Notranji upor je upor, ki ga celice in baterije postavljajo proti pretoku električnega toka. Zaradi tega nastaja toplota. Ohmi je enota za merjenje notranje upornosti.

Za določanje notranje upornosti obstajajo različne formule. Če imamo na voljo podatke, lahko najdemo odgovore na katero koli vprašanje. Za določanje notranje upornosti na primer uporabimo to formulo:

e = I (r + R)

V tej formuli je e EMF ali elektromotorična sila, ki se meri v ohmih, I je tok, ki se meri v amperih (A), in R je upornost obremenitve, medtem ko r je notranja upornost. Ohmi so enota za merjenje notranje upornosti.

Prej navedena formula se preoblikuje v to obliko,

• e = Ir+ IR
• e = V + Ir

V je označen kot potencialna razlika, ki deluje na celico, I pa predstavlja tok, ki teče po celici.

Opomba: Elektromotorična sila (emf) je vedno večja od razlike potencialov (V) celice.

Tako nas poznavanje nekaterih parametrov pripelje do iskanja drugih. V tem članku bom obravnaval številne praktične naloge, ki vam bodo pomagale spoznati uporabo fizike v našem vsakdanjem življenju in načine za izračun parametrov skupaj s formulami in opisi. Samo držite se me do konca.

Pri odprtem tokokrogu je potencialna razlika med priključki baterije 2,2 V. Ko je baterija priključena na upor 5 ohmov, se potencialna razlika zmanjša na 1,8 V. Kaj točno je notranji upor?

To je odprt tokokrog. Pri odprtem tokokrogu notranja upornost baterije nima padca napetosti na njej. Ko nastane zaprt tokokrog, tok teče skozi notranjo upornost, kar povzroči padec napetosti in zniža napetost na bateriji.

V tem primeru morate določiti notranjo upornost. Izmerite napetost na vezju, ko se to odpira in zapira, ter upornost bremena. Za rešitev tega problema moramo najprej zbrati podatke, ki so navedeni v izjavi, in nato predvideti, kaj je treba izračunati.

Podatki: Potencialna razlika V = 2,2 volta, upornost obremenitve = 5 ohmov, padec potencialne razlike je 1,8 volta,

Poiščite notranjo upornost.

Da bi to ugotovili, moramo rešiti naslednje korake.

Najprej, moramo poiskati tok obremenitve kot ,

I = V/R, torej 1,8/5 = 0,36A

Nato, Poiščite padec napetosti notranje upornosti baterije:

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

Če torej poznamo tok in napetost notranjega upora :

R=V/I, 0,4/0,36 daje 1,1 ohma

Zato je notranja upornost 1,1 ohma.

V odprtem tokokrogu je potencialna razlika med sponkami celice 2,2 V. Potencialna razlika na sponkah je 1,8 V, pri čemer je upornost na sponkah celice 5 Ω. Kolikšna bo notranja upornost celice?

To je preprosto vprašanje o dveh uporih, ki sta zaporedno povezana čez vir 2,2 V, od katerih je eden 5 ohmov. Vprašanje je, kakšen je drugi upor v zaporedni kombinaciji, notranji upor baterije?

Najprej narišite 2,2-voltno celico, nato R (notranji upor), 5-ohmski zunanji upor in nazadnje vrnitev k viru.

Na 5 ohmih je padec napetosti 1,8 volta.

Koliko točno znaša notranji upor, če skozi njega teče tok I = 1,8/5 amperov = 0,36 A?

Oglejmo si ga,

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

= 0,4 / 0,36 in znaša 1,111 ohma

Pri tem je notranja upornost 1,11 ohma.

To vprašanje lahko rešite tudi na druge načine, na primer:

Ko je celica priključena na 5 ohmov , je tok, ki teče skozi tokokrog, I = 2,2/(5+r) A. Pri čemer je r notranja upornost celice. 5 ohmov je .

5×2,2/(5+r)=2,2-1,8 in

11=2+0.4r,

torej r=9/.4 ohm.

Zaprti krog zagotavlja tok in prevodnost

Tretji in najnatančnejši način reševanja je,

• Padec napetosti na notranji upornosti je enak 2,2 - 1,8 = 0,4 V.

Tok skozi upor 5 ohmov=1,85=0,36A

Če sta dve upornosti povezani zaporedno, bo skozi njiju tekel enak tok.

IR=0,40,36=1,11Ω

Mislim, da zdaj veste, kako izračunati notranjo upornost baterij.

Upoštevajte dve žarnici, eno z močjo 50 W in drugo z močjo 75 W, obe z napetostjo 120 V. Katera žarnica je najbolj odporna? Katera ima največji tok?

Tok mora biti večji, da lahko pri enaki napetosti deluje z večjo močjo. Ker je tok obratno sorazmeren z upornostjo, ima žarnica z večjo močjo manjšo upornost.

Če pogledamo enačbo, ki povezuje tok moči in upornost, lahko pridemo do enakega zaključka:

P=U2/R

Pri merjenju upornosti žarnice z žarilno nitko moramo biti previdni: ta se bistveno spremeni, ko je žarilna nitka hladna, v primerjavi z vročo. Ko je žarnica z žarilno nitko hladna, se skoraj popolnoma izklopi, v primerjavi z vročo žarnico.

Manjša kot je upornost, večja je poraba energije (pri enaki napetosti). Zaradi manjše upornosti lahko teče večji tok pri enakem električnem tlaku (napetosti).

Uporabite formulo Moč = V2 / R

Za 50W žarnico je R=V2/P = 1202/50 = 288 Ohmov.

I=P/V = 50/120 = 0,417 Ampera porabi 50-vatna žarnica.

Za 75w žarnico je R=V2/P = 1202 / 75 = 192 ohmov.

I=P/V = 75/120 = 0,625 Ampera porabi 75-vatna žarnica.

Upornost 50-vatne žarnice je največja.

Največji tok prevaja 75-vatna žarnica.

Einsteinova enačba je glavna inovacija fizike

12-voltna baterija je bila priključena na breme z upornostjo 10 Ω. Odvzemni tok je bil 1,18 A. Kolikšna je bila notranja upornost baterije?

Za začetek morate predpostaviti, da je napetost ali EMF baterije natanko 12 V. Zdaj lahko notranjo upornost rešite z uporabo Ohmovega zakona.

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

Skupaj - Rload = 10,17 ohmov - 10 ohmov = 0,017 ohmov

Moč, ki jo razprši znana upornostna obremenitev, priključena na znano potencialno razliko, lahko izračunamo z ... Baterija 10 V za eno minuto zagotovi upornostno obremenitev 10 Ω. Kaj točno je to? Baterija 24 V ima v prikazanem vezju notranjo upornost 1 Ω, ampermeter pa kaže tok 12 A.

Lahko pa to storite na naslednji način

Odgovor na to vprašanje je mogoče najti neposredno v Ohmovem zakonu.

Po Ohmovem zakonu lahko izračunamo napetost, upornost in tok v zaporedno povezanem vezju.

V=I⋅R

kjer V pomeni napetost, I pomeni tok, R pa upor.

Vemo tudi, da lahko izračunamo skupno upornost v zaporedno povezanem vezju tako, da preprosto seštejemo vse ohme, ki jih najdemo na poti. V tem primeru imamo zunanjo upornost (označeno z R) in notranjo upornost baterije (ki jo bomo označili z r).

Ker zdaj poznamo napetost (12 V), tok (1,18 A) in zunanjo upornost (10), lahko rešimo naslednjo enačbo:

I⋅(R+r)=V

R+r=VI

r=VI-R

Zamenjava realnih števil za naše spremenljivke:

r=121,18-10≈0,1695Ω

Oglejte si videoposnetek o osnovni električni energiji in njenih elementih

Potencialna razlika na sponkah baterije je 12 voltov, če je priključena na zunanjo upornost 20 ohmov, in 13,5 volta, če je priključena na zunanjo upornost 45 ohmov. Kolikšna sta emf in notranja upornost baterije?

Naj bo E EMF baterije in R notranja upornost baterije, potem je za 20 ohmov tok 12/20= 0,6A in za 45 ohmov tok 13,5/45= 0,3A, torej prvi pogoj 0,6R+12=E in drugi pogoj 0,3R+13,5=E, torej rešimo R= 5 ohmov in E= 15v.

E=15 V

r=5 Ohm

Tukaj je opisano, kako lahko to storite:

Določite tok za vsak tokokrog,

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

Za vsako vezje napišite enačbo z enačbo U=E-I*r. Nastali bosta dve enačbi in dve spremenljivki.

Izračunajte E.

Če želite ugotoviti r, vstavite rešeno vrednost za E nazaj v obe enačbi.

Fizika se ukvarja z električnimi vezji

Pri toku 1,5 A je PD baterije 10 V, pri toku 2,5 A pa 8 V. Kakšna je notranja upornost baterije?

V skladu z opisom problema,

Vbat - Ix Ri = Pd

in predpostavlja se, da je

10 = Vbat - 1,5*Ri (enačba 1)

in .

8 = Vbat - 2,5*Ri (enačba 2)

Imamo dve linearni algebrski enačbi prvega reda z dvema neznankama, ki ju lahko preprosto rešimo s substitucijo. Enačbo 1 preuredimo in dobimo

Vbat = 10 pomnoženo z 1,5*Ri

in ga vstavimo v enačbo 2 ter dobimo

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

Zato

8 + (1.5-2.5) = 10

Da bi določili Ri,

-2 je enako -Ri

zato je Ri = 2 ohma

Oglejte si videoposnetek o tem, kako ugotoviti notranjo upornost in emf celice

Kakšna je razlika med vati in volti?

Volt je enota potencialne energije Pove, koliko energije lahko zagotovi enota toka. medtem ko je amper enota za merjenje električnega toka. Pove nam, koliko elektronov steče na sekundo.

Watt je enota moči, ki pove, koliko energije se porabi v časovni enoti. En vat je količina energije, ki jo zagotavlja enonapetostno napajanje pri toku enega ampera: 1 V 1 A je enako 1 W.

Količino porabljene energije izračunate tako, da pomnožite vat s časom. Kilovatna ura (kWh) je standardna enota energije, ki je 1000-krat večja od količine energije, porabljene pri enourni uporabi enega vata energije.

Mislim, da ste dobro seznanjeni z vati in volti ter njunimi razlikami.

Tukaj je tabela s standardnimi električnimi merskimi enotami in njihovimi simboli.

Standardne mednarodne enote za merjenje vrednosti električnega toka

Končne misli

Notranji upor je upor pretoku električnega toka, ki poteka skozi celice in baterije. Zaradi tega upora nastaja tudi toplota. Različni parametri električnega toka nam pomagajo pri iskanju drugih neznanih parametrov.

Različni praktični problemi nas vodijo k boljšemu razumevanju teh parametrov. Že prej smo obravnavali različne probleme, ki so nam pomagali najti elektromotorične sile (emf), notranjo upornost in tudi tok.

Fizika ni le razumevanje, temveč tudi znanost o fizikalnih parametrih našega vsakdanjega življenja. Vključuje tudi tok, prevodnost in različne fizikalne zakone.

Vse, kar morate vedeti, je, da vadite te naloge in si zapomnite formule, da se boste lahko spopadli z izpiti in vsemi številčnimi težavami, s katerimi se srečujete v življenju.