan dalam sumber dengan menggunakan rumus:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Tulis data ke tabel 1.

5. Buatlah kesimpulan.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

pertanyaan tes

1. Apa esensi fisik dari hambatan listrik?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Apa peran sumber arus dalam rangkaian listrik?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Apa arti fisik dari EMF? Tentukan volt.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Apa yang menentukan tegangan pada terminal sumber arus?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Dengan menggunakan hasil pengukuran yang dilakukan, tentukan hambatan rangkaian luar.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laporan Lab No. __________

siswa kelompok _________

NAMA LENGKAP_______________________________________________________________

TOPIK : STUDI KETERGANTUNGAN DAYA ARUS LISTRIK LAMPU PADA TEGANGAN

Tujuan: untuk menguasai metode pengukuran daya yang dikonsumsi oleh suatu alat listrik, berdasarkan pengukuran arus dan tegangan; untuk menyelidiki ketergantungan daya yang dikonsumsi oleh bola lampu pada tegangan di terminalnya; menyelidiki ketergantungan resistansi konduktor pada suhu.

Peralatan: lampu listrik, sumber tegangan DC dan AC, rheostat geser, ammeter; voltmeter, kunci, kabel penghubung, kertas grafik.

Informasi teoretis singkat

Nilai yang sama dengan rasio kerja arus A terhadap waktu t yang dilakukan disebut daya P:

Karena itu, (1)

Perintah kerja

Eksperimen #1

1. Buat rangkaian listrik sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar 1, untuk pengalaman nol, mengamati polaritas perangkat

Gambar 1 - Diagram pengkabelan

2. Tentukan harga pembagian skala alat ukur

_____________________________________________________________________________

3. Setelah dilakukan pengecekan rangkaian oleh guru, lakukan pembacaan tegangan U dan arus I.

4. Catat data perangkat pada tabel 1.

Tabel 1 - Data Eksperimen No. 1

Percobaan #2

1. Rakit rangkaian sesuai dengan Gambar 2, di mana bola lampu dihubungkan ke arus bolak-balik melalui rheostat.

Gambar 4.12 - Diagram pengkabelan

2. Setelah dilakukan pengecekan rangkaian oleh guru, lakukan pembacaan pada amperemeter dan voltmeter dengan mengubah posisi slider pada rheostat 10 - 11 kali.

3. Catat data perangkat pada tabel 2.

Tabel 2 - Data Eksperimen No. 2

Memproses hasil pengukuran

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Temukan resistensi R0, untuk pengalaman nol:

(5)

di mana T 0 K adalah perubahan suhu mutlak (dalam hal ini sama dengan suhu kamar pada skala Celsius); adalah koefisien ketahanan suhu untuk tungsten (Lampiran B).

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Catat data yang diterima pada tabel 1.

Percobaan #2

1. Untuk setiap percobaan, tentukan daya P yang dikonsumsi lampu sesuai dengan rumus:

P \u003d U maks I maks (6)

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Tentukan suhu filamen lampu untuk setiap percobaan dengan menggunakan rumus:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Catat hasil pengukuran dan perhitungan pada Tabel 2.

5. Pada kertas grafik, buat grafik plot: a) ketergantungan daya P yang dikonsumsi lampu pada tegangan U pada klemnya; b) ketergantungan resistansi R pada suhu T.

6. Buatlah kesimpulan berdasarkan hasil dua percobaan.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

pertanyaan tes

1. Apa arti fisis tegangan pada suatu bagian rangkaian listrik?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Bagaimana cara menentukan kuat arus menggunakan amperemeter dan voltmeter?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Untuk tujuan apa wattmeter digunakan. Bagaimana itu terhubung ke sirkuit?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Bagaimana resistansi konduktor logam berubah dengan meningkatnya suhu?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Bagaimana spiral lampu pijar 100 W berbeda dari spiral lampu 25 watt?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________