Acasă
Alimentare cu apă rece
Depinde de puterea utilă și. Toata puterea

Depinde de puterea utilă și. Toata puterea

Atunci când conectați aparatele electrice la rețea, de obicei contează doar puterea și eficiența aparatului în sine. Dar atunci când utilizați o sursă de curent într-un circuit închis, puterea utilă pe care o produce este importantă. Sursa poate fi un generator, baterie, baterie sau elemente ale unei centrale solare. Pentru calcule, acest lucru este de o importanță fundamentală.

Parametrii sursei de alimentare

La conectarea aparatelor electrice la sursa de alimentare și crearea unui circuit închis, pe lângă energia P consumată de sarcină, se iau în considerare următorii parametri:

  • Rob. (puterea completă a sursei de curent) alocată în toate secțiunile circuitului;
  • EMF - tensiune generată de baterie;
  • P (putere netă) consumată de toate secțiunile rețelei, cu excepția sursei de curent;
  • Ro (pierdere de putere) cheltuită în interiorul bateriei sau al generatorului;
  • rezistența internă a bateriei;
  • Eficiența sursei de alimentare.

Atenţie! Nu confundați sursa și eficiența încărcării. Dacă raportul bateriei într-un aparat electric este mare, acesta poate fi scăzut din cauza pierderilor în fire sau a dispozitivului în sine și invers.

Mai multe despre asta.

Energia totală a circuitului

Când un curent electric trece printr-un circuit, se eliberează căldură sau se lucrează. Bateria sau alternatorul nu fac excepție. Energia eliberată pe toate elementele, inclusiv firele, se numește totală. Se calculează prin formula Rob.=Po.+Rpol., unde:

  • Rob. - toata puterea;
  • Ro. – pierderi interne;
  • Rpol. - putere utilă.

Atenţie! Conceptul de putere aparentă este utilizat nu numai în calculele unui circuit complet, ci și în calculele motoarelor electrice și a altor dispozitive care consumă energie reactivă împreună cu energia activă.

EMF, sau forța electromotoare, este tensiunea generată de o sursă. Poate fi măsurat doar în modul X.X. (miscare inactiv). Când sarcina este conectată și apare curentul, Uo este scăzut din valoarea EMF. – pierderi de tensiune în interiorul dispozitivului de alimentare.

Putere netă

Utila este energia degajata in intregul circuit, cu exceptia sursei de alimentare. Se calculează după formula:

  1. "U" - tensiune la bornele,
  2. „I” este curentul din circuit.

Într-o situație în care rezistența de sarcină este egală cu rezistența sursei de curent, aceasta este maximă și egală cu 50% din total.

Cu o scădere a rezistenței de sarcină, curentul din circuit crește odată cu pierderile interne, iar tensiunea continuă să scadă, iar când ajunge la zero, curentul va fi maxim și limitat doar de Ro. Acesta este modul de scurtcircuit. - scurt circuit. În acest caz, pierderea de energie este egală cu energia totală.

Pe măsură ce rezistența de sarcină crește, curentul și pierderile interne scad, iar tensiunea crește. La atingerea unei valori infinit de mare (ruperea rețelei) și I = 0, tensiunea va fi egală cu EMF. Acesta este modul X..X. - miscare inactiv.

Pierderi în interiorul sursei de alimentare

Bateriile, generatoarele și alte dispozitive au rezistență internă. Când curentul trece prin ele, se eliberează energie. Se calculează prin formula:

unde „Uo” este căderea de tensiune în interiorul dispozitivului sau diferența dintre EMF și tensiunea de ieșire.

Rezistența internă a sursei de alimentare

Pentru a calcula pierderile Ro. trebuie să cunoașteți rezistența internă a dispozitivului. Aceasta este rezistența înfășurărilor generatorului, electrolitul din baterie sau din alte motive. Nu este întotdeauna posibil să o măsurați cu un multimetru. Trebuie să folosim metode indirecte:

  • când dispozitivul este pornit în modul inactiv, se măsoară E (EMF);
  • cu o sarcină conectată, se determină Uout. (tensiune de ieșire) și curent I;
  • se calculează căderea de tensiune în interiorul dispozitivului:
  • rezistența internă se calculează:

Energie utilă P și eficiență

În funcție de sarcinile specifice, este necesară puterea maximă utilă P sau eficiența maximă. Condițiile pentru aceasta nu se potrivesc:

  • P este maxim la R=Ro, în timp ce randamentul = 50%;
  • Eficiență 100% în modul X.X., în timp ce P=0.

Obținerea energiei maxime la ieșirea dispozitivului de putere

Maximul P se realizează cu condiția ca rezistențele R (sarcină) și Ro (sursa de energie electrică) să fie egale. În acest caz, randament = 50%. Acesta este modul „încărcare potrivită”.

În afară de asta, există două opțiuni:

  • Rezistența R scade, curentul din circuit crește, în timp ce pierderile de tensiune Uo și Po din interiorul dispozitivului cresc. În modul scurtcircuit (scurtcircuit) rezistența de sarcină este „0”, I și Po sunt maxime, iar eficiența este de asemenea 0%. Acest mod este periculos pentru baterii și generatoare, deci nu este utilizat. Excepții sunt generatoarele de sudură și bateriile auto, practic învechite, care, atunci când motorul este pornit și demarorul este pornit, funcționează într-un mod apropiat de „K.Z.”;
  • Rezistența la sarcină este mai mare decât cea internă. În acest caz, curentul și puterea de sarcină P cad și, cu o rezistență infinit de mare, sunt egale cu „0”. Acesta este modul H.H. (miscare inactiv). Pierderile interne în modul aproape de rece sunt foarte mici, iar eficiența este aproape de 100%.

În consecință, „P” este maxim atunci când rezistențele interne și externe sunt egale și este minim în alte cazuri datorită pierderilor interne mari în timpul scurtcircuitului și curentului scăzut în modul X.X.

Modul maxim de putere utilă cu o eficiență de 50% este utilizat în electronică la curenți scăzuti. De exemplu, într-un telefon Pout. microfon - 2 miliwați și este important să îl transferați în rețea cât mai mult posibil, sacrificând în același timp eficiența.

Obținerea eficienței maxime

Eficiența maximă este atinsă în modul X.X. din cauza absenţei pierderilor de putere în interiorul sursei de tensiune Po. Odată cu creșterea curentului de sarcină, eficiența scade liniar în modul de scurtcircuit. este egal cu „0”. Modul de eficiență maximă este utilizat la generatoarele de centrale electrice în care sarcina adaptată, Po util maxim și randamentul de 50% nu sunt aplicabile din cauza pierderilor mari care constituie jumătate din energia totală.

Eficiență de încărcare

Eficiența aparatelor electrice nu depinde de baterie și nu ajunge niciodată la 100%. Excepție fac aparatele de aer condiționat și frigiderele care funcționează pe principiul unei pompe de căldură: un radiator este răcit prin încălzirea celuilalt. Dacă acest punct nu este luat în considerare, atunci eficiența este mai mare de 100%.

Energia este cheltuită nu numai pentru efectuarea de lucrări utile, ci și pentru încălzirea firelor, frecare și alte tipuri de pierderi. În lămpi, pe lângă eficiența lămpii în sine, trebuie acordată atenție designului reflectorului, în încălzitoarele de aer - eficienței încălzirii camerei și în motoarele electrice - la cos φ.

Cunoașterea puterii utile a elementului de alimentare este necesară pentru a efectua calcule. Fără aceasta, este imposibil să se obțină eficiența maximă a întregului sistem.

Video

8.5. Efectul termic al curentului

8.5.2. Eficiența sursei de curent

Eficiența sursei de curent( eficiența ) este determinată de cota putere utilă de la puterea maximă a sursei de curent:

unde P este util - puterea utilă a sursei de curent (puterea eliberată în circuitul extern); P plin - puterea maximă a sursei de curent:

P plin = P util + P pierderi,

acestea. puterea totală eliberată în circuitul extern (P util) și în sursa de curent (P pierderi).

Eficiența sursei de curent (COP) este determinată de proporție energie utilă din energia totală generată de sursa de curent:

η = E util E plin ⋅ 100% ,

unde E este util - energia utilă a sursei de curent (energia eliberată în circuitul extern); E plin - energia totală a sursei de curent:

E plin \u003d E util + E pierderi,

acestea. energia totală degajată în circuitul extern (E util) și în sursa de curent (E pierderi).

Energia sursei de curent este legată de puterea sursei de curent prin următoarele formule:

  • energia eliberată în circuitul extern (energie utilă) în timpul t este legată de puterea utilă a sursei P utilă -

E util = P util t ;

  • energie eliberată în sursa curentă(energie de pierdere) în timpul t, este legată de puterea de pierdere a sursei de pierdere P -

E pierdere = P pierdere t ;

  • energia totală generată de sursa de curent în timpul t este legată de puterea totală a sursei P total -

E plin = P plin t.

Eficiența sursei de curent (COP) poate fi determinată:

  • cotă, care este rezistența circuitului extern din rezistența totală a sursei de curent și a sarcinii (circuit extern), -

η = R R + r ⋅ 100% ,

unde R este rezistența circuitului (sarcină) la care este conectată sursa de curent; r este rezistența internă a sursei de curent;

  • share, care este diferenta potentiala la bornele sursei de la forța sa electromotoare, -

η = U ℰ ⋅ 100% ,

unde U este tensiunea la bornele (bornele) sursei de curent; ℰ - EMF al sursei curente.

La putere maxima, eliberat în circuitul extern, eficiența sursei de curent este de 50%:

deoarece în acest caz rezistența de sarcină R este egală cu rezistența internă r a sursei de curent:

η * = R R + r ⋅ 100% = r r + r ⋅ 100% = r 2 r ⋅ 100% = 50% .

Exemplul 16. Când la un anumit circuit este conectată o sursă de curent cu o eficiență de 75%, se eliberează pe acesta o putere egală cu 20 W. Găsiți cantitatea de căldură eliberată în sursa de curent în 10 minute.

Decizia . Să analizăm starea problemei.

Puterea eliberată în circuitul extern este utilă:

P util = 20 W,

unde P este util - puterea utilă a sursei de curent.

Cantitatea de căldură care este eliberată în sursa de curent este legată de pierderea de putere:

Q pierdere = P pierdere t ,

unde P losses - pierderi de putere; t este timpul de funcționare al sursei de curent.

Eficiența sursei raportează puterea utilă și aparentă:

η = P util P plin ⋅ 100% ,

unde P plin este puterea totală a sursei de curent.

Puterea utilă și pierderile de putere se adună la puterea totală a sursei de curent:

P plin = P util + P pierderi.

Ecuațiile scrise formează un sistem de ecuații:

η \u003d P util P plin ⋅ 100%, Q pierderi \u003d P pierderi t, P plin \u003d P util + P pierderi. )

Pentru a găsi valoarea dorită - cantitatea de căldură degajată în sursa Q pierderi - este necesar să se determine puterea de pierdere P pierderile. Înlocuiți a treia ecuație în prima:

η = P util P util + P pierderi ⋅ 100%

și exprimă P pierderi:

P pierdere = 100% − η η P utilizabil

Înlocuim formula rezultată în expresia pentru Q pierderi:

Q pierdere = 100% − η η P util t .

Să calculăm:

Pierdere Q = 100% − 75% 75% ⋅ 20 ⋅ 10 ⋅ 60 = 4,0 ⋅ 10 3 J = 4,0 kJ.

Pentru timpul specificat în starea problemei, în sursă vor fi eliberate 4,0 kJ de căldură.

    putere utilă- — [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. Dicționar rus englez de inginerie electrică și inginerie energetică, Moscova, 1999] putere netă Puterea (a unei mașini, echipamente, unități de alimentare sau alt dispozitiv tehnic) ... ...

    Putere netă- Capacitate utilă - putere (a unei mașini, echipamente, unitate de putere sau alt dispozitiv tehnic) dată de un dispozitiv într-o anumită formă și pentru un anumit scop; este egal cu puterea brută minus costurile... Dicţionar economic şi matematic

    putere utilă- 3.10 putere netă: Puterea efectivă în kilowați, obținută pe un stand de testare pe tija arborelui cotit sau măsurată prin metoda conform GOST R 41.85. Sursă … Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

    putere utilă- naudingoji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, susijusi su tam tikros sistemos, įrenginio, aparato ar įtaiso atliekamu naudingu darbu. atitikmenys: engl. netpower; putere utilă vok. Abgabeleistung, f;… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

    putere utilă- naudingoji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. netpower; putere utilă vok. Abgabeleistung, f; Nutzabgabe, f; Nutzleistung, f rus. putere utilă, f pranc. puissance utile, f … Fizikos terminų žodynas

    Puterea care se poate obține pe arborele motorului; la fel ca puterea efectivă... Marea Enciclopedie Sovietică

    Putere netă- este puterea dată de dispozitiv într-o anumită formă și pentru un anumit scop. ST IEC 50(151) 78... Industria energetică comercială. Dicționar-referință

    putere utilă a pompei- Puterea raportata de pompa catre mediul lichid alimentat si determinata de dependenta unde Q este debitul pompei, m3/s; P presiunea pompei, Pa; QM livrare în masă a pompei, kg/s; LP munca specifica utila a pompei, J/kg; Puterea utilă NP a pompei, W. [GOST… … Manualul Traducătorului Tehnic

    putere utilă (în autovehicule)- puterea netă Puterea, exprimată în kilowați, obținută pe un stand de încercare pe tija arborelui cotit sau echivalentul acestuia și măsurată în conformitate cu metoda de măsurare a puterii specificată în GOST R 41.24. [GOST R 41.49 2003] ... Manualul Traducătorului Tehnic

    putere utilă în wați- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general EN se stinge... Manualul Traducătorului Tehnic

(12.11)

Scurtcircuit este modul de funcționare al circuitului, în care rezistența externă R= 0. Mai mult,

(12.12)

Putere netă R A = 0.

Toata puterea

(12.13)

grafic de dependență R A (eu) este o parabolă ale cărei ramuri sunt îndreptate în jos (Fig. 12.1). Aceeași figură arată dependența eficienței din puterea curentului.

Exemple de rezolvare a problemelor

Sarcina 1. Bateria este formată din n= 5 elemente legate în serie cu E= 1,4 V și rezistență internă r= 0,3 ohmi fiecare. La ce curent este puterea utilă a bateriei egală cu 8 wați? Care este capacitatea maximă utilă a bateriei?

Dat: Decizie

n = 5 Când elementele sunt conectate în serie, curentul din circuit

E= 1,4 V
(1)

R A= 8 W Din formula puterii nete
expres

extern rezistenţă Rși înlocuiți în formula (1)

eu - ?
-?

după transformări, obținem o ecuație pătratică, rezolvând care, găsim valoarea curenților:


DAR; eu 2 = A.

Deci, la curenti eu 1 și eu 2 puterea netă este aceeași. Când se analizează graficul dependenței puterii utile de curent, se poate observa că atunci când eu 1 pierderea de putere este mai mică și eficiența este mai mare.

Puterea utilă este maximă la R = n r; R = 0,3
Ohm.

Răspuns: eu 1 = 2A; eu 2 = A; P amax = mar

Sarcina 2. Puterea utilă eliberată în partea externă a circuitului atinge valoarea maximă de 5 W la o putere de curent de 5 A. Aflați rezistența internă și EMF a sursei de curent.

Dat: Decizie

P amax = 5 W Putere utilă
(1)

eu= 5 A conform legii lui Ohm
(2)

Puterea utilă este maximă la R = r, apoi din

r - ? E- ? formule (1)
0,2 ohmi.

Din formula (2) B.

Răspuns: r= 0,2 ohmi; E= 2 V.

Sarcina 3. De la un generator al cărui EMF este 110V, este necesar să transferați energie pe o distanță de 2,5 km de-a lungul unei linii cu două fire. Consumul de energie este de 10 kW. Găsiți secțiunea transversală minimă a firelor de alimentare din cupru dacă pierderea de putere în rețea nu trebuie să depășească 1%.

Dat: Decizie

E = Rezistenta firului 110V

l= 510 3 m unde - rezistivitatea cuprului; l– lungimea firelor;

R A = 104 W S- secțiune.

 \u003d 1,710 -8 Ohm. m Consumul de energie P A = eu E, puterea pierdută

R etc = 100 wați online P etc = eu 2 R etc, precum și la rase și consumator

S - ? actual la fel, atunci

Unde

Înlocuind valorile numerice, obținem

m 2.

Răspuns: S\u003d 710 -3 m 2.

Sarcina 4. Găsiți rezistența internă a generatorului dacă se știe că puterea eliberată în circuitul extern este aceeași pentru două valori ale rezistenței externe R 1 = 5 ohmi și R 2 = 0,2 ohmi. Găsiți eficiența generatorului în fiecare dintre aceste cazuri.

Dat: Decizie

R 1 = R 2 Putere eliberată în circuitul extern, P A = eu 2 R. Legea lui Ohm

R 1 = 5 ohmi pentru circuit închis
apoi
.

R 2 = 0,2 ohmi Utilizând starea problemei R 1 = R 2, primim

r -?

Transformând egalitatea rezultată, găsim rezistența internă a sursei r:

Ohm.

Eficiența se numește valoare

,

Unde R A este puterea eliberată în circuitul extern; R- toata puterea.

Răspuns: r= 1 ohm; = 83 %;= 17 %.

Sarcina 5. baterie emf E= 16 V, rezistență internă r= 3 ohmi. Găsiți rezistența circuitului extern, dacă se știe că în el este eliberată putere R A= 16 W. Determinați eficiența bateriei.

Dat: Decizie

E= 16 V Putere disipată în partea externă a circuitului R A = eu 2 R.

r = 3 Ohm Găsim puterea curentului conform legii lui Ohm pentru un circuit închis:

R A= 16 W atunci
sau

- ? R- ? Substituim valorile numerice ale mărimilor date în această ecuație pătratică și o rezolvăm în raport cu R:

Ohm; R 2 = 9 ohmi.

Răspuns: R 1 = 1 ohm; R 2 = 9 ohmi;

Sarcina 6. Două becuri sunt conectate în paralel. Rezistența primului bec este de 360 ​​ohmi, rezistența celui de-al doilea este de 240 ohmi. Care bec absoarbe cea mai mare putere? De câte ori?

Dat: Decizie

R 1 \u003d 360 Ohm Puterea eliberată în bec,

R 2 = 240 ohmi P=I 2 R (1)

- ? Cu o conexiune paralelă, becurile vor avea aceeași tensiune, deci este mai bine să comparați puterile transformând formula (1) folosind legea lui Ohm
apoi

Când becurile sunt conectate în paralel, se eliberează mai multă putere într-un bec cu rezistență mai mică.

Răspuns:

Sarcina 7. Doi consumatori cu rezistențe R 1 = 2 ohmi și R 2 \u003d 4 ohmi sunt conectați la rețeaua DC prima dată în paralel și a doua oară în serie. În ce caz se consumă cea mai mare putere din rețea? Luați în considerare cazul când R 1 = R 2 .

Dat: Decizie

R 1 = 2 ohmi Consumul de energie de la rețea

R 2 = 4 ohmi
(1)

- ? Unde R este rezistența totală a consumatorilor; U- tensiunea in retea. Când consumatorii sunt conectați în paralel, rezistența lor totală
iar cu succesive R = R 1 + R 2 .

În primul caz, conform formulei (1), consumul de energie
iar în al doilea
Unde

Astfel, atunci când sarcinile sunt conectate în paralel, se consumă mai multă putere din rețea decât atunci când sunt conectate în serie.

La

Răspuns:

Sarcina 8.. Încălzitorul cazanului este format din patru secțiuni, rezistența fiecărei secțiuni R= 1 ohm. Încălzitorul este alimentat de o baterie reîncărcabilă cu E = 8 V și rezistență internă r= 1 ohm. Cum trebuie conectate elementele de încălzire pentru ca apa din cazan să se încălzească în cel mai scurt timp posibil? Care este puterea totală consumată de baterie și eficiența acesteia?

Dat:

R 1 = 1 ohm

E = 8 V

r= 1 ohm

Decizie

Sursa oferă puterea maximă utilă dacă rezistența externă R egal cu intern r.

Prin urmare, pentru ca apa să se încălzească în cel mai scurt timp posibil, trebuie să porniți secțiunile astfel încât

la R = r. Această condiție este îndeplinită cu o legătură mixtă de secțiuni (Fig. 12.2.a, b).

Puterea consumată de baterie este R = eu E. Conform legii lui Ohm pentru un circuit închis
apoi

Calcula
32W;

Răspuns: R= 32 W; = 50 %.

Problema 9*. Curentul într-un conductor de rezistență R\u003d 12 ohmi scade uniform de la eu 0 = 5 A până la zero în timp = 10 s. Câtă căldură este eliberată în conductor în acest timp?

Dat:

R= 12 ohmi

eu 0 = 5 A

Q - ?

Decizie

Deoarece puterea curentului în conductor se modifică, atunci pentru a calcula cantitatea de căldură prin formula Q = eu 2 R t nu poate fi folosit.

Să luăm diferența dQ = eu 2 R dt, apoi
Datorită uniformității schimbării actuale, putem scrie eu = k t, Unde k- coeficient de proporţionalitate.

Valoarea coeficientului de proporționalitate k afla din conditia ca = curent de 10 s eu 0 = 5 A, eu 0 = k, prin urmare

Înlocuiți valorile numerice:

J.

Răspuns: Q= 1000 J.

8.5. Efectul termic al curentului

8.5.1. Sursa de curent

Puterea totală a sursei de curent:

P plin = P util + P pierderi,

unde P este util - putere utilă, P este util \u003d I 2 R; P pierdere - pierdere de putere, P pierdere = I 2 r ; I - puterea curentului în circuit; R - rezistența la sarcină (circuit extern); r este rezistența internă a sursei de curent.

Puterea aparentă poate fi calculată folosind una dintre cele trei formule:

P plin \u003d I 2 (R + r), P plin \u003d ℰ 2 R + r, P plin \u003d I ℰ,

unde ℰ este forța electromotoare (EMF) a sursei de curent.

Putere netă este puterea care este eliberată în circuitul extern, adică pe sarcină (rezistor) și poate fi utilizat într-un anumit scop.

Puterea netă poate fi calculată folosind una dintre cele trei formule:

P util \u003d I 2 R, P util \u003d U 2 R, P util \u003d IU,

unde I este curentul din circuit; U - tensiunea la bornele (bornele) sursei de curent; R - rezistența la sarcină (circuit extern).

Puterea de pierdere este puterea care este eliberată în sursa de curent, adică. în circuitul intern și este cheltuit pentru procesele care au loc în sursa însăși; în alt scop, pierderea de putere nu poate fi utilizată.

Pierderea de putere este de obicei calculată prin formula

P pierdere = I 2 r ,

unde I este curentul din circuit; r este rezistența internă a sursei de curent.

În cazul unui scurtcircuit, puterea utilă ajunge la zero

P util = 0,

deoarece nu există rezistență de sarcină în cazul unui scurtcircuit: R = 0.

Puterea aparentă în cazul unui scurtcircuit al sursei coincide cu pierderile de putere și se calculează prin formula

P plin \u003d ℰ 2 r,

unde ℰ este forța electromotoare (EMF) a sursei de curent; r este rezistența internă a sursei de curent.

Puterea netă are valoare maximăîn cazul în care rezistența de sarcină R este egală cu rezistența internă r a sursei de curent:

R = r.

Putere maxima utila:

P util max = 0,5 P plin,

unde P full - puterea maximă a sursei de curent; P plin \u003d ℰ 2 / 2 r.

În mod explicit, formula de calcul putere maxima utila după cum urmează:

P util max = ℰ 2 4 r .

Pentru a simplifica calculele, este util să rețineți două puncte:

  • dacă cu două rezistențe de sarcină R 1 și R 2 este alocată aceeași putere utilă în circuit, atunci rezistență internă sursa de curent r este legată de rezistențele indicate prin formula

r = R1R2;

  • dacă puterea maximă utilă este eliberată în circuit, atunci curentul I * din circuit este de două ori mai mic decât curentul de scurtcircuit i:

eu * = i 2 .

Exemplul 15. Când scurtcircuitată la o rezistență de 5,0 ohmi, o baterie de celule produce un curent de 2,0 A. Curentul de scurtcircuit al bateriei este de 12 A. Calculați puterea maximă utilă a bateriei.

Decizia . Să analizăm starea problemei.

1. Când o baterie este conectată la o rezistență R 1 = 5,0 Ohm, în circuit circulă un curent de I 1 = 2,0 A, așa cum se arată în fig. a , definit de legea lui Ohm pentru un lanț complet:

I 1 \u003d ℰ R 1 + r,

unde ℰ este EMF al sursei de curent; r este rezistența internă a sursei de curent.

2. Când o baterie este scurtcircuitată, un curent de scurtcircuit curge în circuit, așa cum se arată în fig. b. Puterea curentului de scurtcircuit este determinată de formula

unde i este curentul de scurtcircuit, i = 12 A.

3. Când bateria este conectată la rezistența R 2 \u003d r, un curent de forță I 2 curge în circuit, așa cum se arată în fig. în , definit de legea lui Ohm pentru un circuit complet:

I 2 \u003d ℰ R 2 + r \u003d ℰ 2 r;

în acest caz, puterea maximă utilă este alocată în circuit:

P util max \u003d I 2 2 R 2 \u003d I 2 2 r.

Astfel, pentru a calcula puterea maximă utilă, este necesar să se determine rezistența internă a sursei de curent r și puterea curentului I 2 .

Pentru a găsi puterea curentului I 2, notăm sistemul de ecuații:

i \u003d ℰ r, I 2 \u003d ℰ 2 r)

și efectuați împărțirea ecuațiilor:

i I 2 = 2 .

Asta implică:

I 2 \u003d i 2 \u003d 12 2 \u003d 6,0 ​​A.

Pentru a afla rezistența internă a sursei r, notăm sistemul de ecuații:

I 1 \u003d ℰ R 1 + r, i \u003d ℰ r)

și efectuați împărțirea ecuațiilor:

I 1 i = r R 1 + r .

Asta implică:

r \u003d I 1 R 1 i - I 1 \u003d 2,0 ⋅ 5,0 12 - 2,0 \u003d 1,0 Ohm.

Calculați puterea maximă utilă:

P util max \u003d I 2 2 r \u003d 6,0 ​​2 ⋅ 1,0 \u003d 36 W.

Astfel, puterea maximă utilă a bateriei este de 36 de wați.



Secțiuni