Vnitřní odpor je odpor, který kladou články a baterie průtoku proudu. Jeho výsledkem je produkce tepla. Ohmy je jednotka pro měření vnitřního odporu.

Pro určení vnitřního odporu existují různé vzorce. Pokud máme k dispozici údaje, můžeme najít odpověď na jakoukoli otázku. Například pro určení vnitřního odporu použijeme tento vzorec:

e = I (r + R)

V tomto vzorci je e EMF neboli elektromotorická síla, která se měří v ohmech, I je proud, který se měří v ampérech (A), a R je odpor zátěže. r je vnitřní odpor. Ohmy jsou jednotkou pro měření vnitřního odporu.

Předchozí vzorec je upraven do této podoby,

• e = Ir+ IR
• e = V + Ir

V se označuje jako rozdíl potenciálů působící na článek a I představuje proud protékající článkem.

Poznámka: Elektromotorická síla (emf) je vždy větší než rozdíl potenciálů (V) článku.

Znalost některých parametrů nás tedy vede k nalezení dalších. V tomto článku se budu b zabývat mnoha praktickými úlohami, které vám pomohou poznat využití fyziky v našem každodenním životě a způsoby výpočtu parametrů spolu se vzorci a popisy. Zůstaňte se mnou až do konce.

Při otevřeném obvodu je rozdíl potenciálů mezi svorkami baterie 2,2 V. Při připojení přes odpor 5 ohmů se rozdíl potenciálů sníží na 1,8 V. Co přesně je vnitřní odpor?

Jedná se o otevřený obvod. Vnitřní odpor baterie nemá v otevřeném obvodu žádný úbytek napětí. Při vytvoření uzavřeného obvodu protéká proud vnitřním odporem, což způsobuje úbytek napětí a snižuje napětí na baterii.

V tomto případě musíte určit vnitřní odpor. Změříte napětí na obvodu při jeho otevírání a zavírání a také odpor zátěže. Pro vyřešení této úlohy musíme nejprve shromáždit údaje, které jsou uvedeny ve výpisu, a poté předpovědět, co je třeba vypočítat.

Údaje: Rozdíl potenciálů V = 2,2 V , odpor zátěže = 5 ohmů, úbytek rozdílu potenciálů je 1,8 V,

Zjistěte vnitřní odpor.

Abychom to zjistili, musíme vyřešit následující kroky.

Za prvé, potřebujeme zjistit zátěžový proud jako ,

I = V/R, takže 1,8/5 = 0,36 A

Pak, Zjistěte úbytek napětí na vnitřním odporu baterie:

2,2V-1,8V=0,4V

Známe-li tedy proud a napětí vnitřního odporu :

R=V/I, 0,4/0,36 dává 1,1 ohmů

Vnitřní odpor je tedy 1,1 ohmu.

V otevřeném obvodu je rozdíl potenciálů mezi svorkami článku 2,2 V. Při odporu 5 ohmů na svorkách článku je rozdíl potenciálů na svorkách 1,8 V. Jaký bude vnitřní odpor článku?

Jedná se o jednoduchou otázku týkající se dvou sériově zapojených rezistorů přes zdroj 2,2 V, z nichž jeden má odpor 5 ohmů. Otázka tedy zní, jaký je druhý odpor v sériové kombinaci, vnitřní odpor baterie?

Je to neuvěřitelně jednoduché. Nejprve nakreslete 2,2voltový článek, pak R (vnitřní odpor), 5ohmový vnější odpor a nakonec se vraťte ke zdroji.

Na 5 ohmech je pokles napětí 1,8 V.

Jaký přesně je vnitřní odpor, jestliže jím protéká proud I = 1,8/5 ampérů = 0,36 A?

Podívejme se na to,

R = E / I, tedy (2,2 - 1,8)V / 0,36A

= 0,4 / 0,36 a rovná se 1,111 ohmů

Zde je vnitřní odpor 1,11 ohmu.

Existují alternativní způsoby řešení této otázky, např.:

Když je buňka připojena k 5 ohmů , proud protékající obvodem je I = 2,2/(5+r) A. Kde r je vnitřní odpor článku. Úbytek napětí na odporu o hodnotě 5 ohmů je

5×2,2/(5+r)=2,2-1,8 a

11=2+0.4r,

takže r=9/.4 ohm.

Uzavřený okruh poskytuje proud a vodivost

Třetí a nejpřesnější způsob řešení je,

• Úbytek napětí na vnitřním odporu se rovná 2,2 - 1,8 = 0,4 V.

Proud procházející odporem 5 ohmů=1,85=0,36 A

Jsou-li dva odpory zapojeny do série, protéká jimi stejný proud.

IR=0.40.36=1.11Ω

Myslím, že teď už víte, jak vypočítat vnitřní odpor baterií.

Uvažujme dvě žárovky, jednu s příkonem 50 W a druhou s příkonem 75 W, obě s napětím 120 V. Která žárovka je odolnější? Která žárovka má větší proud?

Aby žárovka při stejném napětí pracovala s vyšším výkonem, musí být proud větší. Protože proud je nepřímo úměrný odporu, má žárovka s vyšším výkonem menší odpor.

Pokud se podíváme na rovnici, která spojuje výkonový proud a odpor, můžeme dojít ke stejnému závěru:

P=U2/R

Při měření odporu žárovky je třeba být opatrný: odpor se výrazně změní, když je vlákno studené, ve srovnání s tím, když je horké. Když je žárovka studená, téměř úplně se zkratuje, ve srovnání s tím, když je horká.

Čím nižší je odpor, tím vyšší je spotřeba energie (při stejném napětí). Díky nižšímu odporu může při stejném elektrickém tlaku (napětí) protékat větší proud.

Pomocí vzorce Výkon = V2 / R

Pro 50W žárovku platí R=V2/P = 1202/50 = 288 Ohmů.

I=P/V = 50/120 = 0,417 A spotřebuje 50wattová žárovka.

Pro 75w žárovku je R=V2/P = 1202 / 75 = 192 ohmů.

I=P/V = 75/120 = 0,625 A spotřebuje 75wattová žárovka.

Odpor 50w žárovky je nejvyšší.

Největší proud má 75W žárovka.

Einsteinova rovnice je prvotní inovací fyziky.

K baterii o napětí 12 V byla připojena zátěž o impedanci 10 Ω. Odběr proudu byl 1,18 A. Jaký byl vnitřní odpor baterie?

Na začátku je třeba předpokládat, že napětí baterie nebo EMF je přesně 12 V. Nyní můžete vyřešit vnitřní odpor pomocí Ohmova zákona.

Rtotal = 12 V / 1,18 A = 10,17 ohmů Rtotal = V/I = 12 V / 1,18 A = 10,17 ohmů

Celkem - Rload = 10,17 ohmů - 10 ohmů = 0,017 ohmů

Výkon rozptýlený známou odporovou zátěží připojenou přes známý rozdíl potenciálů lze vypočítat podle... Po dobu jedné minuty poskytuje baterie 10 V odporovou zátěž 10 ohmů. Jaký je to přesně? Baterie 24 V má v uvedeném zapojení vnitřní odpor 1 ohm a ampérmetr ukazuje proud 12 A. Jaký je to proud?

Nebo to můžete udělat takto

Odpověď na tuto otázku naleznete přímo v Ohmově zákoně.

Podle Ohmova zákona lze vypočítat napětí, odpor a proud v sériově zapojeném obvodu.

V=I⋅R

kde V označuje napětí, I označuje proud a R označuje odpor.

Víme také, že celkový odpor v sériově zapojeném obvodu můžeme vypočítat prostým sečtením všech Ohmů, které na této cestě najdeme. V tomto případě máme vnější odpor (označený R) a vnitřní odpor baterie (který označíme r).

Protože nyní známe napětí (12 V), proud (1,18 A) a vnější odpor (10), můžeme vyřešit následující rovnici:

I⋅(R+r)=V

R+r=VI

r=VI-R

Nahrazení našich proměnných reálnými čísly:

r=121,18-10≈0,1695Ω

Podívejte se na video o základní elektřině a jejích prvcích.

Rozdíl potenciálů na svorkách baterie je 12 V, když je připojena k vnějšímu odporu 20 ohmů, a 13,5 V, když je připojena k vnějšímu odporu 45 ohmů. Jaké jsou emf a vnitřní odpor baterie?

Nechť E je EMF baterie a R je vnitřní odpor baterie, pak pro 20 ohmů je proud 12/20= 0,6A a pro 45 ohmů je proud 13,5/45= 0,3A, takže první podmínka 0,6R+12=E a druhá podmínka 0,3R+13,5=E, takže řešení R= 5 ohmů a E= 15v.

E=15 V

r=5 Ohm

Zde je návod, jak na to:

Určete proud pro každý obvod,

I1=0,6[A] a I2=0,3[A]

Napište rovnici pro každý obvod pomocí rovnice U=E-I*r. Budou to dvě rovnice a dvě proměnné.

Vypočítejte E.

Chcete-li zjistit r, dosaďte vyřešenou hodnotu E zpět do obou rovnic.

Fyzika je o elektrických obvodech

Při proudu 1,5 A je PD baterie 10 V a při proudu 2,5 A je PD 8 V. Jaký je vnitřní odpor baterie?

Podle zadání problému,

Vbat - Ix Ri = Pd

a předpokládá se, že

10 = Vbat - 1,5*Ri (rovnice 1)

a

8 = Vbat - 2,5*Ri (rovnice 2)

Máme dvě lineární algebraické rovnice prvního řádu se dvěma neznámými veličinami, které můžeme poměrně snadno vyřešit substitucí. Rovnici 1 přeuspořádáme a dostaneme následující výsledek

Vbat = 10 násobeno 1,5*Ri

a dosazením do rovnice 2 získáme následující výsledek

8 = (10 + 1.5 Ri) minus 2,5 Ri

Proto

8 + (1.5-2.5) = 10

Pro určení Ri,

-2 se rovná -Ri

výsledkem je Ri = 2 ohmy

Podívejte se na video o tom, jak zjistit vnitřní odpor a emf článku.

Jaký je rozdíl mezi watty a volty?

Volt je jednotka potenciální energie Udává, kolik energie může poskytnout jednotka proudu. zatímco ampér je jednotka pro měření proudu. Vypovídá o počtu elektronů protékajících za sekundu.

Watt je jednotka výkonu, která udává, kolik energie se spotřebuje za jednotku času. Jeden watt je množství energie, které poskytuje zdroj o napětí jednoho voltu při průtoku jednoho ampéru proudu: 1 V 1 A se rovná 1 W.

Chcete-li vypočítat množství spotřebované energie, vynásobte watty časem. Kilowatthodina (kWh) je standardní jednotka energie, která je 1000násobkem množství energie spotřebované při spotřebě jednoho wattu energie po dobu jedné hodiny.

Myslím, že jste dobře obeznámeni s watty a volty a jejich rozdíly.

Zde je tabulka standardních elektrických měrných jednotek a jejich symbolů.

Standardní mezinárodní jednotky pro měření hodnot elektrického proudu

Závěrečné myšlenky

Vnitřní odpor je odpor proti průtoku proudu, který je kladen článkům a bateriím. Tento odpor má za následek také vznik tepla. Různé parametry elektrického proudu nám pomáhají zjistit další neznámé parametry.

K lepšímu pochopení těchto parametrů nás vedou různé praktické úlohy. Již dříve byly řešeny různé úlohy, které nám pomohly zjistit elektromotorické síly (emf), vnitřní odpor a také proud.

Fyzika není jen porozumění, je to věda o fyzikálních parametrech našeho každodenního života. Zahrnuje také proud, vodivost a různé fyzikální zákony.

Jediné, co potřebujete, je procvičit si tyto úlohy a zapamatovat si vzorce, abyste zvládli zkoušky a všechny numerické problémy, se kterými se v životě setkáte.