आन्तरिक प्रतिरोध, EMF र इलेक्ट्रिक वर्तमान - हल अभ्यास समस्याहरू - सबै भिन्नताहरू
सामग्री तालिका
आन्तरिक प्रतिरोध भनेको कोष र ब्याट्रीहरूद्वारा प्रवाहको प्रवाहलाई प्रदान गरिएको विरोध हो। यसले गर्मी उत्पादनमा परिणाम दिन्छ। ओम्स आन्तरिक प्रतिरोध मापन गर्ने एकाइ हो।
आन्तरिक प्रतिरोध निर्धारण गर्न विभिन्न सूत्रहरू छन्। यदि w लाई डाटा प्रदान गरिएको छ भने हामी कुनै पनि प्रश्नको जवाफ पाउन सक्छौं। उदाहरणका लागि, आन्तरिक प्रतिरोध पत्ता लगाउन हामी यो सूत्र प्रयोग गर्छौं:
e = I (r + R)
यस सूत्रमा, e भनेको EMF वा इलेक्ट्रोमोटिभ बल हो। ओममा नापिन्छ, I धारा हो जसलाई एम्पीयर (A) मा नापिन्छ र R लोड प्रतिरोध हो जबकि r आन्तरिक प्रतिरोध हो। ओम आन्तरिक प्रतिरोधको मापनको एकाइ हो।
पहिले प्रदान गरिएको सूत्रलाई यस फारममा पुन: व्यवस्थित गरिएको छ,
- e = Ir+ IR
- e = V + Ir
V लाई सेलभरि लागू गरिएको सम्भावित भिन्नताको रूपमा जनाइएको छ र म सेलभरि प्रवाहित वर्तमानलाई प्रतिनिधित्व गर्दैछु।
नोट: इलेक्ट्रोमोटिभ बल (emf) सधैं सेलको सम्भावित भिन्नता (V) भन्दा ठूलो हुन्छ।
यसैले, केहि प्यारामिटरहरू थाहा पाउँदा हामीलाई अरूहरू फेला पार्न नेतृत्व गर्दछ। म यस लेखमा धेरै अभ्यास समस्याहरूलाई सम्बोधन गर्नेछु, जसले तपाईंलाई हाम्रो दैनिक जीवनमा भौतिकशास्त्रको प्रयोग, र सूत्रहरू र विवरणहरूको साथमा मापदण्डहरू गणना गर्ने तरिकाहरू जान्न मद्दत गर्नेछ। अन्तिम सम्म म संग रहनुहोस्।
खुल्ला सर्किटमा, ब्याट्री बीचको सम्भावित भिन्नताटर्मिनल 2.2 भोल्ट छ। सम्भावित भिन्नता 1.8 भोल्टमा घटाइन्छ जब यो 5 ओमको प्रतिरोधमा जडान हुन्छ। वास्तवमा आन्तरिक प्रतिरोध भनेको के हो?
यो खुला सर्किट हो। ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोधमा खुला सर्किटमा कुनै भोल्टेज ड्रप हुँदैन। जब बन्द सर्किट बनाइन्छ, विद्युत् आन्तरिक प्रतिरोधबाट प्रवाह हुन्छ, जसले भोल्टेज ड्रप गर्दछ र ब्याट्री भर भोल्टेज घटाउँछ।
यस अवस्थामा, तपाईंले आन्तरिक प्रतिरोध पहिचान गर्नुपर्छ। तपाइँ सर्किटमा भोल्टेज मापन गर्नुहुन्छ जुन यो खुल्छ र बन्द हुन्छ, साथै लोड प्रतिरोध। यो समस्या समाधान गर्नको लागि, पहिले, हामीले कथनमा प्रदान गरिएको डाटा सङ्कलन गर्न आवश्यक छ र त्यसपछि के गणना गर्न आवश्यक छ भनेर भविष्यवाणी गर्न आवश्यक छ।
डेटा: सम्भावित भिन्नता V = 2.2 भोल्ट, लोड। प्रतिरोध प्रतिरोध = 5 ओम, सम्भावित भिन्नताको ड्रप 1.8 भोल्ट हो,
आन्तरिक प्रतिरोध पत्ता लगाउनुहोस्।
त्यो पत्ता लगाउन, हामीले निम्न चरणहरू समाधान गर्न आवश्यक छ।
पहिलो , हामीले लोड करेन्टलाई ,
I = V/R को रूपमा फेला पार्न आवश्यक छ, 1.8/5 = 0.36A
त्यसपछि, को भोल्टेज ड्रप फेला पार्नुहोस्। ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध:
2.2V-1.8V=0.4V
त्यसोभए, आन्तरिक प्रतिरोधको वर्तमान र भोल्टेज थाहा पाएर:
R=V/I, ०.४/०.३६ ले १.१ ओम दिन्छ
त्यसैले आन्तरिक प्रतिरोध १.१ ओम हुन्छ।
खुला सर्किटमा, सेलको टर्मिनलहरू बीचको सम्भावित भिन्नता २.२ भोल्ट हुन्छ। टर्मिनलसम्भावित भिन्नता सेलको टर्मिनलहरूमा 5 ओमको प्रतिरोधको साथ 1.8 भोल्ट हो। सेलको आन्तरिक प्रतिरोध के हुनेछ?
यो २.२ V स्रोतमा शृङ्खलामा जोडिएका दुई प्रतिरोधकहरूको बारेमा एउटा साधारण प्रश्न हो, जसमध्ये एउटा ५ ओम हो। त्यसोभए प्रश्न यो छ, श्रृंखला संयोजनमा अन्य प्रतिरोध के हो, आन्तरिक ब्याट्री प्रतिरोध?
यो अविश्वसनीय रूपमा सरल छ। पहिले, एउटा 2.2 भोल्ट सेल कोर्नुहोस्, त्यसपछि R (आन्तरिक प्रतिरोधक), 5-ओम बाह्य प्रतिरोधक, र अन्तमा स्रोतमा फर्कनुहोस्।
5 ohms मा, त्यहाँ 1.8-भोल्ट ड्रप छ। .
यदि यसबाट प्रवाहित विद्युत् I = 1.8/5 amps = 0.36 A हो भने आन्तरिक प्रतिरोधक वास्तवमा के हो?
यसलाई हेरौं,
R = E / I, यसरी (2.2 – 1,8)V / 0.36A
= 0.4 / 0.36 र यो बराबर हुन्छ 1.111 ohms
यहाँ आन्तरिक प्रतिरोध १.११ ओम हो।
यस प्रश्नको समाधान गर्ने वैकल्पिक तरिकाहरू छन्, जस्तै:
जब सेल 5 ओम मा जडान हुन्छ। , सर्किट मार्फत प्रवाहित वर्तमान I = 2.2/(5+r) A हो। जहाँ r सेलको आन्तरिक प्रतिरोध हो। 5 ohms को प्रतिरोधमा ड्रप-इन भोल्टेज हो
5×2.2/(5+r)=2.2–1.8 र
यो पनि हेर्नुहोस्: वेलकम र वेलकम बीच के फरक छ? (तथ्यहरू) - सबै भिन्नताहरू11=2+0.4r . यसको समाधान गर्ने हो,
- आन्तरिक प्रतिरोधमा भोल्टेज ड्रप 2.2 बराबर छ -1.8 = 0.4 V.
5 ohms resistance मार्फत वर्तमान = 1.85=0.36A
जब दुई प्रतिरोध श्रृंखलामा जोडिन्छन्, उही धारा प्रवाह हुनेछ तिनीहरू मार्फत।
IR=0.40.36=1.11Ω
मलाई लाग्छ कि अब तपाईलाई थाहा छ, ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध कसरी गणना गर्ने।
विचार गर्नुहोस् दुई लाइट बल्बहरू, एउटा 50 W मा र अर्को 75 W मा, दुबै 120 V मा मूल्याङ्कन गरिएको। कुन बल्ब सबैभन्दा प्रतिरोधी हो? कुन बल्बमा सबैभन्दा बढी विद्युत् प्रवाह हुन्छ?
एउटै भोल्टेजमा उच्च पावरमा काम गर्नको लागि करन्ट बढी हुनुपर्छ। विद्युत् प्रवाह प्रतिरोधसँग उल्टो समानुपातिक भएको हुनाले, उच्च वाट क्षमता भएको बत्तीको प्रतिरोध कम हुन्छ।
पावर प्रवाह र प्रतिरोधलाई जोड्ने समीकरणलाई हेरेर, एउटै निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ:
P=U2/R
इन्यान्डेसेन्ट लाइटबल्बको प्रतिरोध नाप्दा, सावधान हुनुपर्छ: यो तातो हुँदाको तुलनामा फिलामेन्ट चिसो हुँदा यसले महत्त्वपूर्ण परिवर्तन गर्नेछ। जब एक ज्वालामुखी लाइटबल्ब चिसो हुन्छ, यो तातो हुँदाको तुलनामा लगभग पूर्ण रूपमा कम हुन्छ।
प्रतिरोध जति कम हुन्छ, पावर खपत (समान भोल्टेजको लागि) त्यति नै बढी हुन्छ। कम प्रतिरोधको कारणले, उही विद्युतीय चाप (भोल्टेज) को लागि अधिक करेन्ट प्रवाह हुन सक्छ
सूत्रको प्रयोग गर्दै Power = V2 / R
50W बल्बको लागि , R=V2/P = 1202/50 = 288 Ohms।
I=P/V = 50/120 = 0.417 Amps लाई ५० वाटको बल्बले खपत गर्छ।
को लागि75w बल्ब, R=V2/P = 1202 / 75 = 192 ohms।
I=P/V = 75/120 = 0.625 Amps 75-वाटको बल्बले खपत गर्छ।
द 50w बल्बको प्रतिरोध उच्चतम छ।
सबैभन्दा करेन्ट 75w बल्ब द्वारा वहन गरिन्छ।
एक आइन्स्टाइनको समीकरण भौतिक विज्ञानको प्रमुख आविष्कार हो
१२ भोल्टको ब्याट्री १० ओम लोडसँग जोडिएको थियो। कोरिएको वर्तमान 1.18 amps थियो। ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध के थियो?
सुरु गर्न, तपाईंले ब्याट्रीको भोल्टेज वा EMF ठ्याक्कै 12V छ भनी मान्नु पर्छ। अब तपाईले ओमको नियम प्रयोग गरेर आन्तरिक प्रतिरोधको लागि समाधान गर्न सक्नुहुन्छ।
Rtotal = 12 V / 1.18 A = 10.17 ohms Rtotal = V/I = 12 V / 1.18 A = 10.17 ohms
कुल – Rload = 10.17 ohms – 10 ohms = 0.017 ohms
एक ज्ञात सम्भावित भिन्नतामा जडान भएको ज्ञात प्रतिरोधी भारद्वारा फैलिएको पावरलाई यसद्वारा गणना गर्न सकिन्छ... एक मिनेटको लागि, १०V ब्याट्रीले १० ओमको प्रतिरोधात्मक लोड प्रदान गर्दछ। यो वास्तवमा के हो? देखाइएको सर्किटमा 24 भोल्टको ब्याट्रीमा 1 ओमको आन्तरिक प्रतिरोध हुन्छ, र एमिटरले 12 A को करेन्टलाई संकेत गर्छ।
वा, तपाईंले यसरी गर्न सक्नुहुन्छ
यसको जवाफ प्रश्न सीधै ओमको नियममा फेला पार्न सकिन्छ।
ओमको नियम अनुसार, श्रृंखला-जोडिएको सर्किटमा भोल्टेज, प्रतिरोध र वर्तमान गणना गर्न सकिन्छ।
V=I⋅R<3
जहाँ V ले भोल्टेजलाई जनाउँछ, I ले वर्तमानलाई जनाउँछ, र R ले प्रतिरोधलाई जनाउँछ
हामीलाई यो पनि थाहा छ कि हामीले श्रृंखलामा कुल प्रतिरोध गणना गर्न सक्छौँ-हामीले बाटोमा भेट्टाउने सबै ओमहरू जोडेर जोडिएको सर्किट। यस अवस्थामा, हामीसँग बाहिरी प्रतिरोध (लेबल गरिएको R) र ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध छ (जसलाई हामीले r लेबल गर्नेछौं)।
किनकि हामी अब भोल्टेज (12V), वर्तमान (1.18A), थाहा छ। र बाह्य प्रतिरोध (10), हामी निम्न समीकरण हल गर्न सक्छौं:
I⋅(R+r)=V
R+r=VI
r=VI− R
हाम्रो चरहरूको लागि वास्तविक संख्याहरू प्रतिस्थापन गर्दै:
r=121.18−10≈0.1695Ω
आधारभूत विद्युत र यसको तत्वहरूमा भिडियो हेर्नुहोस्।
8 ब्याट्रीको ईएमएफ र आन्तरिक प्रतिरोध के हो?E लाई ब्याट्रीको EMF मान्नुहोस् र R लाई ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध मान्नुहोस्, त्यसपछि 20 ohms को लागि 12/20 = 0.6A र 45 ohms को लागी वर्तमान हो। वर्तमान 13.5/45= 0.3A हो, त्यसैले पहिलो सर्त 0.6R+12=E र दोस्रो सर्त 0.3R+13.5=E, त्यसैले R= 5 ohms र E= 15v समाधान गर्दै।
E= 15 V
r=5 Ohm
यो पनि हेर्नुहोस्: इलेक्ट्रोलाइटिक सेलहरू र ग्याल्भेनिक सेलहरू बीचको भिन्नता के हो? (विस्तृत विश्लेषण) - सबै भिन्नताहरूयहाँ तपाइँ यस बारे कसरी जान सक्नुहुन्छ:
प्रत्येक सर्किटको लागि वर्तमान निर्धारण गर्नुहोस्,
I1=0.6[A ] र I2=0 .3[A]
U=E-I*r समीकरण प्रयोग गरेर प्रत्येक सर्किटको लागि समीकरण लेख्नुहोस्। त्यहाँ दुई समीकरणहरू र दुई चरहरू हुनेछन्।
E गणना गर्नुहोस्।
r पत्ता लगाउन, E को लागि समाधान गरिएको मानलाई कुनै पनि समीकरणमा प्लग गर्नुहोस्।
भौतिकशास्त्र हो सबै बारेविद्युतीय सर्किटहरू
जब करंट 1.5A हुन्छ, ब्याट्रीको PD 10V हुन्छ, र जब 2.5A हुन्छ, PD 8V हुन्छ। ब्याट्रीको आन्तरिक प्रतिरोध के हो?
समस्या कथन अनुसार,
Vbat – Ix Ri = Pd
र यो मानिन्छ कि
10 = Vbat - 1.5*Ri (समीकरण 1)
र
8 = Vbat - 2.5*Ri (समीकरण 2)
हामीसँग दुईवटा रैखिक पहिलो-क्रम बीजगणितीय समीकरणहरू छन्। अज्ञात मात्रा, जसलाई हामी प्रतिस्थापन द्वारा सजिलै संग समाधान गर्न सक्छौं। समीकरण 1 लाई
Vbat = 10 लाई 1.5*Ri
ले गुणन गरी समीकरण 2 मा जोडेर
8 = (10 + 1.5 Ri) दिनको लागि पुन: व्यवस्थित गरिएको छ। माइनस 2.5 Ri
त्यसैले
8 + (1.5–2.5) = 10
त्यसोभए, Ri निर्धारण गर्न,
-2 बराबर - Ri
Ri = 2 ohms
कोषको आन्तरिक प्रतिरोध र emf कसरी पत्ता लगाउने भन्ने भिडियो हेर्नुहोस्
के हो? वाट र भोल्ट बीचको भिन्नता?
एक भोल्ट एक सम्भावित ऊर्जा एकाइ हो । यसले करेन्टको एकाइले कति ऊर्जा प्रदान गर्न सक्छ भन्ने संकेत गर्छ जबकि एम्पीयर करन्ट नाप्ने एकाइ हो। यसले हामीलाई प्रति सेकेन्ड प्रवाह हुने इलेक्ट्रोनहरूको संख्याको बारेमा बताउँछ।
वाट एक पावर एकाइ हो जसले तपाईंलाई प्रति एकाइ समय कति ऊर्जा प्रयोग गरिन्छ भनेर बताउँछ। एक वाट भनेको एक भोल्ट आपूर्तिद्वारा प्रदान गरिएको पावरको मात्रा हो जब एक amp वर्तमान प्रवाह हुन्छ: 1 V 1 A बराबर 1 W
प्रयोग गरिएको ऊर्जाको मात्रा गणना गर्न, वाटलाई समयद्वारा गुणा गर्नुहोस्। किलोवाट-घण्टा (kWh) होऊर्जाको मानक एकाइ जुन एक घण्टाको लागि एक वाट पावर प्रयोग गर्दा खपत हुने ऊर्जाको मात्राको १००० गुणा हो।
मलाई लाग्छ कि तपाईं वाट र भोल्ट र तिनीहरूको भिन्नतासँग राम्ररी परिचित हुनुहुन्छ।
यहाँ एउटा तालिका छ, मापनको मानक विद्युतीय एकाइहरू तिनीहरूका प्रतीकहरू सहित देखाउँदै
विद्युत प्यारामिटर | SI एकाइ मापनको | प्रतीक | विवरण |
भोल्टेज | भोल्ट | V वा E | विद्युतीय सम्भाव्यता मापन गर्ने एकाइ V=I x R |
वर्तमान | एम्पीयर | I वा i | विद्युत प्रवाह नाप्ने एकाइ I = V/ R |
प्रतिरोध | ओम्स | R, Ω | एकाइ DC प्रतिरोध R=V/I |
पावर | वाट | W | शक्ति मापनको एकाइ P = V × I |
सञ्चालन | सिमेन | G वा ℧ | प्रतिरोधको उल्टो G= 1/R | चार्ज | कुलम्ब | Q | विद्युतीय चार्ज नाप्ने एकाइ Q=C x V |
विद्युत प्रवाहको मानहरू मापन गर्ने मानक अन्तर्राष्ट्रिय एकाइहरू
अन्तिम विचारहरू
आन्तरिक प्रतिरोध भनेको प्रवाहको प्रतिरोध हो। कोशिकाहरू र ब्याट्रीहरू मार्फत प्रदान गरिएको वर्तमान। यो प्रतिरोधले गर्मीको उत्पादनमा पनि परिणाम दिन्छ। को विभिन्न मापदण्डहरूविद्युतीय प्रवाहले हामीलाई अन्य अज्ञात मापदण्डहरू फेला पार्न मद्दत गर्दछ।
विभिन्न अभ्यास समस्याहरूले हामीलाई यी प्यारामिटरहरूको राम्रो बुझाइमा लैजान्छ। विभिन्न समस्याहरूलाई पहिले नै सम्बोधन गरिएको छ जसले हामीलाई इलेक्ट्रोमोटिभ बलहरू (emf), आन्तरिक प्रतिरोध, र वर्तमान पनि फेला पार्न मद्दत गरेको छ।
भौतिक विज्ञान मात्र बुझ्दैन; यो हाम्रो दैनिक जीवनको भौतिक मापदण्डहरूको विज्ञान हो। यसमा वर्तमान, आचरण, र भौतिक विज्ञानका विभिन्न नियमहरू पनि समावेश छन्।
तपाईले जान्नु पर्ने भनेको यी समस्याहरू अभ्यास गर्न र तपाइँको परीक्षाहरू र तपाइँको जीवनमा सामना गर्ने कुनै पनि संख्यात्मक समस्याहरू प्राप्त गर्नका लागि सूत्रहरू याद गर्न आवश्यक छ।<३>