Η εσωτερική αντίσταση είναι η αντίσταση που παρέχεται στη ροή του ρεύματος από τα κύτταρα και τις μπαταρίες. Έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή θερμότητας. Ohms είναι μια μονάδα μέτρησης της εσωτερικής αντίστασης.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι για τον προσδιορισμό της εσωτερικής αντίστασης. Μπορούμε να βρούμε απαντήσεις σε οποιαδήποτε ερώτηση αν μας δοθούν τα δεδομένα. Για παράδειγμα, για να βρούμε την εσωτερική αντίσταση χρησιμοποιούμε αυτόν τον τύπο:

e = I (r + R)

Σε αυτόν τον τύπο, το e είναι η ΗΜΣ ή ηλεκτροκινητήρια δύναμη που μετριέται σε Ω, το I είναι τα ρεύματα που μετριέται σε Αμπέρ (Α) και το R είναι η αντίσταση του φορτίου, ενώ r είναι η εσωτερική αντίσταση. Τα Ωμ είναι η μονάδα μέτρησης της εσωτερικής αντίστασης.

Ο τύπος που δόθηκε προηγουμένως αναδιατάσσεται σε αυτή τη μορφή,

• e = Ir+ IR
• e = V + Ir

Το V συμβολίζεται ως η διαφορά δυναμικού που εφαρμόζεται στο κύτταρο και το I αντιπροσωπεύει το ρεύμα που ρέει στο κύτταρο.

Σημείωση: Η ηλεκτροκινητήρια δύναμη (emf) είναι πάντα μεγαλύτερη από τη διαφορά δυναμικού (V) του στοιχείου.

Έτσι, γνωρίζοντας κάποιες από τις παραμέτρους, οδηγούμαστε στην εύρεση άλλων. Θα ασχοληθώ με πολλά προβλήματα πρακτικής σε αυτό το άρθρο, που θα σας βοηθήσουν να γνωρίσετε τη χρήση της Φυσικής στην καθημερινή μας ζωή, και τους τρόπους υπολογισμού των παραμέτρων μαζί με τύπους και περιγραφές. Απλά μείνετε μαζί μου μέχρι το τέλος.

Σε ανοικτό κύκλωμα, η διαφορά δυναμικού μεταξύ των ακροδεκτών της μπαταρίας είναι 2,2 V. Η διαφορά δυναμικού μειώνεται σε 1,8 V όταν συνδέεται σε αντίσταση 5 Ω. Τι ακριβώς είναι η εσωτερική αντίσταση;

Αυτό είναι ένα ανοικτό κύκλωμα. Η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας δεν έχει πτώση τάσης σε αυτήν σε ένα ανοικτό κύκλωμα. Όταν σχηματίζεται ένα κλειστό κύκλωμα, το ρεύμα ρέει μέσω της εσωτερικής αντίστασης, προκαλώντας πτώση τάσης και μειώνοντας την τάση στην μπαταρία.

Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να προσδιορίσετε την εσωτερική αντίσταση. Μετράτε την τάση στο κύκλωμα καθώς αυτό ανοίγει και κλείνει, καθώς και την αντίσταση φορτίου. Για να λύσετε αυτό το πρόβλημα, πρέπει πρώτα να συγκεντρώσουμε τα δεδομένα που παρέχονται στη δήλωση και στη συνέχεια να προβλέψουμε τι πρέπει να υπολογιστεί.

Δεδομένα: Διαφορά δυναμικού V = 2,2 Volts , αντίσταση φορτίου Resistance= 5 ohms, πτώση της διαφοράς δυναμικού είναι 1,8 Volts,

Βρείτε την εσωτερική αντίσταση.

Για να το βρούμε αυτό, πρέπει να λύσουμε τα ακόλουθα βήματα.

Πρώτον, πρέπει να βρούμε το ρεύμα φορτίου ως ,

I = V/R οπότε, 1,8/5 = 0,36A

Τότε, Βρείτε την πτώση τάσης της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας:

2.2V-1.8V=0.4V

Έτσι, γνωρίζοντας το ρεύμα και την τάση της εσωτερικής αντίστασης :

R=V/I, 0,4/0,36 δίνει 1,1 ohms

Ως εκ τούτου, η εσωτερική αντίσταση είναι 1,1 Ω.

Σε ανοικτό κύκλωμα, η διαφορά δυναμικού μεταξύ των ακροδεκτών ενός στοιχείου είναι 2,2 V. Η διαφορά δυναμικού των ακροδεκτών είναι 1,8 V με αντίσταση 5 Ω στους ακροδέκτες του στοιχείου. Ποια θα είναι η εσωτερική αντίσταση του στοιχείου;

Πρόκειται για μια απλή ερώτηση σχετικά με δύο αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά σε μια πηγή 2,2 V, εκ των οποίων η μία είναι 5 Ω. Το ερώτημα λοιπόν είναι, ποια είναι η άλλη αντίσταση στο συνδυασμό σειράς, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας;

Αυτό είναι απίστευτα απλό. Αρχικά, σχεδιάστε ένα στοιχείο 2,2 Volt, στη συνέχεια ένα R (εσωτερική αντίσταση), μια εξωτερική αντίσταση 5 Ω, και τέλος επιστρέψτε στην πηγή.

Στα 5 Ω, υπάρχει πτώση 1,8 βολτ.

Ποια ακριβώς είναι η εσωτερική αντίσταση αν το ρεύμα που τη διαρρέει είναι I = 1,8/5 αμπέρ = 0,36 Α;

Ας ρίξουμε μια ματιά,

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

= 0,4 / 0,36 και ισούται με 1,111 ωμ

Εδώ η εσωτερική αντίσταση είναι 1,11 Ω.

Υπάρχουν εναλλακτικοί τρόποι επίλυσης αυτού του ερωτήματος, όπως:

Όταν η κυψέλη είναι συνδεδεμένη με 5 ohms , το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα είναι I = 2,2/(5+r) A. Όπου r είναι η εσωτερική αντίσταση του στοιχείου. Η τάση πτώσης σε μια αντίσταση 5 ohms είναι

5×2,2/(5+r)=2,2-1,8 και

11=2+0.4r,

οπότε r=9/.4 ohm.

Ένα κλειστό κύκλωμα παρέχει ρεύμα και αγωγιμότητα

Ο τρίτος και πιο ακριβής τρόπος επίλυσης του προβλήματος είναι ο εξής,

• Η πτώση τάσης στην εσωτερική αντίσταση είναι ίση με 2,2 - 1,8 = 0,4 V.

Ρεύμα μέσω της αντίστασης 5 Ω=1,85=0,36A

Όταν δύο αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά, το ίδιο ρεύμα θα ρέει μέσα από αυτές.

IR=0.40.36=1.11Ω

Νομίζω ότι τώρα ξέρετε πώς να υπολογίζετε την εσωτερική αντίσταση των μπαταριών.

Θεωρήστε δύο λαμπτήρες, ο ένας ονομαστικής ισχύος 50 W και ο άλλος 75 W, και οι δύο ονομαστικής ισχύος 120 V. Ποιος λαμπτήρας είναι ο πιο ανθεκτικός; Ποιος λαμπτήρας έχει το μεγαλύτερο ρεύμα;

Το ρεύμα πρέπει να είναι μεγαλύτερο για να λειτουργεί με μεγαλύτερη ισχύ στην ίδια τάση. Επειδή το ρεύμα είναι αντιστρόφως ανάλογο της αντίστασης, ένας λαμπτήρας με μεγαλύτερη ισχύ έχει μικρότερη αντίσταση.

Εξετάζοντας την εξίσωση που συνδέει το ρεύμα ισχύος και την αντίσταση, μπορεί κανείς να καταλήξει στο ίδιο συμπέρασμα:

P=U2/R

Κατά τη μέτρηση της αντίστασης ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως, πρέπει να είστε προσεκτικοί: θα αλλάξει σημαντικά όταν το νήμα είναι κρύο σε σύγκριση με όταν είναι ζεστό. Όταν ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως είναι κρύος, βραχυκυκλώνει σχεδόν εντελώς σε σύγκριση με όταν είναι ζεστός.

Όσο μικρότερη είναι η αντίσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση ενέργειας (για ίση Τάση). Λόγω της μικρότερης αντίστασης, μπορεί να ρέει περισσότερο ρεύμα για την ίδια ηλεκτρική πίεση (Τάση).

Χρησιμοποιώντας τον τύπο Ισχύς = V2 / R

Για τον λαμπτήρα 50W, R=V2/P = 1202/50 = 288 Ω.

I=P/V = 50/120 = 0,417 Amps καταναλώνεται από μια λάμπα 50watt.

Για τον λαμπτήρα 75W, R=V2/P = 1202 / 75 = 192 ohms.

I=P/V = 75/120 = 0,625 Amps καταναλώνεται από έναν λαμπτήρα 75 Watt.

Η αντίσταση του λαμπτήρα 50w είναι η υψηλότερη.

Το μεγαλύτερο ρεύμα μεταφέρεται από τον λαμπτήρα 75w.

Η εξίσωση του Αϊνστάιν είναι η πρωταρχική καινοτομία της φυσικής

Μια μπαταρία 12 βολτ συνδέθηκε σε φορτίο 10 Ω. Το ρεύμα που απορροφήθηκε ήταν 1,18 Α. Ποια ήταν η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας;

Για να ξεκινήσετε, πρέπει να υποθέσετε ότι η τάση ή η ΗΕΔ της μπαταρίας είναι ακριβώς 12V. Μπορείτε τώρα να λύσετε την εσωτερική αντίσταση χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm.

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

Σύνολο - Rload = 10,17 ohms - 10 ohms = 0,017 ohms

Η ισχύς που διαχέεται από φορτίο γνωστής αντίστασης συνδεδεμένο σε γνωστή διαφορά δυναμικού μπορεί να υπολογιστεί από... Για ένα λεπτό, μια μπαταρία 10 V παρέχει ωμικό φορτίο 10 Ω. Τι ακριβώς είναι αυτό; Η μπαταρία 24 V έχει εσωτερική αντίσταση 1 Ω στο εικονιζόμενο κύκλωμα και το αμπερόμετρο δείχνει ρεύμα 12 Α.

Ή, μπορείτε να το κάνετε με αυτόν τον τρόπο

Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα μπορεί να βρεθεί απευθείας στο νόμο του Ohm.

Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, η τάση, η αντίσταση και το ρεύμα σε ένα κύκλωμα συνδεδεμένο σε σειρά μπορούν να υπολογιστούν.

V=I⋅R

όπου V δηλώνει την τάση, I δηλώνει το ρεύμα και R δηλώνει την αντίσταση

Γνωρίζουμε επίσης ότι μπορούμε να υπολογίσουμε τη συνολική αντίσταση σε ένα κύκλωμα συνδεδεμένο σε σειρά, απλά προσθέτοντας όλα τα Ω που βρίσκουμε στην πορεία. Σε αυτή την περίπτωση, έχουμε την εξωτερική αντίσταση (με την ένδειξη R) και την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας (την οποία θα ονομάσουμε r).

Επειδή τώρα γνωρίζουμε την τάση (12V), το ρεύμα (1,18A) και την εξωτερική αντίσταση (10), μπορούμε να λύσουμε την ακόλουθη εξίσωση:

I⋅(R+r)=V

R+r=VI

r=VI-R

Αντικαθιστώντας τις μεταβλητές μας με πραγματικούς αριθμούς:

r=121,18-10≈0,1695Ω

Δείτε το βίντεο για τον Βασικό Ηλεκτρισμό και τα στοιχεία του

Η διαφορά δυναμικού των ακροδεκτών μιας μπαταρίας είναι 12 βολτ όταν συνδέεται με εξωτερική αντίσταση 20 ωμ και 13,5 βολτ όταν συνδέεται με εξωτερική αντίσταση 45 ωμ. Ποια είναι η ηλεκτρεγερτική τάση και η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας;

Έστω Ε η ΗΕΔ της μπαταρίας και R η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, τότε για 20 ohm το ρεύμα είναι 12/20= 0,6Α και για 45 ohm το ρεύμα είναι 13,5/45= 0,3Α, οπότε η πρώτη συνθήκη 0,6R+12=Ε και η δεύτερη συνθήκη 0,3R+13,5=Ε, οπότε λύνοντας R= 5 ohm και Ε= 15v.

E=15 V

r=5 Ohm

Ακούστε πώς θα μπορούσατε να το κάνετε:

Προσδιορίστε το ρεύμα για κάθε κύκλωμα,

I1=0,6[A] και I2=0,3[A]

Γράψτε μια εξίσωση για κάθε κύκλωμα χρησιμοποιώντας την εξίσωση U=E-I*r. Θα υπάρχουν δύο εξισώσεις και δύο μεταβλητές.

Υπολογίστε το E.

Για να βρείτε το r, βάλτε τη λυμένη τιμή για το E πίσω σε οποιαδήποτε εξίσωση.

Η φυσική έχει να κάνει με τα ηλεκτρικά κυκλώματα

Όταν το ρεύμα είναι 1,5Α, η PD μιας μπαταρίας είναι 10V και όταν το ρεύμα είναι 2,5Α, η PD είναι 8V. Ποια είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας;

Σύμφωνα με τη δήλωση του προβλήματος,

Vbat - Ix Ri = Pd

και θεωρείται ότι

10 = Vbat - 1,5*Ri (εξίσωση 1)

και

8 = Vbat - 2,5*Ri (εξίσωση 2)

Έχουμε δύο γραμμικές αλγεβρικές εξισώσεις πρώτης τάξης με δύο άγνωστες ποσότητες, τις οποίες μπορούμε να λύσουμε αρκετά εύκολα με αντικατάσταση. Η εξίσωση 1 αναδιατάσσεται και δίνει

Vbat = 10 επί 1,5*Ri

και βάζοντάς το στην Εξίσωση 2 προκύπτει

8 = (10 + 1.5 Ri) μείον 2,5 Ri

Επομένως

8 + (1.5-2.5) = 10

Έτσι, για να καθορίσουμε το Ri,

-2 ισούται με -Ri

με αποτέλεσμα Ri = 2 Ω

Δείτε το βίντεο σχετικά με τον τρόπο εύρεσης της εσωτερικής αντίστασης και της ηλεκτρεγερτικής τάσης μιας κυψέλης

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ βατ και βολτ;

Το βολτ είναι μια μονάδα δυνητικής ενέργειας Δείχνει πόση ενέργεια μπορεί να παρέχει μια μονάδα ρεύματος. ενώ το αμπέρ είναι μια μονάδα μέτρησης του ρεύματος. Μας πληροφορεί για τον αριθμό των ηλεκτρονίων που ρέουν ανά δευτερόλεπτο.

Το βατ είναι μια μονάδα ισχύος που σας λέει πόση ενέργεια χρησιμοποιείται ανά μονάδα χρόνου. Ένα βατ είναι η ποσότητα ισχύος που παρέχεται από μια παροχή ενός βολτ όταν ρέει ένα αμπέρ ρεύματος: 1 V 1 A ισούται με 1 W.

Για να υπολογίσετε το ποσό της ενέργειας που χρησιμοποιείται, πολλαπλασιάστε τα βατ επί το χρόνο. Η κιλοβατώρα (kWh) είναι μια τυπική μονάδα ενέργειας που είναι 1000 φορές το ποσό της ενέργειας που καταναλώνεται όταν χρησιμοποιείται ένα βατ ισχύος για μία ώρα.

Νομίζω ότι είστε αρκετά εξοικειωμένοι με τα βατ και τα βολτ και τις διαφορές τους.

Ακολουθεί ένας πίνακας με τις Πρότυπες Ηλεκτρικές Μονάδες Μέτρησης και τα σύμβολά τους

Πρότυπες διεθνείς μονάδες για τη μέτρηση των τιμών του ηλεκτρικού ρεύματος

Τελικές σκέψεις

Η εσωτερική αντίσταση είναι η αντίσταση στη ροή του ρεύματος που παρέχεται μέσω των κυψελών και των μπαταριών. Αυτή η αντίσταση έχει ως αποτέλεσμα και την παραγωγή θερμότητας. Οι διάφορες παράμετροι του ηλεκτρικού ρεύματος μας βοηθούν να βρούμε άλλες άγνωστες παραμέτρους.

Διαφορετικά προβλήματα πρακτικής μάς οδηγούν στην καλύτερη κατανόηση αυτών των παραμέτρων. Στο παρελθόν έχουν αντιμετωπιστεί διάφορα προβλήματα που μας βοήθησαν να βρούμε τις ηλεκτροκινητήριες δυνάμεις (emf), την εσωτερική αντίσταση και το ρεύμα.

Η φυσική δεν είναι απλώς κατανόηση- είναι η επιστήμη των φυσικών παραμέτρων της καθημερινής μας ζωής. Περιλαμβάνει επίσης το ρεύμα, την αγωγιμότητα και διάφορους νόμους της φυσικής.

Το μόνο που χρειάζεται να ξέρετε είναι να εξασκηθείτε σε αυτά τα προβλήματα και να απομνημονεύσετε τους τύπους για να ξεπεράσετε τις εξετάσεις σας και οποιαδήποτε αριθμητικά προβλήματα συναντήσετε στη ζωή σας.