La nécessité d’introduire le terme peut être illustrée par l’exemple suivant. Comparons deux sources chimiques courant continu avec la même tension :

• Batterie de voiture au plomb d'une tension de 12 volts et d'une capacité de 55 Ah
• Huit piles AA connectées en série. La tension totale d'une telle batterie est également de 12 volts, la capacité est beaucoup plus petite - environ 1 Ah

Malgré la même tension, ces sources diffèrent considérablement lorsqu'elles fonctionnent à la même charge. Ainsi, une batterie de voiture est capable de fournir un courant important à la charge (le moteur de la voiture démarre à partir de la batterie, tandis que le démarreur consomme un courant de 250 ampères), mais le démarreur ne tourne pas du tout à partir d'une chaîne de batteries. La capacité relativement faible des batteries n'en est pas la raison : un ampère-heure dans les batteries suffirait à faire tourner le démarreur pendant 14 secondes (à un courant de 250 ampères).

Ainsi, pour les réseaux à deux bornes contenant des sources (c'est-à-dire des générateurs de tension et des générateurs de courant), il faut parler spécifiquement de interne résistance (ou impédance). Si le réseau à deux terminaux ne contient pas de sources, alors « interne résistance" pour un tel réseau à deux bornes signifie la même chose que Juste"résistance".

Termes connexes

Si dans un système quelconque il est possible de distinguer une entrée et/ou une sortie, alors les termes suivants sont souvent utilisés :

Principes physiques

Malgré le fait que dans le circuit équivalent, la résistance interne est présentée comme un élément passif (et une résistance active, c'est-à-dire qu'une résistance y est nécessairement présente), la résistance interne n'est concentrée dans aucun élément. Réseau à deux terminaux uniquement en externe se comporte comme s'il avait une impédance interne concentrée et un générateur de tension. En réalité, la résistance interne est une manifestation externe d’un ensemble d’effets physiques :

• Si dans un réseau à deux terminaux il n'y a que source d'énergie sans aucun circuit électrique (par exemple une cellule galvanique), alors la résistance interne est presque purement active (sauf si l'on parle de très hautes fréquences), cela est dû à des effets physiques qui ne permettent pas à la puissance délivrée par cette source d'atteindre le charge pour dépasser une certaine limite. L'exemple le plus simple d'un tel effet est la résistance non nulle des conducteurs. circuit électrique. Mais, en règle générale, la plus grande contribution à la limitation de puissance vient des effets non électrique nature. Ainsi, par exemple, en puissance, il peut être limité par la zone de contact des substances participant à la réaction, dans un générateur de centrale hydroélectrique - par une pression d'eau limitée, etc.
• Dans le cas d'un réseau à deux terminaux contenant à l'intérieur schéma électrique , la résistance interne est « dispersée » dans les éléments du circuit (en plus des mécanismes listés ci-dessus dans la source).

Cela implique également certaines caractéristiques de résistance interne :

L'influence de la résistance interne sur les propriétés d'un réseau à deux bornes

L'effet de la résistance interne fait partie intégrante de tout réseau actif à deux bornes. Le principal résultat de la présence d’une résistance interne est la limitation Puissance électrique, qui peut être obtenu dans une charge alimentée par ce réseau à deux bornes.

Soit un réseau à deux terminaux, qui peut être décrit par le circuit équivalent ci-dessus. Le réseau à deux terminaux comporte deux paramètres inconnus qu'il convient de trouver :

• Générateur de tension EMF U
• Résistance interne r

En général, pour déterminer deux inconnues, il faut effectuer deux mesures : mesurer la tension à la sortie du réseau à deux bornes (c'est-à-dire la différence de potentiel U sortie = φ 2 − φ 1) à deux courants de charge différents. Ensuite, les paramètres inconnus peuvent être trouvés à partir du système d’équations :

(Tension)

Où U out1 Je 1, Uout2- tension de sortie au courant Je 2. En résolvant le système d'équations, on trouve les inconnues inconnues :

Généralement, plus de techniques simples: la tension est en mode à vide et le courant est en mode court-circuit du réseau à deux bornes. Dans ce cas, system() s'écrit comme suit :

Où U oc- tension de sortie en mode veille (eng. circuit ouvert), c'est-à-dire à courant de charge nul ; Icc- courant de charge en mode court-circuit(Anglais) court-circuit), c'est-à-dire sous une charge avec une résistance nulle. Il est pris en compte ici que le courant de sortie en mode sans charge et la tension de sortie en mode court-circuit sont nuls. Des dernières équations on obtient immédiatement :

(Résistance interne)

La mesure

Concept la mesure applicable à l'appareil réel (mais pas au circuit). La mesure directe avec un ohmmètre est impossible, puisqu'il est impossible de connecter les sondes de l'appareil aux bornes de la résistance interne. Par conséquent, une mesure indirecte est nécessaire, ce qui n'est pas fondamentalement différent du calcul - des tensions aux bornes de la charge sont également requises à deux valeurs de courant différentes. Cependant, il n'est pas toujours possible d'utiliser la formule simplifiée (2), car tous les réseaux réels à deux bornes ne permettent pas un fonctionnement en mode court-circuit.

Parfois, la méthode de mesure simple suivante est utilisée, qui ne nécessite pas de calculs :

• La tension en circuit ouvert est mesurée
• Une résistance variable est connectée en tant que charge et sa résistance est sélectionnée de manière à ce que la tension à ses bornes soit la moitié de la tension en circuit ouvert.

Après les procédures décrites, la résistance de la résistance de charge doit être mesurée avec un ohmmètre - elle sera égale à la résistance interne du réseau à deux bornes.

Quelle que soit la méthode de mesure utilisée, il faut se méfier de la surcharge du circuit à deux bornes avec un courant excessif, c'est-à-dire que le courant ne doit pas dépasser le maximum valeurs admissibles pour ce réseau à deux terminaux.

Résistance interne réactive

Si le circuit équivalent d'un réseau à deux bornes contient des éléments réactifs - condensateurs et/ou inductances, alors calcul La résistance interne réactive est réalisée de la même manière que la résistance active, mais au lieu des résistances, les impédances complexes des éléments inclus dans le circuit sont prises, et au lieu des tensions et des courants, leurs amplitudes complexes sont prises, c'est-à-dire la le calcul est effectué par la méthode des amplitudes complexes.

La mesure la réactance a quelques caractéristiques particulières car il s'agit d'une fonction à valeurs complexes plutôt que d'une valeur scalaire :

• Vous pouvez rechercher différents paramètres d'une valeur complexe : module, argument, uniquement la partie réelle ou imaginaire, ainsi que l'intégralité du nombre complexe. En conséquence, la technique de mesure dépendra de ce que l’on souhaite obtenir.
• L'un des paramètres répertoriés dépend de la fréquence. Théoriquement, pour obtenir par mesure informations complètes concernant la résistance réactive interne, il faut supprimer dépendance en fréquence, c'est-à-dire effectuer des mesures à tout le monde fréquences que la source d'un réseau à deux terminaux donné peut générer.

Application

Dans la plupart des cas, nous ne devrions pas en parler application résistance interne, et environ comptabilité son influence négative, puisque la résistance interne est plutôt un effet négatif. Cependant, dans certains systèmes, une résistance interne nominale est indispensable.

Simplification des circuits équivalents

La représentation d'un réseau à deux bornes comme une combinaison d'un générateur de tension et d'une résistance interne est le circuit équivalent le plus simple et le plus fréquemment utilisé d'un réseau à deux bornes.

Correspondance source-charge

Faire correspondre la source et la charge est le choix du rapport entre la résistance de charge et la résistance interne de la source afin d'obtenir les propriétés spécifiées du système résultant (en règle générale, ils essaient d'atteindre la valeur maximale de n'importe quel paramètre pour un source donnée). Les types de correspondance les plus couramment utilisés sont :

L'adaptation du courant et de la puissance doit être utilisée avec prudence car il existe un risque de surcharge de la source.

Réduction haute tension

Parfois, une grande résistance est artificiellement ajoutée à la source (elle est ajoutée à la résistance interne de la source) afin de réduire considérablement la tension reçue de celle-ci. Cependant, l'ajout d'une résistance comme résistance supplémentaire (appelée résistance d'extinction) conduit à lui attribuer une puissance inutile. Pour éviter de gaspiller de l'énergie, les systèmes AC utilisent des impédances d'amortissement réactives, le plus souvent des condensateurs. C’est ainsi que sont construites les alimentations à condensateur. De même, en utilisant une prise capacitive d’une ligne électrique à haute tension, vous pouvez obtenir de petites tensions pour alimenter n’importe quel appareil autonome.

Minimiser le bruit

Une fois amplifié signaux faibles Le problème se pose souvent de minimiser le bruit introduit par l'amplificateur dans le signal. A cet effet spécial amplificateurs à faible bruit cependant, ils sont conçus de telle manière que le facteur de bruit le plus faible n'est atteint que dans une certaine plage de l'impédance de sortie de la source de signal. Par exemple, un amplificateur à faible bruit fournit un bruit minimal uniquement sur la plage d'impédance de sortie source de 1 kΩ à 10 kΩ ; si la source du signal a une impédance de sortie inférieure (par exemple, un microphone avec une impédance de sortie de 30 Ohms), alors un transformateur élévateur doit être utilisé entre la source et l'amplificateur, ce qui augmentera l'impédance de sortie (ainsi que la tension du signal) à la valeur requise.

Restrictions

Le concept de résistance interne est introduit via un circuit équivalent, de sorte que les mêmes restrictions s'appliquent que pour l'applicabilité des circuits équivalents.

Exemples

Les valeurs de résistance interne sont relatives : ce qui est considéré comme petit, par exemple pour une cellule galvanique, est très grand pour batterie puissante. Vous trouverez ci-dessous des exemples de réseaux à deux bornes et les valeurs de leur résistance interne r. Cas triviaux de réseaux à deux terminaux aucune source sont spécifiquement indiqués.

Faible résistance interne

Haute résistance interne

Résistance interne négative

Il existe des réseaux à deux bornes dont la résistance interne a négatif signification. En temps normal actif résistance, une dissipation d'énergie se produit, dans réactif En résistance, l’énergie est stockée puis restituée à la source. La particularité de la résistance négative est qu’elle est elle-même une source d’énergie. Par conséquent, la résistance négative ne se produit pas sous sa forme pure ; elle peut seulement être simulée circuit électrique, qui contient nécessairement une source d'énergie. Une résistance interne négative peut être obtenue dans les circuits en utilisant :

• éléments à résistance différentielle négative, tels que les diodes tunnel

Les systèmes à résistance négative sont potentiellement instables et peuvent donc être utilisés pour construire des auto-oscillateurs.

voir également

Liens

Littérature

• Zernov N.V., Karpov V.G. Théorie des circuits d'ingénierie radio. - M.-L. : Energie, 1965. - 892 p.
• Jones M.H. Electronique - cours pratique. - M. : Tekhnosphère, 2006. - 512 p. ISBN5-94836-086-5

Remarques

Fondation Wikimédia. 2010.

• Dictionnaire explicatif terminologique polytechnique
• 
  

8.5. Effet thermique du courant

8.5.1. Alimentation de la source actuelle

Puissance totale de la source de courant :

P total = P utile + P pertes,

où P utile - puissance utile, P utile = I 2 R ; Pertes P - pertes de puissance, pertes P = I 2 r ; I - intensité du courant dans le circuit ; R - résistance de charge (circuit externe) ; r est la résistance interne de la source de courant.

La puissance totale peut être calculée à l’aide de l’une des trois formules suivantes :

P plein = I 2 (R + r), P plein = ℰ 2 R + r, P plein = I ℰ,

où ℰ est la force électromotrice (FEM) de la source de courant.

Puissance nette- c'est la puissance qui est libérée dans le circuit externe, c'est à dire sur une charge (résistance) et peut être utilisé à certaines fins.

La puissance nette peut être calculée à l’aide de l’une des trois formules suivantes :

P utile = I 2 R, P utile = U 2 R, P utile = UI,

où I est l'intensité du courant dans le circuit ; U est la tension aux bornes (pinces) de la source de courant ; R - résistance de charge (circuit externe).

La perte de puissance est la puissance libérée dans la source de courant, c'est-à-dire dans le circuit interne, et est dépensé pour des processus se déroulant dans la source elle-même ; La perte de puissance ne peut pas être utilisée à d’autres fins.

La perte de puissance est généralement calculée à l'aide de la formule

P pertes = I 2 r,

où I est l'intensité du courant dans le circuit ; r est la résistance interne de la source de courant.

Lors d'un court-circuit, la puissance utile passe à zéro

P utile = 0,

puisqu'il n'y a pas de résistance de charge en cas de court-circuit : R = 0.

La puissance totale lors d'un court-circuit de la source coïncide avec la puissance perdue et est calculée par la formule

P plein = ℰ 2 r,

où ℰ est la force électromotrice (FEM) de la source de courant ; r est la résistance interne de la source de courant.

Le pouvoir utile a valeur maximum dans le cas où la résistance de charge R est égale à la résistance interne r de la source de courant :

R = r.

Puissance utile maximale :

P max utile = 0,5 P plein,

où Ptot est la puissance totale de la source de courant ; P plein = ℰ 2 / 2 r.

Formule explicite de calcul puissance utile maximale comme suit:

P max utile = ℰ 2 4 r .

Pour simplifier les calculs, il est utile de retenir deux points :

• si avec deux résistances de charge R 1 et R 2 la même puissance utile est libérée dans le circuit, alors résistance interne la source de courant r est liée aux résistances indiquées par la formule

r = R1R2 ;

• si la puissance utile maximale est libérée dans le circuit, alors l'intensité du courant I * dans le circuit est la moitié de l'intensité du courant de court-circuit i :

Je * = je 2 .

Exemple 15. Lorsqu'elle est court-circuitée à une résistance de 5,0 Ohms, une batterie de cellules produit un courant de 2,0 A. Le courant de court-circuit de la batterie est de 12 A. Calculez la puissance utile maximale de la batterie.

Solution . Analysons l'état du problème.

1. Lorsqu'une batterie est connectée à une résistance R 1 = 5,0 Ohm, un courant d'intensité I 1 = 2,0 A circule dans le circuit, comme le montre la Fig. a, déterminé par la loi d’Ohm pour le circuit complet :

je 1 = ℰ R 1 + r,

où ℰ - Source CEM actuel; r est la résistance interne de la source de courant.

2. Lorsque la batterie est court-circuitée, un courant de court-circuit circule dans le circuit, comme le montre la Fig. b. Le courant de court-circuit est déterminé par la formule

où je est le courant de court-circuit, je = 12 A.

3. Lorsqu'une batterie est connectée à une résistance R 2 = r, un courant de force I 2 circule dans le circuit, comme le montre la Fig. en , déterminé par la loi d'Ohm pour le circuit complet :

Je 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r ;

dans ce cas, la puissance utile maximale est libérée dans le circuit :

P max utile = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

Ainsi, pour calculer la puissance utile maximale, il est nécessaire de déterminer la résistance interne de la source de courant r et l'intensité du courant I 2.

Afin de trouver l'intensité du courant I 2, on écrit le système d'équations :

je = ℰ r , je 2 = ℰ 2 r )

et divisez les équations :

je je 2 = 2 .

Cela implique:

Je 2 = je 2 = 12 2 = 6,0 A.

Afin de trouver la résistance interne de la source r, on écrit le système d'équations :

Je 1 = ℰ R 1 + r, je = ℰ r)

et divisez les équations :

je 1 je = r R 1 + r .

Cela implique:

r = Je 1 R 1 je - Je 1 = 2,0 ⋅ 5,0 12 - 2,0 = 1,0 Ohm.

Calculons la puissance utile maximale :

P max utile = I 2 2 r = 6,0 2 ⋅ 1,0 = 36 W.

Ainsi, la puissance maximale utilisable de la batterie est de 36 W.

Essayons de résoudre ce problème sur exemple spécifique. Force électromotrice La source d'alimentation est de 4,5 V. Une charge y était connectée et un courant égal à 0,26 A la traversait. La tension est alors devenue égale à 3,7 V. Tout d'abord, imaginez qu'un circuit série provenant d'une source idéale soit caché à l'intérieur du tension source de 4,5 V dont la résistance interne est nulle, ainsi qu'une résistance dont il faut trouver la valeur. Il est clair qu'en réalité ce n'est pas le cas, mais pour les calculs l'analogie est tout à fait appropriée.

Étape 2

N'oubliez pas que la lettre U désigne uniquement la tension sous charge. Pour désigner la force électromotrice, une autre lettre est réservée - E. Il est impossible de la mesurer avec une précision absolue, car vous aurez besoin d'un voltmètre avec une résistance d'entrée infinie. Même avec un voltmètre électrostatique (électromètre), c'est énorme, mais pas infini. Mais c’est une chose d’être absolument précis et une autre d’avoir une précision acceptable dans la pratique. La seconde est tout à fait réalisable : il suffit que la résistance interne de la source soit négligeable par rapport à la résistance interne du voltmètre. En attendant, calculons la différence entre la FEM de la source et sa tension sous une charge consommant un courant de 260 mA. EU = 4,5-3,7 = 0,8. Ce sera la chute de tension aux bornes de cette « résistance virtuelle ».

Étape 3

Eh bien, tout est simple, car la loi d’Ohm classique entre en jeu. Nous rappelons que le courant traversant la charge et la « résistance virtuelle » est le même, car ils sont connectés en série. La chute de tension aux bornes de cette dernière (0,8 V) est divisée par le courant (0,26 A) et on obtient 3,08 Ohms. Voici la réponse ! Vous pouvez également calculer la quantité de puissance dissipée au niveau de la charge et la quantité inutile à la source. Dissipation en charge : 3,7*0,26=0,962 W. A la source : 0,8*0,26=0,208 W. Calculez vous-même le rapport en pourcentage entre eux. Mais ce n’est pas le seul type de problème pour trouver la résistance interne d’une source. Il existe également ceux dans lesquels la résistance de charge est indiquée au lieu de l'intensité du courant, et le reste des données initiales est le même. Ensuite, vous devez d’abord faire un calcul supplémentaire. La tension sous charge (pas EMF !) indiquée dans la condition est divisée par la résistance de charge. Et vous obtenez l'intensité du courant dans le circuit. Après quoi, comme disent les physiciens, « le problème se réduit au précédent » ! Essayez de créer un tel problème et résolvez-le.

Disons qu'il existe un simple circuit électrique fermé qui comprend une source de courant, par exemple un générateur, une cellule galvanique ou une batterie, et une résistance avec une résistance R. Puisque le courant dans le circuit n'est interrompu nulle part, il circule à l'intérieur de la source.

Dans une telle situation, nous pouvons dire que toute source possède une résistance interne qui empêche la circulation du courant. Cette résistance interne caractérise la source de courant et est désignée par la lettre r. Pour une batterie, la résistance interne est la résistance de la solution électrolytique et des électrodes ; pour un générateur, c'est la résistance des enroulements du stator, etc.

Ainsi, la source de courant est caractérisée à la fois par l'ampleur de la FEM et par la valeur de sa propre résistance interne r - ces deux caractéristiques indiquent la qualité de la source.

Les générateurs électrostatiques à haute tension (comme le générateur Van de Graaff ou le générateur Wimshurst), par exemple, se distinguent par une énorme CEM mesurée en millions de volts, tandis que leur résistance interne est mesurée en centaines de mégaohms, c'est pourquoi ils ne conviennent pas. pour produire des courants importants.

Les éléments galvaniques (comme une batterie), au contraire, ont une FEM de l'ordre de 1 volt, bien que leur résistance interne soit de l'ordre des fractions ou, au maximum, des dizaines d'ohms, et donc des courants d'unités et de dizaines de les ampères peuvent être obtenus à partir d’éléments galvaniques.

Ce diagramme montre une source réelle avec une charge attachée. Sa résistance interne, ainsi que la résistance de charge, sont indiquées ici. Selon, le courant dans ce circuit sera égal à :

Puisque la section du circuit externe est homogène, la tension aux bornes de la charge peut être trouvée à partir de la loi d’Ohm :

En exprimant la résistance de charge à partir de la première équation et en substituant sa valeur dans la deuxième équation, nous obtenons la dépendance de la tension de charge sur le courant dans un circuit fermé :

Dans une boucle fermée, la FEM est égale à la somme des chutes de tension aux bornes des éléments du circuit externe et de la résistance interne de la source elle-même. La dépendance de la tension de charge sur le courant de charge est idéalement linéaire.

Le graphique le montre, mais les données expérimentales sur une résistance réelle (croix près du graphique) diffèrent toujours de l'idéal :

Les expériences et la logique montrent qu'à courant de charge nul, la tension sur le circuit externe est égale à la force électromotrice de la source, et à tension de charge nulle, le courant dans le circuit est égal à . Cette propriété circuits réels aide à trouver expérimentalement la force électromotrice et la résistance interne des sources réelles.

Détermination expérimentale de la résistance interne

Pour déterminer expérimentalement ces caractéristiques, tracez la dépendance de la tension de charge sur la valeur du courant, puis extrapolez-la à l'intersection avec les axes.

Au point d'intersection du graphique avec l'axe de la tension se trouve la valeur de la force électromotrice de la source, et au point d'intersection avec l'axe du courant se trouve la valeur du courant de court-circuit. En conséquence, la résistance interne est trouvée par la formule :

La puissance utile développée par la source est restituée à la charge. La dépendance de cette puissance sur la résistance de charge est représentée sur la figure. Cette courbe part de l'intersection des axes de coordonnées au point zéro, puis augmente jusqu'à la valeur de puissance maximale, après quoi elle descend à zéro lorsque la résistance de charge est égale à l'infini.

Pour trouver la résistance de charge maximale à laquelle la puissance maximale se développera théoriquement à cette source, la dérivée de la formule de puissance par rapport à R est prise et fixée à zéro. La puissance maximale se développera lorsque la résistance du circuit externe est égale à la résistance interne de la source :

Cette disposition concernant la puissance maximale à R = r nous permet de trouver expérimentalement la résistance interne de la source en traçant la dépendance de la puissance libérée sur la charge sur la valeur de la résistance de charge. Après avoir trouvé la résistance de charge réelle et non théorique qui fournit une puissance maximale, la résistance interne réelle de l'alimentation est déterminée.

L'efficacité d'une source de courant montre le rapport entre la puissance maximale libérée par la charge et pleine puissance, qui dans ce moment développe

Une source est un dispositif qui convertit l’énergie mécanique, chimique, thermique et certaines autres formes d’énergie en énergie électrique. En d’autres termes, la source est un élément actif du réseau destiné à produire de l’électricité. Divers types Les sources disponibles dans le réseau électrique sont des sources de tension et des sources de courant. Ces deux concepts en électronique sont différents l’un de l’autre.

Source de tension constante

Une source de tension est un appareil à deux pôles ; sa tension est constante à tout moment et le courant qui le traverse n’a aucun effet. Une telle source sera idéale, ayant une résistance interne nulle. Dans des conditions pratiques, cela ne peut pas être obtenu.

Un excès d’électrons s’accumule au pôle négatif de la source de tension et un déficit d’électrons au pôle positif. Les états des pôles sont maintenus par des processus au sein de la source.

Batteries

Les batteries stockent l’énergie chimique en interne et sont capables de la convertir en énergie électrique. Les batteries ne peuvent pas être rechargées, ce qui constitue leur inconvénient.

Batteries

Les piles rechargeables sont des piles rechargeables. Lors du chargement Énergie électrique est stocké en interne sous forme de produit chimique. Lors du déchargement, le processus chimique se produit dans la direction opposée et de l'énergie électrique est libérée.

Exemples:

1. Cellule de batterie au plomb. Il est composé d'électrodes de plomb et de liquide électrolytique sous forme d'acide sulfurique dilué avec de l'eau distillée. Tension par cellule - environ 2 V. V batteries de voiture six cellules sont généralement connectées en circuit en série, aux bornes de sortie la tension résultante est de 12 V ;

1. Piles nickel-cadmium, tension des cellules – 1,2 V.

Important! Pour les petits courants, les piles et les accumulateurs peuvent être considérés comme une bonne approximation des sources de tension idéales.

Source de tension alternative

L'électricité est produite dans les centrales électriques à l'aide de générateurs et, après régulation de la tension, est transmise au consommateur. Tension alternative réseau domestique 220 V dans diverses alimentations appareils électroniques facilement converti en une valeur inférieure lors de l’utilisation de transformateurs.

Source actuelle

Par analogie, tout comme une source de tension idéale crée une tension constante à la sortie, la tâche d'une source de courant est de produire une valeur de courant constante, contrôlant automatiquement la tension requise. Des exemples sont les transformateurs de courant (enroulement secondaire), les photocellules, les courants de collecteur de transistors.

Calcul de la résistance interne de la source de tension

Les vraies sources de tension ont les leurs résistance électrique, que l’on appelle « résistance interne ». La charge connectée aux bornes source est désignée comme « résistance externe » - R.

Une batterie de batteries génère des CEM :

ε = E/Q, où :

• E – énergie (J);
• Q – charge (C).

La force électromotrice totale d'une cellule de batterie est sa tension en circuit ouvert lorsqu'il n'y a pas de charge. Il peut être vérifié avec une bonne précision à l'aide d'un multimètre numérique. La différence de potentiel mesurée aux bornes de sortie de la batterie lorsqu'elle est connectée à une résistance de charge sera inférieure à sa tension lorsque le circuit est ouvert, en raison du flux de courant à travers la charge externe et à travers la résistance interne de la source, cela conduit à la dissipation d'énergie sous forme de rayonnement thermique.

La résistance interne d’une batterie chimique est comprise entre une fraction d’ohm et quelques ohms et est principalement due à la résistance des matériaux électrolytiques utilisés dans la fabrication de la batterie.

Si une résistance de résistance R est connectée à une batterie, le courant dans le circuit est I = ε/(R + r).

La résistance interne n'est pas une valeur constante. Elle dépend du type de batterie (alcaline, plomb-acide, etc.) et change en fonction de la valeur de charge, de la température et de la durée d'utilisation de la batterie. Par exemple, avec les piles jetables, la résistance interne augmente lors de l'utilisation, et la tension chute donc jusqu'à atteindre un état impropre à une utilisation ultérieure.

Si la force électromotrice de la source est une quantité prédéterminée, la résistance interne de la source est déterminée en mesurant le courant circulant à travers la résistance de charge.

1. Étant donné que les résistances interne et externe du circuit approximatif sont connectées en série, vous pouvez utiliser les lois d'Ohm et de Kirchhoff pour appliquer la formule :

1. De cette expression r = ε/I - R.

Exemple. Une batterie avec une force électromotrice connue ε = 1,5 V est connectée en série avec une ampoule. La chute de tension aux bornes de l'ampoule est de 1,2 V. Par conséquent, la résistance interne de l'élément crée une chute de tension : 1,5 - 1,2 = 0,3 V. La résistance des fils du circuit est considérée comme négligeable, la résistance de la lampe n'est pas connu. Courant mesuré traversant le circuit : I = 0,3 A. Il est nécessaire de déterminer la résistance interne de la batterie.

1. Selon la loi d'Ohm, la résistance de l'ampoule est R = U/I = 1,2/0,3 = 4 Ohms ;
2. Maintenant, selon la formule de calcul de la résistance interne, r = ε/I - R = 1,5/0,3 - 4 = 1 Ohm.

En cas de court-circuit, la résistance externe tombe presque à zéro. Le courant ne peut être limité que par la faible résistance de la source. Le courant généré dans une telle situation est si fort que la source de tension peut être endommagée par les effets thermiques du courant et qu'il existe un risque d'incendie. Le risque d'incendie est évité en installant des fusibles, par exemple dans les circuits des batteries des voitures.

La résistance interne d'une source de tension est un facteur important lorsqu'il s'agit de décider comment transmettre le plus puissance effective appareil électrique connecté.

Important! Vitesse maximale la perte de puissance se produit lorsque la résistance interne de la source est égale à la résistance de la charge.

Cependant, dans cette condition, en rappelant la formule P = I² x R, une quantité identique d'énergie est transférée à la charge et dissipée dans la source elle-même, et son rendement n'est que de 50 %.

Les exigences de charge doivent être soigneusement étudiées pour décider meilleure utilisation source. Par exemple, une batterie de voiture au plomb doit fournir courants élevésà une tension relativement basse de 12 V. Sa faible résistance interne lui permet de le faire.

Dans certains cas, les alimentations haute tension doit avoir une résistance interne extrêmement élevée pour limiter le courant de court-circuit.

Caractéristiques de la résistance interne de la source de courant

Une source de courant idéale a une résistance infinie, mais pour les sources authentiques, on peut imaginer une version approximative. Le circuit électrique équivalent est une résistance connectée à la source en parallèle et une résistance externe.

Le courant délivré par la source de courant est réparti comme suit : une partie du courant traverse la résistance interne la plus élevée et traverse faible résistance charges.

Le courant de sortie sera la somme des courants dans la résistance interne et la charge Io = In + Iin.

Il s'avère:

In = Iо - Iin = Iо - Un/r.

Cette relation montre que plus la résistance interne de la source de courant augmente, plus le courant qui la traverse diminue et la résistance de charge reçoit la majeure partie du courant. Fait intéressant, la tension n’affectera pas la valeur actuelle.

Tension de sortie source réelle :

Uout = I x (R x r)/(R +r) = I x R/(1 + R/r). Notez cet article :