Внутрішній опір

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Двополюсник та його еквівалентна схема

Внутрішній опір двополюсникаімпеданс у еквівалентній схемі двополюсника, що складається з послідовно включених генератора напруги та імпеданса (див. малюнок). Поняття застосовується в теорії електричних кіл при заміні реального джерела ідеальними елементами, тобто при переході до еквівалентної схеми.

Вступ[ред.ред. код]

Необхідність введення терміна можна проілюструвати наступним прикладом. Порівняємо два хімічних джерела постійного струму з одноковою напругою:

Незважаючи на однакову напругу, ці джерела значно відрізняються при роботі на однакове навантаження. Так, автомобільний акумулятор здатний віддати в навантаження великий струм (від акумулятора заводиться двигун автомобіля, при цьому стартер споживає струм 250 ампер), а від ланцюжка батарейок стартер взагалі не обертається. Відносно невелика ємність батарей не є причиною: одної ампер-години в батарейках вистачило б для того, щоб обертати стартер протягом 14 секунд (при струмі 250 ампер).

Відповідно до закону Ома при джерелах з однаковою напругою струм в однаковому навантаженні також повинен бути однаковим. У наведеному прикладі це не виконується тому, що твердження вірне лише для ідеальних джерел ЕРС; реальні ж джерела в тій чи іншій мірі відрізняються від ідеальних. Для опису міри відмінності реальних джерел від ідеальних застосовується поняття внутрішній опір.

Еквівалентна схема активного двополюсника[ред.ред. код]

Реальні активні двухполюсники добре описуються математично, якщо їх розглядати як еквівалентну схему, що складається з (див. малюнок) послідовно включених генератора напруги та опору (в загальному випадку - комплексного імпедансу). Генератор напруги представляє власне джерело енергії, що знаходиться в цьому двополюснику. Цей генератор міг би віддати в навантаження скільки завгодно великі потужність і струм. Однак опір, включений послідовно з генератором, обмежує потужність, яку даний двухполюсник може віддати в навантаження. Це уявний опір і називається внутрішнім опором. Він є лише параметром абстрактної моделі двухполюсника, тобто реального «резистора» всередині двухполюсников зазвичай немає.

Хоча в реальних гальванічних елементах цей внутрішній опір є. Це сумарний опору плюсового стрижня (вуглецю, сталі), самого корпусу (цинку та нікелю), а також самого електроліту (солі) і поглинача водню (в сольових елементах). Всі ці реальні матеріали мають цілком скінченний опір, відмінний від нуля.

В інших джерелах цю функцію виконують обмотки і контакти, які також знижують характеристики джерел напруги. Контактні різниці потенціалів мають іншу природу падіння напруги і носять неомічний характер, тобто всі витрати енергії йдуть на роботу виходу носіїв заряду.

Опір і внутрішній опір[ред.ред. код]

Основною характеристикою двухполюсника є його опір (або імпеданс [1]). Однак характеризувати двухполюсник одним тільки опором не завжди можливо. Справа в тому, що термін опір застосовний тільки для чисто пасивних елементів, тобто таких, що не містять в собі джерел енергії. Якщо двухполюсник містить джерело енергії, то поняття «опір» до нього просто не застосовно, оскільки закон Ома у формулюванні U=Ir не виконується[2].

Література[ред.ред. код]

  • Зернов Н. В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. — М. — Л.: Энергия, 1965. — 892 с.
  • Джонс М. Х. Электроника — практический курс. — М.: Техносфера, 2006. — 512 с. ISBN 5-94836-086-5

Примітки[ред.ред. код]

  1. Імпеданс є узагальненням поняття опір для випадку реактивних елементів. Більш докладно дивися в статті імпеданс
  2. Застосовувати закон Ома в такому формулюванні до двополюсників з внутрішніми джерелами некоректно, необхідно враховувати джерела: U=Ir+ΣUint, де ΣUint — алгебрична сума ЭРС внутрішніх джерел.