Manbaning ichki qarshiligi qanday. Batareya yoki akkumulyatorning ichki ohmik qarshiligini (to'g'ridan-to'g'ri oqim) aniqlash. Joriy manbaning ichki qarshiligining xususiyatlari

Supero'tkazuvchilardagi elektr toki elektr maydoni ta'sirida paydo bo'lib, erkin zaryadlangan zarrachalarning bir yo'nalishda harakatlanishiga olib keladi. Zarrachalar oqimini yaratish jiddiy muammodir. Dala potentsial farqini uzoq vaqt davomida bir holatda saqlab turadigan bunday qurilmani qurish - bu insoniyat faqat 18-asrning oxiriga kelib hal qilishi mumkin bo'lgan vazifadir.

Birinchi urinishlar

Keyinchalik tadqiqot va foydalanish uchun "elektr energiyasini saqlash" ga birinchi urinishlar Gollandiyada qilingan. Leyden shahrida tadqiqot olib borgan nemis Evald Yurgen fon Kleyst va gollandiyalik Piter van Musschenbroek dunyoda birinchi bo'lib keyinchalik "Leyden jar" deb nomlangan kondansatkichni yaratdilar.

Elektr zaryadining to'planishi mexanik ishqalanish ta'sirida allaqachon sodir bo'lgan. Ma'lum, juda qisqa vaqt davomida o'tkazgich orqali razryaddan foydalanish mumkin edi.

Inson ongining elektr toki kabi vaqtinchalik modda ustidan qozongan g'alabasi inqilobiy bo'lib chiqdi.

Afsuski, deşarj (kondensator tomonidan yaratilgan elektr toki) shunchalik qisqa davom etdiki, uni yaratib bo'lmadi. Bundan tashqari, kondansatör tomonidan ta'minlangan kuchlanish asta-sekin pasayadi, bu esa uzoq muddatli oqimni olish imkoniyatini qoldirmaydi.

Boshqa yo'l izlash kerak edi.

Birinchi manba

Italiyalik Galvanining "hayvon elektr energiyasi" bo'yicha o'tkazgan tajribalari tabiatdagi tokning tabiiy manbasini topishga qaratilgan original urinish edi. Kesilgan qurbaqalarning oyoqlarini temir panjaraning metall ilgaklariga osib qo'yib, u asab tugunlarining xarakterli reaktsiyasiga e'tibor qaratdi.

Biroq Galvanining xulosalarini boshqa italiyalik Alessandro Volta rad etdi. Hayvon organizmlaridan elektr toki olish imkoniyatiga qiziqib, qurbaqalar bilan bir qator tajribalar o‘tkazdi. Ammo uning xulosasi avvalgi farazlarga mutlaqo teskari bo'lib chiqdi.

Volta tirik organizm faqat elektr zaryadining ko'rsatkichi ekanligini ta'kidladi. Oqim o'tganda, panjalarning mushaklari qisqaradi, bu potentsial farqni ko'rsatadi. Elektr maydonining manbai bir-biriga o'xshamaydigan metallarning aloqasi bo'lib chiqdi. Ular kimyoviy elementlar qatorida qanchalik uzoqda bo'lsa, ta'sir shunchalik sezilarli bo'ladi.

Elektrolit eritmasiga namlangan qog'oz disklar bilan qoplangan turli xil metallarning plitalari uzoq vaqt davomida zarur potentsial farqni yaratdi. Va past (1,1 V) bo'lsa ham, elektr tokini uzoq vaqt davomida o'rganish mumkin edi. Asosiysi, keskinlik shuncha vaqt o'zgarmadi.

Nima bo'lyapti

Nima uchun bu ta'sir "galvanik hujayralar" deb ataladigan manbalarda paydo bo'ladi?

Dielektrikga joylashtirilgan ikkita metall elektrod turli rol o'ynaydi. Biri elektronlarni beradi, ikkinchisi ularni qabul qiladi. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi bir elektrodda ortiqcha elektronlar paydo bo'lishiga olib keladi, bu manfiy qutb deb ataladi va ikkinchisida biz manbaning musbat qutbi deb belgilaymiz.

Eng oddiy galvanik hujayralarda bir elektrodda oksidlanish reaktsiyalari, ikkinchisida qaytarilish reaktsiyalari sodir bo'ladi. Elektrodlarga kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi qismidan elektronlar keladi. Elektrolit manba ichidagi ion oqimining o'tkazgichidir. Qarshilik kuchi jarayonning davomiyligini nazorat qiladi.

Mis-sink elementi

Ta'siri rux va mis sulfat energiyasidan kelib chiqadigan mis-sink galvanik elementi misolida galvanik hujayralarning ishlash printsipini ko'rib chiqish qiziq. Ushbu manbada eritma ichiga mis plastinka qo'yiladi va sink elektrod rux sulfat eritmasiga botiriladi. Eritmalar aralashmaslik uchun gözenekli bo'shliq bilan ajratiladi, lekin ular aloqa qilishlari kerak.

Agar sxema yopiq bo'lsa, sinkning sirt qatlami oksidlanadi. Suyuqlik bilan o'zaro ta'sir qilish jarayonida eritmada ionlarga aylanadigan rux atomlari paydo bo'ladi. Elektrodda oqim hosil bo'lishida ishtirok eta oladigan elektronlar chiqariladi.

Mis elektrodga tushgandan so'ng, elektronlar qaytarilish reaktsiyasida ishtirok etadilar. Mis ionlari reduksiya jarayonida eritmadan sirt qatlamiga kelib, mis plastinkasiga yotqizilib, mis atomlariga aylanadi;

Keling, nima sodir bo'layotganini qisqacha bayon qilaylik: galvanik elementning ishlash jarayoni elektronlarning qaytaruvchidan oksidlovchi moddaga zanjirning tashqi qismi bo'ylab o'tishi bilan birga keladi. Ikkala elektrodda ham reaktsiyalar sodir bo'ladi. Manba ichida ion oqimi oqadi.

Foydalanishning qiyinligi

Asos sifatida, batareyalarda mumkin bo'lgan redoks reaktsiyalaridan har qanday foydalanish mumkin. Ammo texnik jihatdan qimmatli elementlarda ishlashga qodir bo'lgan moddalar juda ko'p emas. Bundan tashqari, ko'plab reaktsiyalar qimmat moddalarni talab qiladi.

Zamonaviy batareyalar oddiyroq tuzilishga ega. Bir elektrolitga joylashtirilgan ikkita elektrod idishni to'ldiradi - batareya tanasi. Bunday dizayn xususiyatlari strukturani soddalashtiradi va batareyalar narxini pasaytiradi.

Har qanday galvanik hujayra to'g'ridan-to'g'ri oqim ishlab chiqarishga qodir.

Hozirgi qarshilik barcha ionlarning elektrodlarda bir vaqtning o'zida paydo bo'lishiga imkon bermaydi, shuning uchun element uzoq vaqt ishlaydi. Ion hosil bo'lishining kimyoviy reaktsiyalari ertami-kechmi to'xtaydi va element zaryadsizlanadi.

Hozirgi manba katta ahamiyatga ega.

Qarshilik haqida bir oz

Elektr tokidan foydalanish, shubhasiz, ilmiy-texnika taraqqiyotini yangi bosqichga olib chiqdi va unga ulkan turtki berdi. Ammo oqim oqimiga qarshilik kuchi bunday rivojlanishga to'sqinlik qiladi.

Bir tomondan, elektr toki kundalik hayotda va texnologiyada qo'llaniladigan bebaho xususiyatlarga ega, boshqa tomondan, sezilarli qarshilik mavjud. Fizika tabiat haqidagi fan sifatida muvozanatni o'rnatishga va bu holatlarni moslashtirishga harakat qiladi.

Oqim qarshiligi elektr zaryadlangan zarrachalar harakatlanadigan modda bilan o'zaro ta'siri tufayli yuzaga keladi. Oddiy harorat sharoitida bu jarayonni istisno qilish mumkin emas.

Qarshilik

Oqim manbai va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi qismining qarshiligi biroz boshqacha tabiatga ega, ammo bu jarayonlarda bir xil narsa zaryadni ko'chirish uchun qilingan ishdir.

Ishning o'zi faqat manbaning xususiyatlariga va uni to'ldirishga bog'liq: elektrodlar va elektrolitlarning sifatlari, shuningdek, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi qismlari uchun, ularning qarshiligi materialning geometrik parametrlari va kimyoviy xususiyatlariga bog'liq. Masalan, metall simning qarshiligi uning uzunligi oshgani sayin ortadi va kesma maydoni ortishi bilan kamayadi. Qarshilikni qanday kamaytirish masalasini hal qilishda fizika maxsus materiallardan foydalanishni tavsiya qiladi.

Joriy ish

Joule-Lenz qonuniga muvofiq, qarshilikka mutanosib ravishda o'tkazgichlarda issiqlik miqdori chiqariladi. Agar issiqlik miqdori Q int bilan belgilansa. , oqim kuchi I, uning oqim vaqti t, keyin biz olamiz:

Q ichki = I 2 r t,

bu erda r - oqim manbaining ichki qarshiligi.

Butun zanjirda, shu jumladan uning ichki va tashqi qismlarida issiqlikning umumiy miqdori chiqariladi, uning formulasi:

Q jami = I 2 r t + I 2 R t = I 2 (r +R) t,

Fizikada qarshilik qanday belgilanishi ma'lum: tashqi zanjir (manbadan tashqari barcha elementlar) R qarshiligiga ega.

To'liq zanjir uchun Ohm qonuni

Asosiy ish joriy manba ichidagi tashqi kuchlar tomonidan amalga oshirilishini hisobga olamiz. Uning qiymati maydon tomonidan uzatilgan zaryad va manbaning elektromotor kuchining mahsulotiga teng:

q · E = I 2 · (r + R) · t.

Zaryad oqim kuchi va uning oqishi vaqtining mahsulotiga teng ekanligini tushunib, bizda:

E = I (r + R).

Sabab-oqibat munosabatlariga ko'ra, Ohm qonuni quyidagi shaklga ega:

I = E: (r + R).

Yopiq kontaktlarning zanglashiga olib, oqim manbaining EMF to'g'ridan-to'g'ri proportsional va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan umumiy (zarba) qarshiligiga teskari proportsionaldir.

Ushbu naqshga asoslanib, oqim manbaining ichki qarshiligini aniqlash mumkin.

Manbani chiqarish quvvati

Manbalarning asosiy xarakteristikalari chiqarish quvvatini o'z ichiga oladi. Muayyan sharoitlarda ish paytida olinadigan elektr energiyasining maksimal miqdori tushirish oqimining kuchiga bog'liq.

Ideal holatda, ma'lum bir taxminlar amalga oshirilganda, tushirish quvvatini doimiy deb hisoblash mumkin.

Misol uchun, potentsial farqi 1,5 V bo'lgan standart akkumulyator 0,5 Ah tushirish quvvatiga ega. Agar tushirish oqimi 100 mA bo'lsa, u 5 soat ishlaydi.

Batareyalarni zaryadlash usullari

Batareyalardan foydalanish ularning zaryadsizlanishiga olib keladi. kichik o'lchamli elementlarni zaryadlash quvvati manba quvvatining o'ndan biridan oshmaydigan oqim yordamida amalga oshiriladi.

Quyidagi zaryadlash usullari mavjud:

ma'lum bir vaqt uchun doimiy oqimdan foydalanish (taxminan 16 soat batareya quvvati 0,1 oqim bilan);
ma'lum potentsial farqiga kamayuvchi oqim bilan zaryadlash;
assimetrik oqimlardan foydalanish;
zaryadlash va tushirishning qisqa impulslarini ketma-ket qo'llash, bunda birinchisining vaqti ikkinchisining vaqtidan oshadi.

Amaliy ish

Vazifa taklif etiladi: oqim manbai va emfning ichki qarshiligini aniqlang.

Uni amalga oshirish uchun siz oqim manbai, ampermetr, voltmetr, slayder reostati, kalit va o'tkazgichlar to'plamini to'plashingiz kerak.

Foydalanish joriy manbaning ichki qarshiligini aniqlash imkonini beradi. Buning uchun siz uning EMF va reostat qarshiligining qiymatini bilishingiz kerak.

Zanjirning tashqi qismidagi oqim qarshiligini hisoblash formulasi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismi uchun Ohm qonunidan aniqlanishi mumkin:

I=U:R,

bu erda I - kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi qismidagi oqim kuchi, ampermetr bilan o'lchanadi; U - tashqi qarshilikdagi kuchlanish.

Aniqlikni oshirish uchun o'lchovlar kamida 5 marta amalga oshiriladi. Bu nima uchun? Tajriba davomida o'lchangan kuchlanish, qarshilik, tok (aniqrog'i, tok kuchi) qo'shimcha ravishda qo'llaniladi.

Joriy manbaning EMFni aniqlash uchun biz kalit ochiq bo'lganda uning terminallaridagi kuchlanish EMFga deyarli teng bo'lishidan foydalanamiz.

Keling, ketma-ket ulangan batareya, reostat, ampermetr va kalitning sxemasini yig'amiz. Biz voltmetrni oqim manbaining terminallariga ulaymiz. Kalitni ochib, biz uning o'qishlarini olamiz.

To'liq zanjir uchun formulasi Ohm qonunidan olingan ichki qarshilik matematik hisoblar bilan aniqlanadi:

I = E: (r + R).
r = E: I - U: I.

O'lchovlar shuni ko'rsatadiki, ichki qarshilik tashqi qarshilikdan sezilarli darajada kamroq.

Akkumulyatorlar va batareyalarning amaliy funktsiyasi keng qo'llaniladi. Elektr dvigatellarining shubhasiz ekologik xavfsizligi shubhasizdir, ammo sig'imli, ergonomik batareyani yaratish zamonaviy fizikaning muammosidir. Uning yechimi avtomobilsozlik texnologiyasi rivojlanishining yangi bosqichiga olib keladi.

Kichik, engil, yuqori quvvatli qayta zaryadlanuvchi batareyalar mobil elektron qurilmalarda ham muhim ahamiyatga ega. Ularda ishlatiladigan energiya miqdori qurilmalarning ishlashiga bevosita bog'liq.

Ushbu atamani kiritish zaruriyatini quyidagi misolda ko'rsatish mumkin. Keling, bir xil kuchlanishli ikkita kimyoviy DC manbasini taqqoslaylik:

12 volt kuchlanishli va 55 Ah quvvatga ega avtomobil qo'rg'oshinli akkumulyator
Sakkizta AA batareyalari ketma-ket ulangan. Bunday batareyaning umumiy kuchlanishi ham 12 volt, quvvati ancha kichik - taxminan 1 Ah

Xuddi shu kuchlanishga qaramasdan, bu manbalar bir xil yukda ishlaganda sezilarli darajada farqlanadi. Shunday qilib, avtomobil akkumulyatori yukga katta oqim etkazib berishga qodir (avtomobil dvigateli akkumulyatordan boshlanadi, starter esa 250 amperlik oqimni iste'mol qiladi), lekin starter batareyalar zanjiridan umuman aylanmaydi. Batareyalarning nisbatan kichik quvvati sabab emas: batareyalarda bir amper-soat starterni 14 soniya (250 amperlik oqimda) aylantirish uchun etarli bo'ladi.

Shunday qilib, manbalarni o'z ichiga olgan ikki terminalli tarmoqlar uchun (ya'ni kuchlanish generatorlari va oqim generatorlari) bu haqda alohida gapirish kerak. ichki qarshilik (yoki empedans). Agar ikki terminalli tarmoq manbalarni o'z ichiga olmasa, u holda " ichki qarshilik" bunday ikki terminalli tarmoq uchun xuddi shunday degan ma'noni anglatadi Shunchaki"qarshilik".

Tegishli shartlar

Agar biron-bir tizimda kirish va/yoki chiqishni ajratish mumkin bo'lsa, ko'pincha quyidagi atamalar qo'llaniladi:

Jismoniy printsiplar

Ekvivalent zanjirda ichki qarshilik bitta passiv element sifatida taqdim etilishiga qaramay (va faol qarshilik, ya'ni rezistor unda mavjud bo'lishi shart), ichki qarshilik biron bir elementda to'planmagan. Ikki terminalli tarmoq faqat tashqi o'zini tutadi go'yo u konsentrlangan ichki impedans va kuchlanish generatoriga ega edi. Aslida, ichki qarshilik jismoniy ta'sirlar to'plamining tashqi ko'rinishidir:

Ikki terminalli tarmoqda faqat mavjud bo'lsa energiya manbai hech qanday elektr zanjiri bo'lmasa (masalan, galvanik element), u holda ichki qarshilik deyarli faol bo'ladi (agar biz juda yuqori chastotalar haqida gapirmasak), bu jismoniy ta'sirlardan kelib chiqadi, bu esa ushbu manba tomonidan etkazib beriladigan quvvatga ruxsat bermaydi. ma'lum chegaradan oshib ketish uchun yuk. Bunday ta'sirning eng oddiy misoli elektr davri o'tkazgichlarining nolga teng bo'lmagan qarshiligidir. Ammo, qoida tariqasida, quvvatni cheklashga eng katta hissa ta'sirlardan kelib chiqadi elektr bo'lmagan tabiat. Masalan, quvvatda u reaktsiyada ishtirok etuvchi moddalarning aloqa maydoni, gidroelektrostantsiya generatorida - cheklangan suv bosimi va boshqalar bilan cheklanishi mumkin.
Ichkarida o'z ichiga olgan ikki terminalli tarmoq bo'lsa elektr diagrammasi, ichki qarshilik elektron elementlarda "tarqalgan" (manbada yuqorida sanab o'tilgan mexanizmlarga qo'shimcha ravishda).

Bu ichki qarshilikning ba'zi xususiyatlarini ham nazarda tutadi:

Ikki terminalli tarmoqning xususiyatlariga ichki qarshilikning ta'siri

Ichki qarshilikning ta'siri har qanday faol ikki terminalli tarmoqning ajralmas xususiyatidir. Ichki qarshilik mavjudligining asosiy natijasi bu ikki terminalli tarmoqdan ta'minlangan yukda olinishi mumkin bo'lgan elektr quvvatini cheklashdir.

Ikki terminalli tarmoq bo'lsin, uni yuqoridagi ekvivalent sxema bilan tavsiflash mumkin. Ikki terminalli tarmoq topilishi kerak bo'lgan ikkita noma'lum parametrga ega:

EMF kuchlanish generatori U
Ichki qarshilik r

Umuman olganda, ikkita noma'lumni aniqlash uchun ikkita o'lchovni amalga oshirish kerak: ikkita terminalli tarmoqning chiqishidagi kuchlanishni o'lchash (ya'ni potentsial farq) U chiqib = ph 2 - ph 1) ikki xil yuk oqimida. Keyin noma'lum parametrlarni tenglamalar tizimidan topish mumkin:

(Kuchlanishlar)

Qayerda U chiqib 1 men 1, Uout2- oqimdagi chiqish kuchlanishi men 2. Tenglamalar tizimini yechish orqali biz noma'lum noma'lumlarni topamiz:

Odatda, ichki qarshilikni hisoblash uchun oddiyroq texnikadan foydalaniladi: yuksiz rejimdagi kuchlanish va ikki terminalli tarmoqning qisqa tutashuvi rejimida oqim topiladi. Bu holda tizim () quyidagicha yoziladi:

Qayerda U oc- bo'sh rejimda chiqish kuchlanishi (ing. ochiq tutashuv), ya'ni nol yuk oqimida; men sc- qisqa tutashuv rejimida yuk oqimi (ing. qisqa tutashuv), ya'ni nol qarshilikka ega yuk ostida. Bu erda yuksiz rejimda chiqish oqimi va qisqa tutashuv rejimida chiqish kuchlanishi nolga teng ekanligi hisobga olinadi. Oxirgi tenglamalardan biz darhol olamiz:

(Ichki qarshilik)

O'lchov

Kontseptsiya o'lchov haqiqiy qurilmaga tegishli (lekin sxemaga emas). Ohmmetr bilan to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas, chunki qurilmaning zondlarini ichki qarshilik terminallariga ulash mumkin emas. Shuning uchun bilvosita o'lchash kerak, bu hisoblashdan tubdan farq qilmaydi - yukdagi kuchlanish ikki xil oqim qiymatida ham talab qilinadi. Biroq, soddalashtirilgan formuladan (2) foydalanish har doim ham mumkin emas, chunki har bir haqiqiy ikki terminalli tarmoq qisqa tutashuv rejimida ishlashga imkon bermaydi.

Ba'zida hisob-kitoblarni talab qilmaydigan quyidagi oddiy o'lchash usuli qo'llaniladi:

Ochiq elektron kuchlanish o'lchanadi
O'zgaruvchan rezistor yuk sifatida ulanadi va uning qarshiligi tanlanadi, unda kuchlanish ochiq elektron kuchlanishining yarmiga teng bo'ladi.

Ta'riflangan protseduralardan so'ng, yuk qarshiligining qarshiligini ohmmetr bilan o'lchash kerak - bu ikki terminalli tarmoqning ichki qarshiligiga teng bo'ladi.

Qanday o'lchash usuli qo'llanilmasin, ikki terminalli tarmoqni haddan tashqari oqim bilan ortiqcha yuklashdan ehtiyot bo'lish kerak, ya'ni oqim berilgan ikki terminalli tarmoq uchun ruxsat etilgan maksimal qiymatdan oshmasligi kerak.

Reaktiv ichki qarshilik

Agar ikki terminalli tarmoqning ekvivalent sxemasida reaktiv elementlar - kondansatörler va/yoki induktorlar bo'lsa, u holda hisoblash Reaktiv ichki qarshilik xuddi faol qarshilik kabi amalga oshiriladi, lekin qarshilik qarshiliklari o'rniga kontaktlarning zanglashiga olib kiruvchi elementlarning kompleks impedanslari, kuchlanish va toklar o'rniga esa ularning kompleks amplitudalari olinadi, ya'ni. hisoblash kompleks amplituda usuli bilan amalga oshiriladi.

O'lchov Reaktivlik ba'zi bir o'ziga xos xususiyatlarga ega, chunki u skaler qiymatdan ko'ra murakkab qiymatli funktsiyadir:

Siz murakkab qiymatning turli parametrlarini qidirishingiz mumkin: modul, argument, faqat haqiqiy yoki xayoliy qism, shuningdek butun kompleks son. Shunga ko'ra, o'lchash texnikasi biz olishni istagan narsaga bog'liq bo'ladi.
Ro'yxatdagi parametrlarning har biri chastotaga bog'liq. Nazariy jihatdan, o'lchash orqali ichki reaktiv qarshilik haqida to'liq ma'lumot olish uchun uni olib tashlash kerak giyohvandlik chastota bo'yicha, ya'ni o'lchovlarni bajaring hamma berilgan ikki terminalli tarmoq manbai yarata oladigan chastotalar.

Ilova

Aksariyat hollarda biz bu haqda gapirmasligimiz kerak ilova ichki qarshilik va taxminan buxgalteriya hisobi uning salbiy ta'siri, chunki ichki qarshilik ko'proq salbiy ta'sir qiladi. Biroq, ba'zi tizimlarda nominal ichki qarshilik muhim ahamiyatga ega.

Ekvivalent sxemalarni soddalashtirish

Ikki terminalli tarmoqning kuchlanish generatori va ichki qarshilikning kombinatsiyasi sifatida ifodalanishi ikki terminalli tarmoqning eng oddiy va tez-tez ishlatiladigan ekvivalent sxemasi hisoblanadi.

Manba va yukni moslashtirish

Manba va yukni moslashtirish - natijada paydo bo'lgan tizimning belgilangan xususiyatlariga erishish uchun yuk qarshiligi va manbaning ichki qarshiligi nisbatini tanlash (qoida tariqasida, ular har qanday parametrning maksimal qiymatiga erishishga harakat qilishadi). berilgan manba). Eng ko'p ishlatiladigan moslashtirish turlari:

Oqim va quvvat moslashuvidan ehtiyotkorlik bilan foydalanish kerak, chunki manbani ortiqcha yuklash xavfi mavjud.

Yuqori kuchlanishni pasaytirish

Ba'zan undan olingan kuchlanishni sezilarli darajada kamaytirish uchun manbaga sun'iy ravishda katta qarshilik qo'shiladi (u manbaning ichki qarshiligiga qo'shiladi). Biroq, qo'shimcha qarshilik sifatida rezistorni qo'shish (söndürme rezistori deb ataladi) unga foydasiz quvvat ajratilishiga olib keladi. Energiyani isrof qilmaslik uchun o'zgaruvchan tok tizimlari reaktiv damping empedanslaridan, ko'pincha kondansatörlardan foydalanadi. Kondensator quvvat manbalari shunday qurilgan. Xuddi shunday, yuqori voltli elektr uzatish liniyasidan sig'imli kranni ishlatib, har qanday avtonom qurilmalarni quvvatlantirish uchun kichik kuchlanishlarni olishingiz mumkin.

Shovqinni minimallashtirish

Zaif signallarni kuchaytirganda, ko'pincha kuchaytirgich tomonidan signalga kiritilgan shovqinni minimallashtirish vazifasi paydo bo'ladi. Buning uchun maxsus past shovqinli kuchaytirgichlar, ammo ular shunday yaratilganki, eng past shovqin ko'rsatkichi faqat signal manbasining chiqish empedansining ma'lum bir oralig'ida erishiladi. Misol uchun, past shovqin kuchaytirgichi faqat 1 kŌ dan 10 kŌ gacha bo'lgan manba chiqish empedansi oralig'ida minimal shovqinni ta'minlaydi; agar signal manbai kamroq chiqish empedansiga ega bo'lsa (masalan, chiqish empedansi 30 Ohm bo'lgan mikrofon), u holda manba va kuchaytirgich o'rtasida kuchaytiruvchi transformatordan foydalanish kerak, bu esa chiqish empedansini oshiradi (shuningdek, signal kuchlanishi) kerakli qiymatga.

Cheklovlar

Ichki qarshilik kontseptsiyasi ekvivalent sxema orqali kiritiladi, shuning uchun ekvivalent zanjirlarning qo'llanilishi bilan bir xil cheklovlar qo'llaniladi.

Misollar

Ichki qarshilik qiymatlari nisbiydir: kichik deb hisoblangan narsa, masalan, galvanik hujayra uchun, kuchli batareya uchun juda katta. Quyida ikki terminalli tarmoqlarga misollar va ularning ichki qarshiligi qiymatlari keltirilgan r. Ikki terminalli tarmoqlarning ahamiyatsiz holatlari manbalar yo'q alohida qayd etilgan.

Kam ichki qarshilik

Yuqori ichki qarshilik

Salbiy ichki qarshilik

Ikki terminalli tarmoqlar mavjud, ularning ichki qarshiligi mavjud salbiy ma'nosi. Oddiy holatda faol qarshilik, energiya tarqalishi sodir bo'ladi, in reaktiv Qarshilikda energiya saqlanadi va keyin manbaga qaytariladi. Salbiy qarshilikning o'ziga xos xususiyati shundaki, uning o'zi energiya manbai hisoblanadi. Shuning uchun, salbiy qarshilik uning sof shaklida sodir bo'lmaydi, u faqat energiya manbasini o'z ichiga olgan elektron sxema bilan taqlid qilinishi mumkin; Zanjirlarda manfiy ichki qarshilikka quyidagilar yordamida erishish mumkin:

salbiy differentsial qarshilikka ega elementlar, masalan, tunnel diodlari

Salbiy qarshilikka ega tizimlar potentsial jihatdan beqaror va shuning uchun o'z-o'zidan osilatorlarni yaratish uchun ishlatilishi mumkin.

Shuningdek qarang

Havolalar

Adabiyot

Zernov N.V., Karpov V.G. Radiotexnika sxemalari nazariyasi. - M. - L.: Energetika, 1965. - 892 p.
Jons M.H. Elektronika - amaliy kurs. - M.: Texnosfera, 2006. - 512 b.

Supero'tkazuvchilar va shuning uchun oqimning uchlarida elektr bo'lmagan tabiatning tashqi kuchlarining mavjudligi zarur bo'lib, ularning yordami bilan elektr zaryadlarining ajralishi sodir bo'ladi.

Tashqi kuchlar tomonidan Elektrostatik (ya'ni, Kulon) bundan mustasno, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektr zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qiluvchi har qanday kuchlar.

Uchinchi tomon kuchlari barcha oqim manbalari ichidagi zaryadlangan zarralarni harakatga keltiradi: generatorlarda, elektr stantsiyalarida, galvanik elementlarda, batareyalarda va boshqalarda.

Zanjir yopilganda, zanjirning barcha o'tkazgichlarida elektr maydoni hosil bo'ladi. Joriy manba ichida zaryadlar tashqi kuchlar ta'sirida Coulomb kuchlariga qarshi harakat qiladi (elektronlar musbat zaryadlangan elektroddan manfiyga o'tadi) va butun davr mobaynida ular elektr maydoni bilan harakatlanadi (yuqoridagi rasmga qarang).

Joriy manbalarda zaryadlangan zarrachalarni ajratish jarayonida har xil turdagi energiya elektr energiyasiga aylanadi. O'zgartirilgan energiya turiga qarab, elektromotor kuchning quyidagi turlari ajratiladi:

- elektrostatik- mexanik energiya ishqalanish natijasida elektr energiyasiga aylanadigan elektrofor mashinasida;

- termoelektrik- termoelementda - turli metallardan yasalgan ikkita simning qizdirilgan birikmasining ichki energiyasi elektr energiyasiga aylanadi;

- fotovoltaik- fotoselda. Bu erda yorug'lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish sodir bo'ladi: ma'lum moddalar, masalan, selen, mis (I) oksidi, kremniy yoritilganda, manfiy elektr zaryadining yo'qolishi kuzatiladi;

- kimyoviy- galvanik elementlarda, batareyalarda va kimyoviy energiya elektr energiyasiga aylanadigan boshqa manbalarda.

Elektromotor kuch (EMF)— joriy manbalarning xususiyatlari. EMF tushunchasi G. Ohm tomonidan 1827 yilda to'g'ridan-to'g'ri oqim davrlari uchun kiritilgan. 1857 yilda Kirxgof EMFni yopiq zanjir bo'ylab birlik elektr zaryadini uzatish paytida tashqi kuchlarning ishi sifatida aniqladi:

ɛ = A st /q,

Qayerda ɛ - joriy manbaning EMF, A st- tashqi kuchlarning ishi; q- o'tkazilgan to'lov miqdori.

Elektromotor kuch voltlarda ifodalanadi.

Biz sxemaning istalgan qismida elektromotor kuch haqida gapirishimiz mumkin. Bu tashqi kuchlarning o'ziga xos ishi (bitta zaryadni harakatlantirish uchun ish) butun sxema bo'ylab emas, balki faqat ma'lum bir hududda.

Oqim manbaining ichki qarshiligi.

Tok manbai (masalan, galvanik element, batareya yoki generator) va qarshilikka ega qarshilikdan iborat oddiy yopiq sxema bo'lsin. R. Yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim hech qanday joyda uzilmaydi, shuning uchun u oqim manbai ichida ham mavjud. Har qanday manba oqimga qandaydir qarshilik ko'rsatadi. Bu deyiladi joriy manbaning ichki qarshiligi va harf bilan belgilanadi r.

Generatorda r- bu o'rash qarshiligi, galvanik hujayrada - elektrolitlar eritmasi va elektrodlarning qarshiligi.

Shunday qilib, joriy manba EMF va uning sifatini belgilaydigan ichki qarshilik qiymatlari bilan tavsiflanadi. Masalan, elektrostatik mashinalar juda yuqori EMFga ega (o'n minglab voltgacha), lekin ayni paytda ularning ichki qarshiligi juda katta (yuzlab megohmgacha). Shuning uchun ular yuqori oqimlarni yaratish uchun yaroqsiz. Galvanik hujayralar faqat taxminan 1 V EMFga ega, lekin ichki qarshilik ham past (taxminan 1 Ohm yoki undan kam). Bu ularga amperlarda o'lchangan oqimlarni olish imkonini beradi.

Ushbu atamani kiritish zaruriyatini quyidagi misolda ko'rsatish mumkin. Keling, bir xil kuchlanishli ikkita kimyoviy DC manbasini taqqoslaylik:

12 volt kuchlanishli va 55 Ah quvvatga ega avtomobil qo'rg'oshinli akkumulyator
Sakkizta AA batareyalari ketma-ket ulangan. Bunday batareyaning umumiy kuchlanishi ham 12 volt, quvvati ancha kichik - taxminan 1 Ah

Tegishli shartlar

Agar biron-bir tizimda kirish va/yoki chiqishni ajratish mumkin bo'lsa, ko'pincha quyidagi atamalar qo'llaniladi:

Jismoniy printsiplar

Ikki terminalli tarmoqda faqat mavjud bo'lsa energiya manbai hech qanday elektr zanjiri bo'lmasa (masalan, galvanik element), u holda ichki qarshilik deyarli faol bo'ladi (agar biz juda yuqori chastotalar haqida gapirmasak), bu jismoniy ta'sirlardan kelib chiqadi, bu esa ushbu manba tomonidan etkazib beriladigan quvvatga ruxsat bermaydi. ma'lum chegaradan oshib ketish uchun yuk. Bunday ta'sirning eng oddiy misoli elektr davri o'tkazgichlarining nolga teng bo'lmagan qarshiligidir. Ammo, qoida tariqasida, quvvatni cheklashga eng katta hissa ta'sirlardan kelib chiqadi elektr bo'lmagan tabiat. Masalan, quvvatda u reaktsiyada ishtirok etuvchi moddalarning aloqa maydoni, gidroelektrostantsiya generatorida - cheklangan suv bosimi va boshqalar bilan cheklanishi mumkin.
Ichkarida o'z ichiga olgan ikki terminalli tarmoq bo'lsa elektr diagrammasi, ichki qarshilik elektron elementlarda "tarqalgan" (manbada yuqorida sanab o'tilgan mexanizmlarga qo'shimcha ravishda).

Bu ichki qarshilikning ba'zi xususiyatlarini ham nazarda tutadi:

Ikki terminalli tarmoqning xususiyatlariga ichki qarshilikning ta'siri

Ikki terminalli tarmoq bo'lsin, uni yuqoridagi ekvivalent sxema bilan tavsiflash mumkin. Ikki terminalli tarmoq topilishi kerak bo'lgan ikkita noma'lum parametrga ega:

EMF kuchlanish generatori U
Ichki qarshilik r

(Kuchlanishlar)

Qayerda U chiqib 1 men 1, Uout2- oqimdagi chiqish kuchlanishi men 2. Tenglamalar tizimini yechish orqali biz noma'lum noma'lumlarni topamiz:

(Ichki qarshilik)

O'lchov

Ba'zida hisob-kitoblarni talab qilmaydigan quyidagi oddiy o'lchash usuli qo'llaniladi:

Ochiq elektron kuchlanish o'lchanadi
O'zgaruvchan rezistor yuk sifatida ulanadi va uning qarshiligi tanlanadi, unda kuchlanish ochiq elektron kuchlanishining yarmiga teng bo'ladi.

Ta'riflangan protseduralardan so'ng, yuk qarshiligining qarshiligini ohmmetr bilan o'lchash kerak - bu ikki terminalli tarmoqning ichki qarshiligiga teng bo'ladi.

Reaktiv ichki qarshilik

O'lchov Reaktivlik ba'zi bir o'ziga xos xususiyatlarga ega, chunki u skaler qiymatdan ko'ra murakkab qiymatli funktsiyadir:

Siz murakkab qiymatning turli parametrlarini qidirishingiz mumkin: modul, argument, faqat haqiqiy yoki xayoliy qism, shuningdek butun kompleks son. Shunga ko'ra, o'lchash texnikasi biz olishni istagan narsaga bog'liq bo'ladi.
Ro'yxatdagi parametrlarning har biri chastotaga bog'liq. Nazariy jihatdan, o'lchash orqali ichki reaktiv qarshilik haqida to'liq ma'lumot olish uchun uni olib tashlash kerak giyohvandlik chastota bo'yicha, ya'ni o'lchovlarni bajaring hamma berilgan ikki terminalli tarmoq manbai yarata oladigan chastotalar.

Ilova

Ekvivalent sxemalarni soddalashtirish

Manba va yukni moslashtirish

Oqim va quvvat moslashuvidan ehtiyotkorlik bilan foydalanish kerak, chunki manbani ortiqcha yuklash xavfi mavjud.

Yuqori kuchlanishni pasaytirish

Shovqinni minimallashtirish

Cheklovlar

Ichki qarshilik kontseptsiyasi ekvivalent sxema orqali kiritiladi, shuning uchun ekvivalent zanjirlarning qo'llanilishi bilan bir xil cheklovlar qo'llaniladi.

Misollar

Kam ichki qarshilik

Yuqori ichki qarshilik

Salbiy ichki qarshilik

salbiy differentsial qarshilikka ega elementlar, masalan, tunnel diodlari

Salbiy qarshilikka ega tizimlar potentsial jihatdan beqaror va shuning uchun o'z-o'zidan osilatorlarni yaratish uchun ishlatilishi mumkin.

Shuningdek qarang

Havolalar

Adabiyot

Zernov N.V., Karpov V.G. Radiotexnika sxemalari nazariyasi. - M. - L.: Energetika, 1965. - 892 p.
Jons M.H. Elektronika - amaliy kurs. - M.: Texnosfera, 2006. - 512 b.

Batareyaning yoki akkumulyatorning ichki ohmik qarshiligini (to'g'ridan-to'g'ri oqim) aniqlash

Elektr manbalarining, doimiy yoki o'zgaruvchan tokning ichki qarshiligini aniqlashning ko'plab texnikasi va amaliy usullari mavjud. Ushbu maqolada barcha jihozlardan faqat oddiy xitoylik tester mavjud bo'lganda oddiy o'lchash va hisoblash texnikasi muhokama qilinadi.

Qo'llanmalarda tasvirlangan usullarga ko'ra, o'lchovlar va hisob-kitoblar amalga oshiriladi, ularning natijalari ikkinchi kasrgacha aniq qayd etiladi. Kerakli parametr yukning turi va hajmiga, elektrolitning joriy harorati va tarkibiga, batareyaning zaryadsizlanishi va batareya zaryadining darajasiga va boshqa ko'plab omillarga bog'liq. Shuning uchun, har doim katta yoki kichik o'lchov xatosi bo'ladi.

Ichki elektr qarshiligini soddalashtirilgan hisoblash formulasi:

Rin = (R * (E - U)) / U

E- yuksiz kuchlanish. Kimyoviy quvvat manbai etarlicha uzoq vaqt davomida (2-3 soatdan ortiq) yuksiz bo'lganida, statik EMF taxminan E kuchlanishiga teng (ulangan voltmetrning yuqori kirish qarshiligi bilan).

U- qisqa muddatli (10 soniyadan ko'p bo'lmagan), R qarshiligi bilan yuk ostida (2-12 Ohm),
2 Vt dan nominal quvvat sarfi bilan. Buning uchun akkor lampochka mos kelmaydi., chunki Filament qizib ketganda, uning elektr qarshiligi sezilarli darajada o'zgaradi va sezilarli darajada oshadi. Ushbu maqsadlar uchun eski ochiq elektr pechkadan qalin nikrom (nikromning harorat qarshilik koeffitsienti po'lat, mis va volframnikidan bir necha o'n baravar kam) sim, zarur R ko'rsatkichlari bo'yicha alohida bo'limlarda sozlangan va o'rnatilgan. yonmaydigan dielektrik asos, yaxshi mos keladi.

Ikki xil rezistor bilan aniqroq o'lchovlar uchun formula (ruxsat etilganlarning taxminan 20-30 va 70 foizini, masalan, 3 va 9 ohmni ta'minlaydi), ya'ni faqat yuk ostida:

Rin = (R1 * R2 *(U2 - U1)) / (U1*R2 - U2*R1)

Elektr tokini (yuqori amper chegarasida) o'lchashda an'anaviy xitoy multimetrlari yordamida qurilmaning ichki qarshiligi tufayli sezilarli tizimli xatolik yuzaga kelishi mumkin. Shuning uchun tenglamadagi joriy qiymatga ega bo'lgan standart formulalar faqat sanoat, maxsus asbob-uskunalar bilan foydalanilganda, GOSTga muvofiq laboratoriya o'lchovlari qoidalari va usullariga (belgilangan vaqt oralig'i, tartib va ketma-ketlik) qat'iy rioya qilgan holda eng aniq natijani beradi. dastgoh sinovlari). Ikki rezistorli o'lchovlar natijalariga ko'ra kuchlanish va oqimlarning deltasi (farqi) hisoblanadi:

Amalda, bitta qarshilik bilan soddalashtirilgan usul ham qo'llaniladi, bu erda delta yuksiz kuchlanishdan (birinchi variantda bo'lgani kabi) hisoblab chiqiladi va oqim Ohm qonuniga muvofiq hisoblanadi. Birinchi formula kabi:

Rin = (E - U) / (U/R) =

Yoki haqiqiy oqim o'lchovi bilan variant: (E - U) / I

Shuningdek, ikki xil yuklanishdagi oqimni bilib, qisqa tutashuv oqimi (nazariy jihatdan mumkin) matematik tarzda hisoblab chiqiladi - o'rta maktab fizikasi kursi uchun tenglamalar bilan bog'liq masalalardan formuladan foydalangan holda. Ushbu formula elektr ta'minoti elementlarida, maksimal yuklarda va dizayn xususiyatlaridagi barcha kimyoviy jarayonlarni hisobga olmaydi. Shuning uchun hisoblangan qiymat aslida mumkin bo'lganidan farq qiladi:

Ic = (I1*I2*(R2 - R1)) / (I2*R2 - I1R1) R1 da< R2

To'g'ridan-to'g'ri tester bilan Is ("qisqa") o'lchanganda, natijalar ham kam baholanadi - qurilmaning ichki qarshiligi tufayli.

// Ishlashni tekshirishning tez va ob'ektiv usuli - bu batareyani yoki oddiy batareyani "qisqa tutashuv oqimi" uchun, shu jumladan 2-3 soniya davomida sinab ko'rish uchun avtomatik ortiqcha yuk himoyasiga ega bo'lgan ko'rsatgich testeridan foydalanish. Kamida 2 amper bo'lishi kerak. Norma 3 A dan ortiq bo'lsa. Usul qattiq, ammo ob'ektiv. Bunday sinov bilan siz zaryadsizlanish vaqtida "o'tkinchi javob" ni darhol ko'rishingiz mumkin (sinovchining terish ko'rsatkichiga ko'ra), batareyaning og'ir yukni qanchalik yaxshi ushlab turishi. Raqamli ko'rsatkichlar maksimal oqim (hisoblash uchun bu ISC sifatida mos kelmaydi, chunki kontaktlarning zanglashiga olib keladigan umumiy qarshiligi nolga teng emas) va parchalanish tezligi. Ba'zi qimmatli batareyani buzmaslik uchun zanjirga bir necha yuz milliohmgacha bo'lgan juda kuchli (2 Vt dan ortiq) yuk qarshiligi ulanadi.

Agar uy qurilishi past qarshilikli yukning elektr qarshiligi raqamli sinov qurilmasi bilan past chegarada (200) o'lchansa, multimetrning o'zi, simlar va kontaktlarning ichki qarshiligini hisobga olishingiz kerak. Displeydagi raqamlar, qurilmaning zondlari qisqa tutashgan holda, qiymatlarga ega bo'lishi mumkin, masalan, 00,3 yoki 004 Ohm, ya'ni mos ravishda 300 milliohm yoki 400 milliohm, ularni olib tashlash kerak bo'ladi. Bu o'lchov xatosini kamaytiradi, ammo yakuniy natijada sinovchining ichki xatosi bo'ladi (qurilmaning texnik pasportida ko'rsatilgan). Shuning uchun, past qarshilikli rezistorlarni mos yozuvlar nozik rezistorli ketma-ket kontaktlarning zanglashiga olib boradigan qismida kuchlanish pasayishini aniq o'lchash asosida (qurilma eng yuqori aniqlikka ega - ayniqsa DCV uchun) rezistorli ajratuvchi sxema yordamida o'lchash yaxshiroqdir. (0,05-1% aniqlikdagi namunali yuqori aniqlikdagi doimiy elektr qarshiligi, tanasi kulrang chiziqli rang belgisiga ega). Rx/Rstandard=Ux/Ustandard nisbatidan kerakli elektr qarshiligi Rx hisoblanadi.

Kam qarshilikli nozik qarshilik yordamida ohmmetr rejimida yoqilgan har qanday multimetrning ichki qarshiligini bilib olishingiz mumkin. R ning o'lchangan qiymati nominal qiymatdan istalgan qiymat bilan farq qiladi.

Oddiy haroratlarda xizmat ko'rsatadigan yuqori quvvatli quvvat manbalari uchun ichki qarshilikning taxminiy qiymatlari (oqim):
- lityum hujayralar -< 200 миллиом.
- zaryadlangan qo'rg'oshin batareyasi - dastlabki o'nlab mOhm.
- gidroksidi batareyalar (AA o'lchami) - 200 mOm gacha.
- nikel-metall gidridli batareyalar (AA, NiMH) - 150 mOm gacha.

Batafsil veb-sayt veb-saytida o'qing.