გამტარის ბოლოებში და, შესაბამისად, დენი, აუცილებელია არსებობდეს არაელექტრული ხასიათის გარე ძალები, რომელთა დახმარებით ხდება ელექტრული მუხტების გამოყოფა.
მესამე მხარის ძალებინებისმიერ ძალას, რომელიც მოქმედებს ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებზე წრეში, ეწოდება, გარდა ელექტროსტატიკური (ანუ კულონი).
მესამე მხარის ძალები მოძრაობაში აყენებენ დამუხტულ ნაწილაკებს ყველა დენის წყაროში: გენერატორებში, ელექტროსადგურებში, გალვანურ უჯრედებში, ბატარეებში და ა.შ.
როდესაც წრე დახურულია, წრედის ყველა გამტარში იქმნება ელექტრული ველი. დენის წყაროს შიგნით, მუხტები მოძრაობენ გარე ძალების მოქმედებით კულონის ძალების მიმართ (ელექტრონები გადადიან დადებითად დამუხტული ელექტროდიდან უარყოფითზე), ხოლო დანარჩენ წრეში მათ ამოძრავებს ელექტრული ველი (იხ. სურათი ზემოთ. ).
მიმდინარე წყაროებში, დამუხტული ნაწილაკების განცალკევებაზე მუშაობის პროცესში, სხვადასხვა ტიპის ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად. გარდაქმნილი ენერგიის ტიპის მიხედვით განასხვავებენ ელექტრომოძრავი ძალის შემდეგ ტიპებს:
- ელექტროსტატიკური- ელექტროფორის მანქანაში, რომელშიც ხახუნის დროს მექანიკური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად;
- თერმოელექტრული- თერმოელემენტში, სხვადასხვა ლითონისგან დამზადებული ორი მავთულის გახურებული შეერთების შიდა ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად;
- ფოტოელექტრული- ფოტოცელში. აქ სინათლის ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად: როდესაც გარკვეული ნივთიერებები განათებულია, მაგალითად, სელენი, სპილენძის ოქსიდი (I), სილიციუმი, შეინიშნება უარყოფითი ელექტრული მუხტის დაკარგვა;
- ქიმიური- გალვანურ უჯრედებში, ბატარეებში და სხვა წყაროებში, რომლებშიც ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად.
ელექტრომოძრავი ძალა (EMF)- მიმდინარე წყაროების დამახასიათებელი. EMF-ის კონცეფცია შემოიღო G. Ohm-მა 1827 წელს DC სქემებისთვის. 1857 წელს კირხჰოფმა განსაზღვრა EMF, როგორც გარე ძალების მუშაობა ერთეული ელექტრული მუხტის გადაცემის დროს დახურულ წრედზე:
ɛ \u003d A st / q,
სადაც ɛ - მიმდინარე წყაროს EMF, ქ- გარე ძალების მუშაობა, ქარის გადარიცხული გადასახადის ოდენობა.
ელექტრომამოძრავებელი ძალა გამოიხატება ვოლტებში.
ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ ელექტროძრავის ძალაზე მიკროსქემის ნებისმიერ ნაწილში. ეს არის გარე ძალების სპეციფიკური მუშაობა (ერთეული მუხტის გადაადგილების სამუშაო) არა მთელ წრეში, არამედ მხოლოდ ამ მხარეში.
დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
მოდით არსებობდეს მარტივი დახურული წრე, რომელიც შედგება დენის წყაროსგან (მაგალითად, გალვანური უჯრედი, ბატარეა ან გენერატორი) და წინააღმდეგობის მქონე რეზისტორი. რ. დახურულ წრეში დენი არსად წყდება, შესაბამისად, ის ასევე არსებობს დენის წყაროს შიგნით. ნებისმიერი წყარო წარმოადგენს გარკვეულ წინააღმდეგობას დენის მიმართ. ჰქვია მიმდინარე წყაროს შიდა წინააღმდეგობადა აღინიშნება ასოთი რ.
გენერატორში რ- ეს არის გრაგნილის წინააღმდეგობა, გალვანურ უჯრედში - ელექტროლიტური ხსნარის და ელექტროდების წინააღმდეგობა.
ამრიგად, მიმდინარე წყაროს ახასიათებს EMF და შიდა წინააღმდეგობის მნიშვნელობები, რაც განსაზღვრავს მის ხარისხს. მაგალითად, ელექტროსტატიკური მანქანებს აქვთ ძალიან მაღალი EMF (ათეულ ათასობით ვოლტამდე), მაგრამ ამავე დროს მათი შიდა წინააღმდეგობა უზარმაზარია (ასობით მოჰმამდე). ამიტომ ისინი უვარგისია მაღალი დენების მისაღებად. გალვანურ უჯრედებში, EMF არის მხოლოდ დაახლოებით 1 V, მაგრამ შიდა წინააღმდეგობა ასევე მცირეა (დაახლოებით 1 Ohm ან ნაკლები). ეს მათ საშუალებას აძლევს მიიღონ ამპერებში გაზომილი დენები.
მიზანი: ექსპერიმენტულად გამოთვალეთ EMF და დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
აღჭურვილობა: ელექტროენერგიის წყარო, ამპერმეტრი, ვოლტმეტრი, რეოსტატი (6 - 8 Ohm), გასაღები, დამაკავშირებელი მავთულები.
მნიშვნელობას, რომელიც რიცხობრივად ტოლია გარე ძალების მიერ შესრულებულ სამუშაოს, როდესაც ერთეული მუხტი დენის წყაროს შიგნით გადაადგილდება, ეწოდება დენის წყაროს ელექტრომოძრავი ძალა. ε, ომის კანონიდან:
სადაც I არის დენის სიძლიერე, U არის ძაბვა.
SI-ში ε გამოხატულია ვოლტებში (V).
ელექტროძრავის ძალა და დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა შეიძლება განისაზღვროს ექსპერიმენტულად.
სამუშაო შეკვეთა
1. განსაზღვრეთ საზომი ხელსაწყოების სასწორის დაყოფის ფასი.
2. შეადგინეთ ელექტრული წრე ნახ. ერთი
3. მასწავლებლის მიერ მიკროსქემის შემოწმების შემდეგ დახურეთ გასაღები და რეოსტატის გამოყენებით დააყენეთ დენის სიძლიერე ამმეტრის სკალის რამდენიმე განყოფილების შესაბამისი, აიღეთ ვოლტმეტრისა და ამმეტრის ჩვენებები.
4. გაიმეორეთ ექსპერიმენტი 2-ჯერ, შეცვალეთ წრედის დენის სიძლიერე რეოსტატის გამოყენებით.
5. მიღებული მონაცემები ჩაწერეთ ცხრილში 1.
სურათი 4.10 - ექსპერიმენტული სქემა
| № | ძაბვა წრედის გარე ნაწილზე U, V | დენი წრეში I, A | შიდა წინააღმდეგობა r, Ohm | შიდა წინააღმდეგობის საშუალო მნიშვნელობა r cf, Ohm | EMF e, ვ | საშუალო EMF e c p, V | ||
ცხრილი 1 - ექსპერიმენტული მონაცემები
1. გაზომვის შედეგები ჩაანაცვლეთ 1 განტოლებით და გადაჭრით განტოლებათა სისტემების:
განსაზღვრეთ წყაროს შიდა წინააღმდეგობა ფორმულების გამოყენებით:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. ჩაწერეთ მონაცემები ცხრილში 1.
5. გააკეთე დასკვნა.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ტესტის კითხვები
1. რა არის ელექტრული წინააღმდეგობის ფიზიკური არსი?
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. რა როლი აქვს დენის წყაროს ელექტრულ წრეში?
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. რა არის EMF-ის ფიზიკური მნიშვნელობა? განსაზღვრეთ ვოლტი.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. რა განსაზღვრავს ძაბვას დენის წყაროს ტერმინალებზე?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5. ჩატარებული გაზომვების შედეგების გამოყენებით განსაზღვრეთ გარე წრედის წინაღობა.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ლაბორატორიის ანგარიში No. __________
ჯგუფის მოსწავლე _________________
ᲡᲠᲣᲚᲘ ᲡᲐᲮᲔᲚᲘ_______________________________________________________________
თემა: ინკანდესენტური ნათურის ელექტრული დენის სიმძლავრის ძაბვაზე დამოკიდებულების შესწავლა
მიზანი: დაეუფლონ ელექტრომოწყობილობის მიერ მოხმარებული სიმძლავრის გაზომვის მეთოდს, დენის და ძაბვის გაზომვის საფუძველზე; გამოიკვლიოს ნათურის მიერ მოხმარებული სიმძლავრის დამოკიდებულება მის ტერმინალებზე არსებულ ძაბვაზე; გამოიკვლიეთ გამტარის წინააღმდეგობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე.
აღჭურვილობა: ელექტრო ნათურა, მუდმივი და ცვლადი ძაბვის წყარო, მოცურების რეოსტატი, ამპერმეტრი; ვოლტმეტრი, გასაღები, დამაკავშირებელი სადენები, გრაფიკული ქაღალდი.
მოკლე თეორიული ინფორმაცია
მნიშვნელობას, რომელიც ტოლია A დენის მუშაობის თანაფარდობას t დროსთან, რომლისთვისაც იგი შესრულებულია, ეწოდება სიმძლავრე P:
აქედან გამომდინარე, 
(1)
სამუშაო შეკვეთა
ექსპერიმენტი #1
1. შექმენით ელექტრული წრე 1-ზე ნაჩვენები სქემის მიხედვით, ნულოვანი გამოცდილებისთვის, მოწყობილობების პოლარობის დაკვირვებით.
სურათი 1 - გაყვანილობის დიაგრამა
2. განსაზღვრეთ საზომი ხელსაწყოების სკალის გაყოფის ფასი
_____________________________________________________________________________
3. მასწავლებლის მიერ წრედის შემოწმების შემდეგ აიღეთ ძაბვის U და დენის I ჩვენებები.
4. მოწყობილობების მონაცემები ჩაწერეთ ცხრილში 1.
ცხრილი 1 - ექსპერიმენტული მონაცემები No1
ექსპერიმენტი #2
1. აკრიფეთ წრე ნახ.2-ის მიხედვით, სადაც ნათურა რიოსტატის მეშვეობით უკავშირდება ალტერნატიულ დენს.
სურათი 4.12 - გაყვანილობის დიაგრამა
2. მასწავლებლის მიერ მიკროსქემის შემოწმების შემდეგ აიღეთ ამპერმეტრის და ვოლტმეტრის ჩვენებები სლაიდერის პოზიციის შეცვლით რიოსტატზე 10 - 11-ჯერ.
3. ჩაწერეთ მოწყობილობების მონაცემები ცხრილში 2.
ცხრილი 2 - ექსპერიმენტული მონაცემები No2
გაზომვის შედეგების დამუშავება
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. იპოვეთ წინააღმდეგობა R0ნულოვანი გამოცდილებისთვის:
(5)
სადაც ΔT 0 K არის აბსოლუტური ტემპერატურის ცვლილება (ამ შემთხვევაში ის ტოლია ოთახის ტემპერატურაზე ცელსიუსის შკალაზე); α არის ვოლფრამის ტემპერატურის წინააღმდეგობის კოეფიციენტი (დანართი B).
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. მიღებული მონაცემები ჩაწერეთ ცხრილში 1.
ექსპერიმენტი #2
1. თითოეული ექსპერიმენტისთვის განსაზღვრეთ ნათურის მიერ მოხმარებული P სიმძლავრე ფორმულის მიხედვით:
P \u003d U max I max (6)
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. იპოვეთ ნათურის ძაფის ტემპერატურა თითოეული ექსპერიმენტისთვის ფორმულის გამოყენებით:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. გაზომვებისა და გამოთვლების შედეგები ჩაწერეთ ცხრილში 2.
5. გრაფიკულ ქაღალდზე დახაზეთ გრაფიკები: ა) ნათურის მიერ მოხმარებული P სიმძლავრის დამოკიდებულება მის დამჭერებზე U ძაბვაზე; ბ) R წინააღმდეგობის დამოკიდებულება T ტემპერატურაზე.
6. ორი ცდის შედეგების საფუძველზე გააკეთეთ დასკვნა.
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ტესტის კითხვები
1. რა ფიზიკური მნიშვნელობა აქვს ძაბვას ელექტრული წრედის მონაკვეთში?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. როგორ განვსაზღვროთ დენის სიმძლავრე ამპერმეტრისა და ვოლტმეტრის გამოყენებით?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. რა მიზნებისთვის გამოიყენება ვატმეტრი. როგორ არის დაკავშირებული წრედთან?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. როგორ შეიცვლება ლითონის გამტარის წინაღობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად?
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5. რით განსხვავდება 100 ვტ ინკანდესენტური ნათურის სპირალი 25 ვატიანი ნათურის სპირალისგან?
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
8.5. დენის თერმული ეფექტი
8.5.1. მიმდინარე წყაროს სიმძლავრე
მიმდინარე წყაროს ჯამური სიმძლავრე:
P სრული = P სასარგებლო + P დანაკარგები,
სადაც P სასარგებლოა - სასარგებლო სიმძლავრე, P სასარგებლოა \u003d I 2 R; P დაკარგვა - სიმძლავრის დაკარგვა, P დაკარგვა = I 2 r; I - დენის სიძლიერე წრედში; R - დატვირთვის წინააღმდეგობა (გარე წრე); r არის დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
აშკარა სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს სამი ფორმულიდან ერთის გამოყენებით:
P სრული \u003d I 2 (R + r), P სრული \u003d ℰ 2 R + r, P სრული \u003d I ℰ,
სადაც ℰ არის დენის წყაროს ელექტრომოძრავი ძალა (EMF).
წმინდა სიმძლავრეარის სიმძლავრე, რომელიც გამოიყოფა გარე წრედში, ე.ი. დატვირთვაზე (რეზისტორი) და შეიძლება გამოყენებულ იქნას გარკვეული მიზნით.
წმინდა სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს სამი ფორმულიდან ერთის გამოყენებით:
P სასარგებლო \u003d I 2 R, P სასარგებლო \u003d U 2 R, P სასარგებლო \u003d IU,
სადაც I არის დენი წრეში; U - ძაბვა დენის წყაროს ტერმინალებზე (ტერმინალები); R - დატვირთვის წინააღმდეგობა (გარე წრე).
დაკარგვის სიმძლავრე არის სიმძლავრე, რომელიც გამოიყოფა მიმდინარე წყაროში, ე.ი. შიდა წრეში და იხარჯება თავად წყაროში მიმდინარე პროცესებზე; სხვა მიზნით, დენის დაკარგვის გამოყენება შეუძლებელია.
ენერგიის დაკარგვა ჩვეულებრივ გამოითვლება ფორმულით
P დაკარგვა = I 2 r,
სადაც I არის დენი წრეში; r არის დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
მოკლე ჩართვის შემთხვევაში სასარგებლო სიმძლავრე ნულამდე მიდის
P სასარგებლო = 0,
ვინაიდან არ არის დატვირთვის წინააღმდეგობა მოკლე ჩართვის შემთხვევაში: R = 0.
წყაროს მოკლე ჩართვის შემთხვევაში აშკარა სიმძლავრე ემთხვევა დენის დანაკარგებს და გამოითვლება ფორმულით
P სრული \u003d ℰ 2 r,
სადაც ℰ არის დენის წყაროს ელექტრომოძრავი ძალა (EMF); r არის დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
წმინდა ძალა აქვს მაქსიმალური ღირებულებაიმ შემთხვევაში, როდესაც დატვირთვის წინააღმდეგობა R უდრის დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობას:
R = r.
მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრე:
P სასარგებლო max = 0.5 P სრული,
სადაც P სრული - მიმდინარე წყაროს სრული სიმძლავრე; P სრული \u003d ℰ 2 / 2 r.
აშკარად, გაანგარიშების ფორმულა მაქსიმალური სასარგებლო ძალაშემდეგნაირად:
P სასარგებლო max = ℰ 2 4 r.
გამოთვლების გასამარტივებლად, სასარგებლოა გახსოვდეთ ორი წერტილი:
- თუ ორი დატვირთვის წინააღმდეგობით R 1 და R 2 წრეში გამოყოფილია იგივე სასარგებლო სიმძლავრე, მაშინ შიდა წინააღმდეგობადენის წყარო r დაკავშირებულია მითითებულ წინააღმდეგობებთან ფორმულით
r = R 1 R 2 ;
- თუ მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრე გამოიყოფა წრედში, მაშინ დენი I * წრეში ორჯერ ნაკლებია მოკლე ჩართვის დენზე i:
მე * = მე 2 .
მაგალითი 15. 5.0 ohms-ის წინააღმდეგობაზე შეკვრისას უჯრედების ბატარეა წარმოქმნის დენს 2.0 ა. ბატარეის მოკლე ჩართვის დენი არის 12 ა. გამოთვალეთ ბატარეის მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრე.
გადაწყვეტილება . მოდით გავაანალიზოთ პრობლემის მდგომარეობა.
1. როდესაც ბატარეა მიერთებულია წინაღობაზე R 1 = 5.0 Ohm, წრეში მიედინება I 1 = 2.0 A დენი, როგორც ნაჩვენებია ნახ. a, განსაზღვრულია ოჰმის კანონით სრული ჯაჭვისთვის:
I 1 \u003d ℰ R 1 + r,
სადაც ℰ არის მიმდინარე წყაროს EMF; r არის დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
2. როდესაც ბატარეა არის მოკლე შერთვის, მოკლე შერთვის დენი მიედინება წრეში, როგორც ნაჩვენებია ნახ. ბ. მოკლე ჩართვის დენის სიძლიერე განისაზღვრება ფორმულით
სადაც i არის მოკლე ჩართვის დენი, i = 12 ა.
3. როდესაც ბატარეა მიერთებულია წინააღმდეგობას R 2 \u003d r, წრეში მიედინება ძალის I 2 დენი, როგორც ნაჩვენებია ნახ. in , განსაზღვრულია ომის კანონით სრული წრედისთვის:
I 2 \u003d ℰ R 2 + r \u003d ℰ 2 r;
ამ შემთხვევაში, მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრე გამოიყოფა წრეში:
P სასარგებლო max \u003d I 2 2 R 2 \u003d I 2 2 r.
ამრიგად, მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრის გამოსათვლელად, საჭიროა განისაზღვროს დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა r და დენის ძალა I 2.
იმისთვის, რომ ვიპოვოთ მიმდინარე სიძლიერე I 2, ჩვენ ვწერთ განტოლებათა სისტემას:
i \u003d ℰ r, I 2 \u003d ℰ 2 r)
და შეასრულეთ განტოლებების გაყოფა:
მე მე 2 = 2.
ეს გულისხმობს:
I 2 \u003d i 2 \u003d 12 2 \u003d 6.0 A.
იმისათვის, რომ ვიპოვოთ r წყაროს შიდა წინააღმდეგობა, ჩვენ ვწერთ განტოლებათა სისტემას:
I 1 \u003d ℰ R 1 + r, i \u003d ℰ r)
და შეასრულეთ განტოლებების გაყოფა:
I 1 i = r R 1 + r.
ეს გულისხმობს:
r \u003d I 1 R 1 i - I 1 \u003d 2.0 ⋅ 5.0 12 - 2.0 \u003d 1.0 Ohm.
გამოთვალეთ მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრე:
P სასარგებლო max \u003d I 2 2 r \u003d 6.0 2 ⋅ 1.0 \u003d 36 W.
ამრიგად, ბატარეის მაქსიმალური სასარგებლო სიმძლავრე არის 36 ვატი.
წყარო არის მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის ენერგიის მექანიკურ, ქიმიურ, თერმულ და სხვა ფორმებს ელექტრო ენერგიად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წყარო არის აქტიური ქსელის ელემენტი, რომელიც შექმნილია ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის. ელექტრო ქსელში არსებული სხვადასხვა ტიპის წყაროებია ძაბვის წყაროები და დენის წყაროები. ეს ორი კონცეფცია ელექტრონიკაში განსხვავდება ერთმანეთისგან.
DC ძაბვის წყარო
ძაბვის წყარო არის მოწყობილობა ორპოლუსიანი, მისი ძაბვა ნებისმიერ დროს მუდმივია და მასში გამავალ დენს არანაირი ეფექტი არ აქვს. ასეთი წყარო იდეალური იქნება, რომელსაც აქვს ნულოვანი შიდა წინააღმდეგობა. პრაქტიკული თვალსაზრისით, მისი მიღება შეუძლებელია.
ძაბვის წყაროს უარყოფით პოლუსზე გროვდება ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა, დადებით პოლუსზე - მათი დეფიციტი. პოლუსების მდგომარეობას ინარჩუნებს წყაროს შიგნით მიმდინარე პროცესები.
ბატარეები
ბატარეები ინახავს ქიმიურ ენერგიას შინაგანად და შეუძლიათ მისი გადაქცევა ელექტრო ენერგიად. ბატარეების დატენვა შეუძლებელია, რაც მათი მინუსია.
ბატარეები
ბატარეები არის დატენვის ბატარეები. დატენვისას ელექტრო ენერგია ინახება შინაგანად ქიმიური ენერგიის სახით. გადმოტვირთვისას ქიმიური პროცესი საპირისპირო მიმართულებით მიმდინარეობს და ელექტრული ენერგია გამოიყოფა.
მაგალითები:
- ტყვიის მჟავა ბატარეის უჯრედი. იგი მზადდება ტყვიის ელექტროდებისა და ელექტროლიტური სითხისგან გოგირდმჟავას სახით, რომელიც განზავებულია გამოხდილი წყლით. ძაბვა ერთ უჯრედზე არის დაახლოებით 2 ვ. მანქანის ბატარეებში ექვსი უჯრედი ჩვეულებრივ დაკავშირებულია სერიულ წრეში, გამომავალ ტერმინალებზე მიღებული ძაბვა არის 12 ვ;
- ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები, უჯრედის ძაბვა - 1,2 ვ.
Მნიშვნელოვანი!დაბალი დენის დროს, ბატარეები და აკუმულატორები შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც კარგი მიახლოება იდეალური ძაბვის წყაროებთან.
AC ძაბვის წყარო
ელექტროენერგია იწარმოება ელექტროსადგურებზე გენერატორების დახმარებით და ძაბვის რეგულირების შემდეგ გადაეცემა მომხმარებელს. 220 ვ სახლის ქსელის ალტერნატიული ძაბვა სხვადასხვა ელექტრონული მოწყობილობების ელექტრომომარაგებაში ადვილად გარდაიქმნება დაბალ ინდიკატორად ტრანსფორმატორების გამოყენებისას.
მიმდინარე წყარო
ანალოგიით, როგორც იდეალური ძაბვის წყარო ქმნის მუდმივ ძაბვას გამოსავალზე, დენის წყაროს ამოცანაა მუდმივი დენის მნიშვნელობის მიცემა, საჭირო ძაბვის ავტომატურად კონტროლი. მაგალითებია დენის ტრანსფორმატორები (მეორადი გრაგნილი), ფოტოცელები, ტრანზისტორების კოლექტორის დენები.
ძაბვის წყაროს შიდა წინააღმდეგობის გაანგარიშება
რეალურ ძაბვის წყაროებს აქვთ საკუთარი ელექტრული წინააღმდეგობა, რომელსაც "შიდა წინააღმდეგობა" ეწოდება. წყაროს გამოსავალთან დაკავშირებულ დატვირთვას მოიხსენიებენ როგორც "გარე წინააღმდეგობას" - რ.
ბატარეის ნაკრები წარმოქმნის EMF-ს:
ε = E/Q, სადაც:
- E - ენერგია (J);
- Q - მუხტი (C).
ბატარეის უჯრედის ჯამური ემფ არის მისი ღია წრედის ძაბვა, როდესაც არ არის დატვირთვა. მისი კონტროლი კარგი სიზუსტით შესაძლებელია ციფრული მულტიმეტრით. ბატარეის გამომავალ კონტაქტებზე გაზომილი პოტენციური სხვაობა, როდესაც ის დაკავშირებულია დატვირთვის რეზისტორთან, ნაკლები იქნება მის ძაბვაზე, როდესაც წრე ღიაა, იმის გამო, რომ დენი მიედინება დატვირთვის გარედან და წყაროს შიდა წინააღმდეგობაზე. ეს იწვევს მასში ენერგიის გაფანტვას თერმული გამოსხივების სახით.
ქიმიური ბატარეის შიდა წინააღმდეგობა არის ომის წილადსა და რამდენიმე ომს შორის და ძირითადად დაკავშირებულია ბატარეაში გამოყენებული ელექტროლიტური მასალების წინააღმდეგობასთან.
თუ R წინააღმდეგობის მქონე რეზისტორი უკავშირდება ბატარეას, დენი წრეში არის I = ε/(R + r).
შიდა წინააღმდეგობა არ არის მუდმივი მნიშვნელობა. მასზე გავლენას ახდენს ბატარეის ტიპი (ტუტე, ტყვია-მჟავა და ა.შ.) და იცვლება დატვირთვის ღირებულების, ტემპერატურისა და ბატარეის ასაკის მიხედვით. მაგალითად, ერთჯერადი ბატარეებში, შიდა წინააღმდეგობა იზრდება გამოყენების დროს და, შესაბამისად, ძაბვა ეცემა, სანამ არ მიაღწევს შემდგომი გამოყენებისთვის შეუფერებელ მდგომარეობას.
თუ წყაროს EMF არის წინასწარ განსაზღვრული მნიშვნელობა, წყაროს შიდა წინააღმდეგობა განისაზღვრება დატვირთვის რეზისტორში გამავალი დენის გაზომვით.
- იმის გამო, რომ სავარაუდო წრეში შიდა და გარე წინააღმდეგობა დაკავშირებულია სერიაში, Ohm-ისა და Kirchhoff-ის კანონები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფორმულის გამოსაყენებლად:
- ამ გამოთქმიდან r = ε/I - რ.
მაგალითი.ბატარეა, რომელსაც აქვს ცნობილი EMF ε = 1,5 ვ, სერიულად უკავშირდება ნათურს. ნათურაზე ძაბვის ვარდნა არის 1.2 ვ. ამიტომ, ელემენტის შიდა წინააღმდეგობა ქმნის ძაბვის ვარდნას: 1.5 - 1.2 \u003d 0.3 ვ. წრეში მავთულის წინააღმდეგობა ითვლება უმნიშვნელოდ, ნათურის წინააღმდეგობა არის უცნობი. გაზომილი დენი, რომელიც გადის წრედში: I \u003d 0.3 A. აუცილებელია ბატარეის შიდა წინააღმდეგობის დადგენა.
- ომის კანონის თანახმად, ნათურის წინააღმდეგობა არის R \u003d U / I \u003d 1.2 / 0.3 \u003d 4 Ohms;
- ახლა, შიდა წინააღმდეგობის გაანგარიშების ფორმულის მიხედვით, r \u003d ε / I - R \u003d 1.5 / 0.3 - 4 \u003d 1 Ohm.
მოკლე ჩართვის შემთხვევაში, გარე წინააღმდეგობა ეცემა თითქმის ნულამდე. დენი შეიძლება შეიზღუდოს მხოლოდ მცირე წყაროს წინააღმდეგობით. ასეთ ვითარებაში წარმოქმნილი დენი იმდენად მაღალია, რომ დენის თერმული ეფექტით შესაძლოა დაზიანდეს ძაბვის წყარო და არსებობს ხანძრის გაჩენის საფრთხე. ხანძრის საშიშროების თავიდან აცილება ხდება საკრავების დაყენებით, მაგალითად, მანქანის ბატარეის სქემებში.
ძაბვის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა მნიშვნელოვანი ფაქტორია, როდესაც გადაწყვეტთ, თუ როგორ მივაწოდოთ ყველაზე ეფექტური ენერგია დაკავშირებულ ელექტრო მოწყობილობას.
Მნიშვნელოვანი!მაქსიმალური სიმძლავრის გადაცემა ხდება მაშინ, როდესაც წყაროს შიდა წინააღმდეგობა უდრის დატვირთვის წინააღმდეგობას.
ამასთან, ამ პირობით, P \u003d I² x R ფორმულის დამახსოვრებისას, ენერგიის იდენტური რაოდენობა ეძლევა დატვირთვას და იშლება თავად წყაროში, ხოლო მისი ეფექტურობა მხოლოდ 50% -ს შეადგენს.
დატვირთვის მოთხოვნები გულდასმით უნდა იყოს გათვალისწინებული, რათა გადაწყვიტოს წყაროს საუკეთესო გამოყენება. მაგალითად, ტყვიის მჟავა მანქანის ბატარეამ უნდა უზრუნველყოს მაღალი დენები შედარებით დაბალ ძაბვაზე 12 ვ. მისი დაბალი შიდა წინააღმდეგობა ამის საშუალებას იძლევა.
ზოგიერთ შემთხვევაში, მაღალი ძაბვის დენის წყაროს უნდა ჰქონდეს უკიდურესად მაღალი შიდა წინააღმდეგობა, რათა შეზღუდოს მოკლე ჩართვის დენი.
მიმდინარე წყაროს შიდა წინააღმდეგობის მახასიათებლები
იდეალურ დენის წყაროს აქვს უსასრულო წინააღმდეგობა, მაგრამ ნამდვილი წყაროებისთვის შეიძლება წარმოიდგინოთ სავარაუდო ვერსია. ეკვივალენტური წრე არის წინააღმდეგობა, რომელიც დაკავშირებულია წყაროსთან პარალელურად და გარე წინააღმდეგობა.
დენის წყაროდან გამომავალი დენი ნაწილდება შემდეგნაირად: დენის ნაწილი გადის უმაღლესი შიდა წინააღმდეგობისა და დაბალი დატვირთვის წინააღმდეგობის გავლით.
გამომავალი დენი იქნება დენების ჯამიდან შიდა წინააღმდეგობაზე და დატვირთვაზე Io \u003d Ir + Ivn.
გამოდის:
In \u003d Io - Ivn \u003d Io - Un / r.
ეს დამოკიდებულება აჩვენებს, რომ როდესაც დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა იზრდება, მით უფრო მცირდება მასზე დენი და დატვირთვის რეზისტორი იღებს დენის უმეტეს ნაწილს. საინტერესოა, რომ ძაბვა არ იმოქმედებს მიმდინარე მნიშვნელობაზე.
რეალური წყაროს გამომავალი ძაბვა:
Uout \u003d I x (R x r) / (R + R) \u003d I x R / (1 + R / r). შეაფასეთ ეს სტატია:
მიზანი:ისწავლეთ ექსპერიმენტულად განსაზღვროთ EMF და მიმდინარე წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.
მოწყობილობები და აღჭურვილობა:ელექტრო ენერგიის წყაროები, ამპერმეტრი (2A-მდე დაყოფით 0.1A-მდე), ვოლტმეტრი (მუდმივი 3A-მდე დაყოფით 0.3V-მდე), საწყობი (წინააღმდეგობა 10 ohms-მდე), გასაღები, დამაკავშირებელი მავთული.
თეორია:
დირიჟორში დენის შესანარჩუნებლად აუცილებელია მის ბოლოებზე პოტენციური სხვაობა (ძაბვა) უცვლელი იყოს. ამისათვის გამოიყენება მიმდინარე წყარო. პოტენციური განსხვავება მის პოლუსებზე წარმოიქმნება მუხტების დადებით და უარყოფითად დაყოფის გამო. მუხტების გამიჯვნაზე მუშაობას ახორციელებენ მესამე მხარის ძალები (არა ელექტრული წარმოშობისა).
მნიშვნელობა, რომელიც იზომება გარე ძალების მიერ შესრულებული სამუშაოებით, როდესაც ერთი დადებითი ელექტრული მუხტი მოძრაობს დენის წყაროს შიგნით, ეწოდება დენის წყაროს ელექტრომოძრავი ძალა (EMF) და გამოიხატება ვოლტებში.
როდესაც წრე დახურულია, დენის წყაროში გამოყოფილი მუხტები ქმნიან ელექტრულ ველს, რომელიც მოძრაობს მუხტებს გარე წრედის გასწვრივ; მიმდინარე წყაროს შიგნით, მუხტები გარე ძალების მოქმედების ქვეშ მოძრაობენ ველისკენ. ამრიგად, დენის წყაროში შენახული ენერგია იხარჯება გარე R და შიდა r წინააღმდეგობების მქონე წრეში მუხტის გადაადგილების სამუშაოზე.
სამუშაო პროცესი
1. აკრიფეთ ელექტრული წრე, როგორც ეს ნაჩვენებია დიაგრამაზე.
2. გაზომეთ ელექტრული ენერგიის წყაროს EMF ვოლტმეტრთან (სქემთან) მიერთებით.
3. გაზომეთ მიმდინარე სიძლიერე და ძაბვის ვარდნა მოცემულ წინაღობაზე.
| № | ე | U | მე | რ | რ | rcp |
| 1. | ||||||
| 2. | ||||||
| 3. |
4. გამოთვალეთ შიდა წინააღმდეგობა ოჰმის კანონის მიხედვით მთელი წრედისთვის.
5. ექსპერიმენტი სხვა წინაღობებით და გამოთვალეთ ელემენტის შიდა წინააღმდეგობა.
6. გამოთვალეთ ელემენტის შიდა წინააღმდეგობის საშუალო მნიშვნელობა.
7. ჩაწერეთ ყველა გაზომვისა და გამოთვლების შედეგები ცხრილში.
8. იპოვე აბსოლუტური და ფარდობითი შეცდომა.
9. გააკეთე დასკვნა.
სატესტო კითხვები
1. დააკონკრეტეთ გამტარში ელექტრული დენის არსებობის პირობები.
2. რა როლი აქვს ელექტრული ენერგიის წყაროს ელექტრულ წრეში?
3. რა განსაზღვრავს ძაბვას ელექტროენერგიის წყაროს ტერმინალებზე?
ლაბორატორია #7
სპილენძის ელექტროქიმიური ეკვივალენტის განსაზღვრა.
ობიექტური: ისწავლეთ პრაქტიკაში სპილენძის ელექტროქიმიური ეკვივალენტის გამოთვლა.
აღჭურვილობა:სასწორი წონით, ამპერმეტრით, საათით. , ელექტრო ენერგიის წყარო, რიოსტატი, გასაღები, სპილენძის ფირფიტები (ელექტროდები), დამაკავშირებელი მავთულები, ელექტროლიტური აბაზანა სპილენძის სულფატის ხსნარით.
თეორია
პროცესს, რომლის დროსაც მარილების, მჟავების და ტუტეების მოლეკულები, წყალში ან სხვა გამხსნელებში გახსნისას, იშლება დამუხტულ ნაწილაკებად (იონებში), ეწოდება ელექტროლიტური დისოციაცია. , მიღებულ ხსნარს დადებითი და უარყოფითი იონებით ელექტროლიტი ეწოდება.
თუ დენის წყაროს დამჭერებთან დაკავშირებული ფირფიტები (ელექტროდები) მოთავსებულია ელექტროლიტის მქონე ჭურჭელში (ელექტროლიტში ელექტრული ველის შექმნა), მაშინ დადებითი იონები გადაადგილდებიან კათოდისკენ, ხოლო უარყოფითი იონები - ანოდისკენ. ამიტომ, მჟავების, მარილების და ტუტეების ხსნარებში ელექტრული მუხტი ნივთიერების ნაწილაკებთან ერთად გადაადგილდება. ამავდროულად, რედოქს რეაქციები ხდება ელექტროდებზე, რომლებშიც მათზე ნივთიერება გამოიყოფა. ელექტროლიტის მეშვეობით ელექტრული დენის გავლის პროცესს, რომელსაც თან ახლავს ქიმიური რეაქციები, ეწოდება ელექტროლიზი.
ელექტროლიზისთვის მოქმედებს ფარადეის კანონი: ელექტროდზე გამოთავისუფლებული ნივთიერების მასა პირდაპირპროპორციულია იმ მუხტისა, რომელიც გაიარა ელექტროლიტში:
სადაც k არის ნივთიერების რაოდენობის ელექტროქიმიური ეკვივალენტი, რომელიც გამოიყოფა ელექტროლიტში 1 C ელექტროენერგიის გავლისას. წრეში დენის სიძლიერის, მისი გავლის დროისა და კათოდში გამოთავისუფლებული ნივთიერების მასის გაზომვით, შეიძლება განისაზღვროს ელექტროქიმიური ეკვივალენტი (1s გამოხატულია კგ/ჩ-ში).
სადაც m არის კათოდზე დეპონირებული სპილენძის მასა; I- დენი წრეში; t არის წრეში დენის დინების დრო.
აკრიფეთ ელექტრული წრე სქემის მიხედვით.
1. ერთ-ერთი ფირფიტა, რომელიც იქნება კათოდი, (თუ ფირფიტა სველია, უნდა გაშრეს) ფრთხილად აწონეთ 10 მგ სიზუსტით და შედეგი ჩაიწერეთ ცხრილში.
2. ჩადეთ ელექტროდი ელექტროლიტურ აბაზანაში და გააკეთეთ ელექტრული წრე სქემის მიხედვით.
3. დაარეგულირეთ დენი რეოსტატით ისე, რომ მისი ღირებულება არ აღემატებოდეს 1A-ს კათოდური ფირფიტის ჩაძირული ნაწილის 50 სმ 2-ზე.
4. დახურეთ წრე 15-20 წუთის განმავლობაში.
5. გახსენით წრე, ამოიღეთ კათოდური ფირფიტა, ჩამოიბანეთ მისგან დარჩენილი ხსნარი და გააშრეთ ხელის საშრობის ქვეშ.
6. აწონეთ გამხმარი ფირფიტა 10მგ-მდე.
7. დენის სიდიდე, ექსპერიმენტის დრო, კათოდური ფირფიტის მასის მატება, ჩაწერეთ ცხრილში და დაადგინეთ ელექტროქიმიური ეკვივალენტი.
შეცდომების შეფასება.
.
შედარებითი შეცდომა: 
.
, აქედან გამომდინარე 
.
ამის შემდეგ, შედეგი მოცემულია შემდეგნაირად: 
.
შეადარეთ შედეგი ცხრილს.
ტესტის კითხვები.
1. რა არის ელექტროლიტური დისოციაცია, ელექტროლიზი?
2. რამდენ ხანში მოხდება სპილენძის სულფატის ელექტროლიზი, თუ ორივე ელექტროდი სპილენძისაა? ორივე ელექტროდი ნახშირბადია?
3. ელექტროლიზი უფრო სწრაფად წავა თუ ნელა, თუ სპილენძის ერთ-ერთი ელექტროდი თუთიით ჩანაცვლდება?
