Какво е вътрешното съпротивление на източника. Определяне на вътрешно омично съпротивление (прав ток) на батерия или акумулатор. Характеристики на вътрешното съпротивление на източника на ток

Електрическият ток в проводник възниква под въздействието на електрическо поле, което кара свободните заредени частици да се движат в посока. Генерирането на ток на частици е сериозен проблем. Да се изгради такова устройство, което да поддържа разликата в потенциала на полето за дълго време в едно състояние, е задача, която човечеството е било възможно да реши едва в края на 18 век.

Първи опити

Първите опити за „съхраняване на електричество“ за по-нататъшното му изследване и използване са направени в Холандия. Германецът Евалд Юрген фон Клайст и холандецът Питер ван Мушенбрук, които провеждат своите изследвания в град Лайден, създават първия в света кондензатор, по-късно наречен „Лайденски буркан“.

Натрупването на електрически заряд вече е станало под въздействието на механично триене. Възможно е да се използва разряд през проводник за определен, сравнително кратък период от време.

Победата на човешкия ум над такава ефимерна субстанция като електричеството се оказа революционна.

За съжаление, разрядът (електрическият ток, създаден от кондензатора) продължи толкова кратко, че не можа да бъде създаден. Освен това напрежението, подавано от кондензатора, постепенно намалява, което не оставя възможност за получаване на дългосрочен ток.

Трябваше да се търси друг начин.

Първи източник

Експериментите на италианеца Галвани с "животински електричество" са оригинален опит да се намери естествен източник на ток в природата. Окачвайки краката на разрязаните жаби на металните куки на желязна решетка, той обърна внимание на характерната реакция на нервните окончания.

Заключенията на Галвани обаче бяха опровергани от друг италианец Алесандро Волта. Интересувайки се от възможността за получаване на електричество от животински организми, той провежда серия от експерименти с жаби. Но неговото заключение се оказа напълно противоположно на предишните хипотези.

Волта забеляза, че живият организъм е само индикатор за електрически разряд. Когато токът преминава, мускулите на лапите се свиват, което показва потенциална разлика. Източникът на електрическото поле се оказа контактът на разнородни метали. Колкото по-отдалечени са те в редицата от химични елементи, толкова по-значителен е ефектът.

Плочи от разнородни метали, облицовани с хартиени дискове, напоени с електролитен разтвор, създаваха необходимата потенциална разлика за дълго време. И въпреки че беше нисък (1,1 V), електрическият ток можеше да се изучава дълго време. Основното е, че напрежението остана непроменено също толкова дълго.

Какво се случва

Защо този ефект възниква в източници, наречени „галванични клетки“?

Два метални електрода, поставени в диелектрик, играят различни роли. Единият доставя електрони, другият ги приема. Процесът на редокс реакция води до появата на излишък на електрони на единия електрод, който се нарича отрицателен полюс, и дефицит на втория, който ще обозначим като положителен полюс на източника.

В най-простите галванични елементи реакциите на окисление протичат на единия електрод, реакциите на редукция на другия. Електроните идват към електродите от външната част на веригата. Електролитът е проводник на йонен ток вътре в източника. Силата на съпротивление контролира продължителността на процеса.

Медно-цинков елемент

Интересно е да се разгледа принципът на работа на галваничните клетки, използвайки примера на медно-цинкова галванична клетка, чието действие идва от енергията на цинк и меден сулфат. В този източник медна плоча се поставя в разтвор и цинков електрод се потапя в разтвор на цинков сулфат. Разтворите са разделени с порест дистанционер, за да се избегне смесването, но трябва да влизат в контакт.

Ако веригата е затворена, повърхностният слой цинк се окислява. В процеса на взаимодействие с течността в разтвора се появяват цинкови атоми, превръщайки се в йони. На електрода се отделят електрони, които могат да участват в образуването на ток.

Веднъж попаднали върху медния електрод, електроните участват в реакцията на редукция. Медните йони идват от разтвора към повърхностния слой по време на процеса на редукция, те се превръщат в медни атоми, отлагайки се върху медната плоча.

Нека обобщим какво се случва: процесът на работа на галваничния елемент е придружен от прехода на електрони от редуктора към окислителя по външната част на веригата. Реакции протичат и на двата електрода. Вътре в източника протича йонен ток.

Трудност при използване

По принцип всяка от възможните редокс реакции може да се използва в батерии. Но няма толкова много вещества, способни да работят в технически ценни елементи. Освен това много реакции изискват скъпи вещества.

Съвременните батерии имат по-проста структура. Два електрода, поставени в един електролит, запълват съда - тялото на батерията. Такива конструктивни характеристики опростяват структурата и намаляват цената на батериите.

Всяка галванична клетка може да произвежда постоянен ток.

Текущото съпротивление не позволява всички йони да се появяват едновременно върху електродите, така че елементът работи дълго време. Химичните реакции на образуване на йони рано или късно спират и елементът се изхвърля.

Токовият източник е от голямо значение.

Малко за съпротивата

Използването на електрически ток несъмнено изведе научно-техническия прогрес на ново ниво и му даде гигантски тласък. Но силата на съпротивление на потока на тока пречи на такова развитие.

От една страна, електрическият ток има безценни свойства, използвани в бита и техниката, от друга страна, има значително съпротивление. Физиката, като наука за природата, се опитва да установи баланс и да приведе тези обстоятелства в съответствие.

Съпротивлението на тока възниква поради взаимодействието на електрически заредени частици с веществото, през което се движат. Невъзможно е да се изключи този процес при нормални температурни условия.

Съпротива

Източникът на ток и съпротивлението на външната част на веригата имат малко по-различен характер, но същата в тези процеси е работата, извършена за преместване на заряда.

Самата работа зависи само от свойствата на източника и неговия пълнеж: качествата на електродите и електролита, както и за външните части на веригата, чието съпротивление зависи от геометричните параметри и химичните характеристики на материала. Например, съпротивлението на метален проводник нараства с дължината му и намалява с увеличаване на площта на напречното сечение. При решаването на проблема как да се намали съпротивлението, физиката препоръчва използването на специализирани материали.

Текуща работа

В съответствие със закона на Джаул-Ленц в проводниците се отделя количество топлина, пропорционално на съпротивлението. Ако количеството топлина се означи с Q int. , силата на тока I, неговото време на протичане t, тогава получаваме:

Q вътрешен = I 2 r t,

където r е вътрешното съпротивление на източника на ток.

В цялата верига, включително нейните вътрешни и външни части, ще се отдели общото количество топлина, чиято формула е:

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

Известно е как се обозначава съпротивлението във физиката: външната верига (всички елементи с изключение на източника) има съпротивление R.

Закон на Ом за пълна верига

Нека вземем предвид, че основната работа се извършва от външни сили вътре в източника на ток. Стойността му е равна на произведението на заряда, пренесен от полето, и електродвижещата сила на източника:

q · E = I 2 · (r + R) · t.

Разбирайки, че зарядът е равен на произведението от силата на тока и времето, което протича, имаме:

E = I (r + R).

В съответствие с причинно-следствените връзки законът на Ом има формата:

I = E: (r + R).

В затворена верига ЕМП на източника на ток е право пропорционална и обратно пропорционална на общото (ударно) съпротивление на веригата.

Въз основа на този модел е възможно да се определи вътрешното съпротивление на източника на ток.

Изпускателен капацитет на източника

Основните характеристики на източниците включват капацитет на изхвърляне. Максималното количество електроенергия, получено по време на работа при определени условия, зависи от силата на разрядния ток.

В идеалния случай, когато се правят определени приближения, капацитетът на разреждане може да се счита за постоянен.

Например стандартна батерия с потенциална разлика 1,5 V има разряден капацитет 0,5 Ah. Ако разрядният ток е 100 mA, работи 5 часа.

Методи за зареждане на батерии

Използването на батерии ще ги изтощи. зареждането на елементи с малък размер се извършва с помощта на ток, чиято сила не надвишава една десета от капацитета на източника.

Налични са следните методи за зареждане:

използване на постоянен ток за дадено време (около 16 часа с ток от 0,1 капацитет на батерията);
зареждане с намаляващ ток до зададена потенциална разлика;
използване на асиметрични токове;
последователно прилагане на кратки импулси на зареждане и разреждане, при което времето на първия превишава времето на втория.

Практическа работа

Предлага се задача: определете вътрешното съпротивление на източника на ток и ЕДС.

За да го изпълните, трябва да се запасите с източник на ток, амперметър, волтметър, плъзгащ се реостат, ключ и набор от проводници.

Използването ще ви позволи да определите вътрешното съпротивление на източника на ток. За да направите това, трябва да знаете неговия EMF и стойността на съпротивлението на реостата.

Формулата за изчисляване на съпротивлението на тока във външната част на веригата може да се определи от закона на Ом за секцията на веригата:

I=U:R,

където I е силата на тока във външната част на веригата, измерена с амперметър; U е напрежението върху външното съпротивление.

За да се увеличи точността, измерванията се правят най-малко 5 пъти. За какво е? Измерените по време на експеримента напрежение, съпротивление, ток (или по-скоро сила на тока) се използват допълнително.

За да определим ЕМП на източника на ток, ние се възползваме от факта, че напрежението на неговите клеми, когато ключът е отворен, е почти равно на ЕМП.

Нека сглобим верига от батерия, реостат, амперметър и ключ, свързани последователно. Свързваме волтметър към клемите на източника на ток. След като отворихме ключа, вземаме неговите показания.

Вътрешното съпротивление, чиято формула се получава от закона на Ом за пълна верига, се определя чрез математически изчисления:

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

Измерванията показват, че вътрешното съпротивление е значително по-малко от външното.

Практическата функция на акумулаторите и батериите е широко използвана. Безспорната екологична безопасност на електродвигателите е извън съмнение, но създаването на обемна, ергономична батерия е проблем на съвременната физика. Неговото решение ще доведе до нов кръг от развитие на автомобилната технология.

Малките, леки акумулаторни батерии с голям капацитет също са от съществено значение в мобилните електронни устройства. Количеството използвана енергия в тях е пряко свързано с производителността на устройствата.

Необходимостта от въвеждане на термина може да се илюстрира със следния пример. Нека сравним два химически източника на постоянен ток със същото напрежение:

Автомобилен оловно-киселинен акумулатор с напрежение 12 волта и капацитет 55 Ah
Осем AA батерии, свързани последователно. Общото напрежение на такава батерия също е 12 волта, капацитетът е много по-малък - приблизително 1 Ah

Въпреки едно и също напрежение, тези източници се различават значително при работа при едно и също натоварване. По този начин автомобилният акумулатор е в състояние да достави голям ток към товара (двигателят на автомобила стартира от акумулатора, докато стартерът консумира ток от 250 ампера), но стартерът изобщо не се върти от верига от батерии. Относително малкият капацитет на батериите не е причината: един ампер-час в батериите би бил достатъчен, за да завърти стартера за 14 секунди (при ток от 250 ампера).

По този начин за двутерминални мрежи, съдържащи източници (т.е. генератори на напрежение и генератори на ток), е необходимо да се говори конкретно за вътрешнисъпротивление (или импеданс). Ако двутерминалната мрежа не съдържа източници, тогава „ вътрешнисъпротивление" за такава двутерминална мрежа означава същото като Просто"съпротива".

Свързани термини

Ако във всяка система е възможно да се разграничи вход и/или изход, тогава често се използват следните термини:

Физически принципи

Въпреки факта, че в еквивалентната схема вътрешното съпротивление е представено като един пасивен елемент (и активното съпротивление, т.е. в него задължително присъства резистор), вътрешното съпротивление не е концентрирано в нито един елемент. Двутерминална мрежа само външно се държисякаш има концентриран вътрешен импеданс и генератор на напрежение. В действителност вътрешното съпротивление е външно проявление на набор от физически ефекти:

Ако в двутерминална мрежа има само източник на енергиябез никаква електрическа верига (например галванична клетка), тогава вътрешното съпротивление е почти чисто активно (освен ако не говорим за много високи честоти), това се дължи на физически ефекти, които не позволяват мощността, доставена от този източник на натоварването да надхвърли определена граница. Най-простият пример за такъв ефект е ненулевото съпротивление на проводниците на електрическа верига. Но, като правило, най-големият принос за ограничаване на мощността идва от ефектите неелектрическиприрода. Така например, в мощността тя може да бъде ограничена от контактната площ на веществата, участващи в реакцията, в генератора на водноелектрическа централа - чрез ограничено водно налягане и т.н.
В случай на двутерминална мрежа, съдържаща вътре електрическа схема, вътрешното съпротивление е "разпръснато" в елементите на веригата (в допълнение към механизмите, изброени по-горе в източника).

Това също предполага някои характеристики на вътрешното съпротивление:

Влиянието на вътрешното съпротивление върху свойствата на двутерминална мрежа

Ефектът на вътрешното съпротивление е неразделна характеристика на всяка активна двутерминална мрежа. Основният резултат от наличието на вътрешно съпротивление е да се ограничи електрическата мощност, която може да се получи в товара, доставен от тази двутерминална мрежа.

Нека има двутерминална мрежа, която може да бъде описана с горната еквивалентна схема. Двутерминална мрежа има два неизвестни параметъра, които трябва да бъдат намерени:

Генератор на ЕМП напрежение U
Вътрешно съпротивление r

Като цяло, за да се определят две неизвестни, е необходимо да се направят две измервания: измерване на напрежението на изхода на двутерминалната мрежа (т.е. потенциалната разлика U out = φ 2 − φ 1) при два различни тока на натоварване. Тогава неизвестните параметри могат да бъдат намерени от системата от уравнения:

(Напрежения)

Където U out1 аз 1, Uout2- изходно напрежение при ток аз 2. Решавайки системата от уравнения, намираме неизвестните неизвестни:

Обикновено се използва по-проста техника за изчисляване на вътрешното съпротивление: намират се напрежението в режим на празен ход и токът в режим на късо съединение на двутерминалната мрежа. В този случай system () се записва по следния начин:

Където U oc- изходно напрежение в режим на покой (англ. отворена верига), тоест при нулев ток на натоварване; I sc- ток на натоварване в режим на късо съединение (англ. късо съединение), тоест при товар с нулево съпротивление. Тук се има предвид, че изходният ток в режим на празен ход и изходното напрежение в режим на късо съединение са нула. От последните уравнения веднага получаваме:

(вътрешно съпротивление)

Измерване

Концепция измерванеприложимо за реалното устройство (но не и за веригата). Директното измерване с омметър е невъзможно, тъй като е невъзможно да се свържат сондите на устройството към клемите за вътрешно съпротивление. Следователно е необходимо индиректно измерване, което не е фундаментално различно от изчислението - напреженията на товара също са необходими при две различни стойности на тока. Въпреки това, не винаги е възможно да се използва опростената формула (2), тъй като не всяка реална двутерминална мрежа позволява работа в режим на късо съединение.

Понякога се използва следният прост метод за измерване, който не изисква изчисления:

Измерва се напрежение на отворена верига
Променлив резистор е свързан като товар и неговото съпротивление е избрано така, че напрежението върху него да е половината от напрежението на отворена верига.

След описаните процедури съпротивлението на товарния резистор трябва да се измери с омметър - то ще бъде равно на вътрешното съпротивление на двуполюсната мрежа.

Какъвто и метод на измерване да се използва, трябва да се внимава за претоварване на двутерминалната мрежа с прекомерен ток, тоест токът не трябва да надвишава максимално допустимата стойност за дадена двутерминална мрежа.

Реактивно вътрешно съпротивление

Ако еквивалентната схема на двуполюсна мрежа съдържа реактивни елементи - кондензатори и/или индуктори, то изчислениеРеактивното вътрешно съпротивление се извършва по същия начин като активното съпротивление, но вместо резисторни съпротивления се вземат комплексните импеданси на елементите, включени във веригата, а вместо напрежения и токове се вземат техните комплексни амплитуди, т.е. изчислението се извършва по метода на комплексната амплитуда.

Измерванереактивното съпротивление има някои специални характеристики, тъй като е функция с комплексни стойности, а не скаларна стойност:

Можете да търсите различни параметри на комплексна стойност: модул, аргумент, само реалната или имагинерната част, както и цялото комплексно число. Съответно техниката на измерване ще зависи от това какво искаме да получим.
Всеки от изброените параметри зависи от честотата. Теоретично, за да се получи пълна информация за вътрешното реактивно съпротивление чрез измерване, е необходимо да се премахне пристрастяванена честота, т.е. извършване на измервания при всекичестоти, които източникът на дадена двутерминална мрежа може да генерира.

Приложение

В повечето случаи не трябва да говорим за приложениевътрешно съпротивление и около счетоводствонеговото отрицателно въздействие, тъй като вътрешното съпротивление е по-скоро отрицателен ефект. Въпреки това, в някои системи номиналното вътрешно съпротивление е от съществено значение.

Опростяване на еквивалентни схеми

Представянето на мрежа с два извода като комбинация от генератор на напрежение и вътрешно съпротивление е най-простата и най-често използвана еквивалентна схема на мрежа с два извода.

Съвпадение на източника и натоварването

Съгласуването на източника и товара е изборът на съотношението на съпротивлението на натоварване и вътрешното съпротивление на източника, за да се постигнат определените свойства на получената система (като правило, те се опитват да постигнат максималната стойност на всеки параметър за a даден източник). Най-често използваните видове съвпадение са:

Съгласуването на тока и мощността трябва да се използва с повишено внимание, тъй като съществува риск от претоварване на източника.

Намаляване на високо напрежение

Понякога към източника изкуствено се добавя голямо съпротивление (добавя се към вътрешното съпротивление на източника), за да се намали значително напрежението, получено от него. Въпреки това, добавянето на резистор като допълнително съпротивление (т.нар. охлаждащ резистор) води до разпределяне на безполезна мощност към него. За да се избегне загубата на енергия, системите за променлив ток използват реактивни амортизиращи импеданси, най-често кондензатори. Така се изграждат кондензаторните захранвания. По същия начин, като използвате капацитивен кран от електропровод с високо напрежение, можете да получите малки напрежения за захранване на всякакви автономни устройства.

Минимизиране на шума

При усилване на слаби сигнали често възниква задачата за минимизиране на шума, въведен от усилвателя в сигнала. За целта специални нискошумни усилватели, обаче, те са проектирани по такъв начин, че най-ниската стойност на шума се постига само в определен диапазон на изходния импеданс на източника на сигнал. Например усилвател с нисък шум осигурява минимален шум само в диапазона на изходния импеданс на източника от 1 kΩ до 10 kΩ; ако източникът на сигнал има по-нисък изходен импеданс (например микрофон с изходен импеданс 30 ома), тогава между източника и усилвателя трябва да се използва повишаващ трансформатор, който ще увеличи изходния импеданс (както и напрежението на сигнала) до желаната стойност.

Ограничения

Концепцията за вътрешно съпротивление се въвежда чрез еквивалентна схема, така че се прилагат същите ограничения като за приложимостта на еквивалентни вериги.

Примери

Стойностите на вътрешното съпротивление са относителни: това, което се счита за малко, например за галванична клетка, е много голямо за мощна батерия. По-долу са дадени примери за двутерминални мрежи и стойностите на тяхното вътрешно съпротивление r. Тривиални случаи на двутерминални мрежи няма източнициса конкретно посочени.

Ниско вътрешно съпротивление

Високо вътрешно съпротивление

Отрицателно вътрешно съпротивление

Има двутерминални мрежи, чието вътрешно съпротивление има отрицателензначение. В нормално активенсъпротивление, възниква разсейване на енергия, в реактивенПри съпротивление енергията се съхранява и след това се освобождава обратно към източника. Особеността на отрицателното съпротивление е, че самото то е източник на енергия. Следователно отрицателното съпротивление не се среща в чиста форма, то може да бъде симулирано само от електронна схема, която задължително съдържа източник на енергия. Отрицателно вътрешно съпротивление може да се постигне във веригите чрез използване на:

елементи с отрицателно диференциално съпротивление, като тунелни диоди

Системите с отрицателно съпротивление са потенциално нестабилни и следователно могат да се използват за изграждане на автоосцилатори.

Вижте също

Връзки

Литература

Зернов Н.В., Карпов В.Г.Теория на радиотехническите схеми. - М. - Л.: Енергия, 1965. - 892 с.
Jones M.H.Електроника - практически курс. - М.: Техносфера, 2006. - 512 с.

В краищата на проводника и следователно на тока е необходимо наличието на външни сили от неелектрически характер, с помощта на които се извършва разделянето на електрическите заряди.

От външни силиса всички сили, действащи върху електрически заредени частици във верига, с изключение на електростатичните (т.е. Кулон).

Сили на трети страни задвижват заредени частици във всички източници на ток: в генератори, електроцентрали, галванични клетки, батерии и др.

Когато една верига е затворена, във всички проводници на веригата се създава електрическо поле. Вътре в източника на ток зарядите се движат под въздействието на външни сили срещу силите на Кулон (електроните се движат от положително зареден електрод към отрицателен), а в останалата част от веригата те се задвижват от електрическо поле (вижте фигурата по-горе).

В източниците на ток, в процеса на разделяне на заредени частици, различните видове енергия се преобразуват в електрическа. Въз основа на вида на преобразуваната енергия се разграничават следните видове електродвижеща сила:

- електростатични- в електрофорна машина, в която механичната енергия се преобразува в електрическа чрез триене;

- термоелектрически- в термоелемент - вътрешната енергия на нагрятото съединение на два проводника от различни метали се преобразува в електрическа енергия;

- фотоволтаични- във фотоклетка. Тук се извършва преобразуването на светлинната енергия в електрическа енергия: когато определени вещества се осветяват, например селен, меден (I) оксид, силиций, се наблюдава загуба на отрицателен електрически заряд;

- химически- в галванични елементи, батерии и други източници, в които химическата енергия се преобразува в електрическа.

Електродвижеща сила (ЕМП)- характеристики на източниците на ток. Концепцията за ЕМП е въведена от Г. Ом през 1827 г. за вериги с постоянен ток. През 1857 г. Кирхоф дефинира ЕМП като работа на външни сили по време на преноса на единичен електрически заряд по затворена верига:

ɛ = A st /q,

Където ɛ — ЕМП на източника на ток, ул- работа на външни сили, р- размер на прехвърлената такса.

Електродвижещата сила се изразява във волтове.

Можем да говорим за електродвижеща сила във всяка част на веригата. Това е специфичната работа на външни сили (работа за преместване на един заряд) не в цялата верига, а само в дадена област.

Вътрешно съпротивление на източника на ток.

Нека има проста затворена верига, състояща се от източник на ток (например галванична клетка, батерия или генератор) и резистор със съпротивление Р. Токът в затворена верига не се прекъсва никъде, следователно съществува и вътре в източника на ток. Всеки източник представлява известно съпротивление на тока. Нарича се вътрешно съпротивление на източника на токи се обозначава с буквата r.

В генератора r- това е съпротивлението на намотката, в галванична клетка - съпротивлението на електролитния разтвор и електродите.

По този начин източникът на ток се характеризира със стойностите на ЕМП и вътрешното съпротивление, които определят неговото качество. Например електростатичните машини имат много висока ЕМП (до десетки хиляди волта), но в същото време вътрешното им съпротивление е огромно (до стотици мегаома). Следователно те са неподходящи за генериране на големи токове. Галваничните елементи имат ЕМП само приблизително 1 V, но вътрешното съпротивление също е ниско (приблизително 1 Ohm или по-малко). Това им позволява да получават токове, измерени в ампери.

Автомобилен оловно-киселинен акумулатор с напрежение 12 волта и капацитет 55 Ah
Осем AA батерии, свързани последователно. Общото напрежение на такава батерия също е 12 волта, капацитетът е много по-малък - приблизително 1 Ah

Свързани термини

Физически принципи

Ако в двутерминална мрежа има само източник на енергиябез никаква електрическа верига (например галванична клетка), тогава вътрешното съпротивление е почти чисто активно (освен ако не говорим за много високи честоти), това се дължи на физически ефекти, които не позволяват мощността, доставена от този източник на натоварването да надхвърли определена граница. Най-простият пример за такъв ефект е ненулевото съпротивление на проводниците на електрическа верига. Но, като правило, най-големият принос за ограничаване на мощността идва от ефектите неелектрическиприрода. Така например, в мощността тя може да бъде ограничена от контактната площ на веществата, участващи в реакцията, в генератора на водноелектрическа централа - чрез ограничено водно налягане и т.н.
В случай на двутерминална мрежа, съдържаща вътре електрическа схема, вътрешното съпротивление е "разпръснато" в елементите на веригата (в допълнение към механизмите, изброени по-горе в източника).

Това също предполага някои характеристики на вътрешното съпротивление:

Влиянието на вътрешното съпротивление върху свойствата на двутерминална мрежа

Генератор на ЕМП напрежение U
Вътрешно съпротивление r

(Напрежения)

(вътрешно съпротивление)

Измерване

Понякога се използва следният прост метод за измерване, който не изисква изчисления:

Измерва се напрежение на отворена верига
Променлив резистор е свързан като товар и неговото съпротивление е избрано така, че напрежението върху него да е половината от напрежението на отворена верига.

Реактивно вътрешно съпротивление

Можете да търсите различни параметри на комплексна стойност: модул, аргумент, само реалната или имагинерната част, както и цялото комплексно число. Съответно техниката на измерване ще зависи от това какво искаме да получим.
Всеки от изброените параметри зависи от честотата. Теоретично, за да се получи пълна информация за вътрешното реактивно съпротивление чрез измерване, е необходимо да се премахне пристрастяванена честота, т.е. извършване на измервания при всекичестоти, които източникът на дадена двутерминална мрежа може да генерира.

Приложение

Опростяване на еквивалентни схеми

Съвпадение на източника и натоварването

Намаляване на високо напрежение

Минимизиране на шума

Ограничения

Примери

Ниско вътрешно съпротивление

Високо вътрешно съпротивление

Отрицателно вътрешно съпротивление

елементи с отрицателно диференциално съпротивление, като тунелни диоди

Вижте също

Връзки

Литература

Зернов Н.В., Карпов В.Г.Теория на радиотехническите схеми. - М. - Л.: Енергия, 1965. - 892 с.
Jones M.H.Електроника - практически курс. - М.: Техносфера, 2006. - 512 с.

Определяне на вътрешно омично съпротивление (прав ток) на батерия или акумулатор

Има много техники и практически начини за определяне на вътрешното съпротивление на захранващи устройства, DC или AC. Тази статия обсъжда прости техники за измерване и изчисление, когато от цялото оборудване е наличен само обикновен китайски тестер.

По методите, описани в ръководствата, се правят измервания и изчисления, резултатите от които се записват с точност до втория знак след десетичната запетая. Необходимият параметър зависи от вида и големината на товара, текущата температура и състава на електролита, степента на разреждане и заряд на батерията и много други фактори. Следователно винаги ще има определена грешка в измерването, голяма или малка.

Формула за опростено изчисляване на вътрешно електрическо съпротивление:

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

д- напрежение без товар. Статичното ЕМП е приблизително равно на напрежението E (с високо входно съпротивление на свързания волтметър), когато химическият източник на захранване е бил без товар за достатъчно дълго време (повече от 2-3 часа).

U- краткосрочно (не повече от 10 секунди), под товар със съпротивление R (2-12 ома),
с номинална мощност на разсейване от 2 W. Електрическа крушка с нажежаема жичка не е подходяща за това., защото Когато нишката се нагрее, нейното електрическо съпротивление се променя значително и се увеличава значително. За тези цели дебел нихром (температурният коефициент на съпротивление на нихром е няколко десетки пъти по-малък от този на стомана, мед и волфрам) тел от стара отворена електрическа печка, калибриран в отделни секции според необходимите рейтинги R и фиксиран върху незапалима диелектрична основа е много подходяща.

Формула за по-точни измервания с два различни резистора (осигуряващи приблизително 20-30 и 70 процента от допустимото, например 3 и 9 ома), тоест само под товар:

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

При измерване на електрически ток (при горната граница на ампера), използвайки конвенционални китайски мултиметри, е възможна значителна систематична грешка поради вътрешното съпротивление на самото устройство. Следователно стандартните формули с текущата стойност в уравнението ще осигурят най-точния резултат само когато се използват с промишлено, специално оборудване, при стриктно спазване на правилата и методите за лабораторни измервания в съответствие с GOST (определени интервали от време, ред и последователност на стендови тестове). Въз основа на резултатите от измерванията с два резистора се изчислява делта (разликата) на напреженията и токовете:

На практика се използва и опростен метод с един резистор, където делтата се изчислява от напрежението на празен ход (както в първия вариант), а токът се изчислява по закона на Ом. Като първата формула:

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

Или опция с реално измерване на тока: (E - U) / I

Също така, знаейки тока при два различни товара, токът на късо съединение (теоретично възможен) се изчислява математически - по формулата от задачата с уравнения за гимназиален курс по физика. Тази формула не отчита всички химични процеси в захранващите елементи, при максимални натоварвания и конструктивни особености. Следователно изчислената стойност ще се различава от действително възможната:

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

При директно измерване на Is ("късо") с тестер, резултатите също ще бъдат подценени - поради вътрешното съпротивление на самия уред.

// Бърз и обективен начин за проверка на производителността е да използвате тестер със стрелка, който има автоматична защита от претоварване, за да тествате батерия или обикновена батерия за „ток на късо съединение“, включително за 2-3 секунди. Трябва да е поне 2 ампера. Нормата е, ако има повече от 3 А. Методът е суров, но обективен. С такова тестване можете незабавно да видите „преходната реакция“ по време на разреждане (според индикатора за циферблат на тестера), колко добре батерията държи тежък товар. Цифровите индикатори са максималният ток (за изчисления това не е подходящо като ISC, тъй като общото съпротивление на веригата е различно от нула) и скоростта на затихване. За да не се развали някоя особено ценна батерия, доста мощно (повече от 2 W) съпротивление на натоварване, до няколкостотин милиома, е свързано последователно към веригата.

Ако електрическото съпротивление на домашен товар с ниско съпротивление се измерва с цифров тестер при ниска граница (200), тогава трябва да вземете предвид вътрешното съпротивление на самия мултиметър, проводниците и контактите. Числата на дисплея при късо съединение на сондите на устройството могат да имат стойности, например 00,3 или 004 ома, т.е. съответно 300 милиома или 400 милиома, които трябва да бъдат извадени. Това ще намали грешката на измерване, но в крайния резултат пак ще има вътрешна грешка на тестера (посочена в техническия лист на уреда). Поради това е по-добре да се измерват резистори с ниско съпротивление, като се използва резистивен делител, базиран на точно измерване на спада на напрежението (уредът има най-висока точност - специално за DCV) в част от последователна верига с еталонен прецизен резистор (примерно високопрецизно постоянно електрическо съпротивление с точност от 0,05-1%, като тялото има сива ивица с цветна маркировка). От пропорцията Rx/Rstandard=Ux/Ustandard се изчислява необходимото електрическо съпротивление Rx.

Можете да разберете вътрешното съпротивление на всеки мултицет, включен в режим на омметър, като използвате прецизен резистор с ниско съпротивление. Измерената стойност на R ще се различава от номиналната стойност с желаната стойност.

Приблизителни стойности на вътрешно съпротивление (ток) за работещи захранвания с голям капацитет при нормални температури:
- литиеви клетки -< 200 миллиом.
- заредена оловна батерия - първи десетки mOhms.
- алкални батерии (размер АА) - до 200 mOhm.
- никел-метал хидридни батерии (AA, NiMH) - до 150 mOhm.

Прочетете повече на уебсайта на уебсайта.