Режимы работы источников эдс.
Источники электрической энергии могут работать в следующих режимах:
1. Режим нагрузки.
Режимом нагрузки называют такой режим работы источника электрической энергии, при котором электрическая цепь замкнута и по ней проходит некоторый ток I, определяемый сопротивлением приёмников электрической энергии, подключенных к источнику. В этом случае внутри источника электрической энергии имеет место потеря напряжения ∆U 0 =Ir 0, зависящая от силы тока I, созданного данной нагрузкой: чем больше ток нагрузки, тем меньше напряжение покажет вольтметр на зажимах источника электрической энергии.
В
ыясним,
как изменяется напряжение на зажимах
источника при уменьшении внешнего
нагрузочного сопротивления
Rн.
Рассмотрим следующий пример.
Пусть имеется источник ЭДС, у которого Е = 60 В и r0 = 100 Ом. К нему подключен прибор, сопротивление которого равно Rн = 500 Ом.
Требуется найти ток в цепи, напряжение на зажимах источника и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника ЭДС.
Найти те же параметры в рассмотренном примере, если Rн уменьшилось до 200 Ом.
1. Решение Найдем полное сопротивление цепи: Rобщ=r0+Rн Rобщ =100 + 500 = 600 Ом. Ток определим, разделив ЭДС на полное сопротивление цепи: I=E/Rобщ I = 60 : 600 = 0,1 А. Применив закон Ома к внешней части цепи, т. е, умножив ток на внешнее сопротивление, найдем напряжение на зажимах источника U=I·Rн U = 0,1(А)·500(Ом) = 50 В. Ясно, что напряжение внутри источника составляет 10 В. Это можно также найти, применяя закон Ома к внутреннему сопротивлению: U0 = I·r0 =0,1(А)· 100(Ом) = 10 В. |
2. Решение Найдем полное сопротивление цепи: Rобщ=r0+Rн Rобщ =100 + 200 = 300 Ом. Ток определим, разделив ЭДС на полное сопротивление цепи: I=E/Rобщ I = 60 : 300 = 0,2 А. Применив закон Ома к внешней части цепи, т. е, умножив ток на внешнее сопротивление, найдем напряжение на зажимах источника U=I·Rн U = 0,2(А)·200(Ом) = 40 В. Ясно, что напряжение внутри источника составляет 10 В. Это можно также найти, применяя закон Ома к внутреннему сопротивлению: U0 = I·r0 =0,2(А)· 100(Ом) = 20 В. |
Как видим, уменьшение внешнего сопротивления невыгодно, так как оно сопровождается уменьшением напряжения на зажимах генератора и увеличением напряжения, теряемого внутри него.
Чем меньше внешнее сопротивление, тем меньше полезное напряжение на зажимах источника и тем больше потери напряжения внутри генератора.
В зависимости от величины внутреннего сопротивления r0 источники электрической энергии условно подразделяются на источники напряжения и источники тока.
В источниках напряжения сопротивление r 0 мало и обычно во много раз меньше сопротивления внешней цепи Rн вследствие чего изменение внешнего сопротивления вызывает заметное изменение силы тока. Напряжение же U0 на зажимах источника изменяется мало. В идеальном источнике это напряжение считается неизменным, так как в этом случае r 0 принимается равным нулю.
Источниками напряжения являются генераторы, аккумуляторы и гальванические элементы.
В источниках тока сопротивление rо велико и обычно во много раз больше сопротивления Rн, поэтому изменение r 0 мало сказывается на величине тока. Ток идеального источника тока считается неизменным, так как внешнее сопротивление r принимается равным нулю.
Источниками тока являются различные устройства электроники, выполненные на транзисторах и электронных лампах, имеющих большое внутреннее сопротивление.