Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RQYXXoIeE7rRh1

Ćwiczenie 1

Co oznacza pojęcie „idealne źródło napięcia”? Zaznacz wszystkie prawidłowe stwierdzenia.

Źródło, które bez względu na obciążenie zewnętrzne, wytwarza takie samo napięcie.
Źródło, którego opór wewnętrzny jest równy zero.
Źródło, którego charakterystyka napięciowo-prądowa jest linią poziomą.
Źródło, dla którego napięcie nie zależy od natężenia płynącego przezeń prądu.

RyBlvpWHuNARX1

Ćwiczenie 2

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1SbGd50pYaP2

Ćwiczenie 2

RhCAUsKdpFfWD2

Ćwiczenie 3

RrPA1zctF4ymP

Ćwiczenie 3

R1a5YNzkOs2ED2

Ćwiczenie 4

Ćwiczenie 5

Dlaczego przy zwarciu zacisków źródła jego napięcie wyjściowe jest równe zero?

Ćwiczenie 6

Wyznacz SEM i opór wewnętrzny ( $R_{w}$ ) źródła, którego charakterystykę napięciowo‑prądową pokazano na rysunku.

R18vUrjAXSvSY

wykres zależności U od I stanowi linia prosta malejąca od y=6 woltów do 0 woltów dla x=2 ampery — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1IS1h99d6vxk

Odp.: SEM = ............ V. $R_{w}$ = ............ Ω

Siła elektromotoryczna SEM ( $E$ ), to wartość napięcia źródła wtedy, gdy nie płynie przez nie prąd. Z wykresu odczytujemy, że gdy $I$ = 0, $U$ = 6 V.

Opór wewnętrzny możemy obliczyć biorąc pod uwagę prąd zwarcia ( $I_{z}$ ). Wtedy jedynym elementem, na którym występuje spadek napięcia jest opór wewnętrzny źródła, a więc:

E = I_{z} \cdot R_{w}

Stąd, odczytując wartości z wykresu otrzymujemy:

R_{w} = \frac{E}{I_{z}} = \frac{6 V}{8 A} = \frac{3}{4} Ω

Ćwiczenie 7

RiNhGsAwPQNXu

Do źródła napięcia o sile elektromotorycznej $E$ = 10 V i oporze wewnętrznym 0,1 Ω podłączono obwód składający się z czterech oporników o oporze 0,1 Ω każdy.

Jak połączyć te oporniki, by napięcie między zaciskami źródła było
a) największe,
b) najmniejsze?

Odp.: a) {#szeregowo} / {równolegle}, b) {szeregowo} / {#równolegle}

RHxwaVZ82q2oB

Oblicz wartość tego napięcia w każdym przypadku.

Odp.:
a) $U_{m a x}$ = ............ V,
b) $U_{m i n}$ = ............ V.

Z charakterystyki napięciowo‑prądowej źródła wynika, że największe napięcie uzyskamy przy najmniejszym natężeniu prądu, czyli największym oporze zewnętrznym. Najmniejsze napięcie wystąpi w sytuacji odwrotnej, czyli najmniejszego oporu zewnętrznego.

a) Oporniki trzeba połączyć szeregowo. Ich opór zastępczy będzie wynosił 4 $R$ (gdzie $R$ , to opór każdego z nich). Napięcie na zaciskach źródła wynosi:

U = E - I \cdot R_{w} (a .1)

Natężenie prądu $I_{1}$ przy połączeniu szeregowym oporników zewnętrznych i oporu wewnętrznego źródła możemy obliczyć z równania:

I_{1} = \frac{E}{R_{w} + 4 R} (a .2)

Podstawiając $I_{1}$ do wzoru (a.1) otrzymujemy:

U_{m a x} = E \frac{4 R}{R_{w} + 4 R} = \frac{4}{5} E = 8 V (a .3)

b) Aby uzyskać najmniejszy opór zewnętrzny, oporniki trzeba połączyć równolegle. Ponieważ są one identyczne, ich opór zastępczy będzie wynosił 1/4 $R$ .

Natężenie prądu $I_{2}$ będzie w tym przypadku wynosiło:

I_{2} = \frac{E}{R_{w} + \frac{1}{4} R} (b .1)

Podstawiając tę wartość do wzoru (a.1) otrzymujemy:

U_{m a x} = E \frac{R}{4 R_{w} + R} = \frac{1}{5} E = 2 V (b .2)

Ćwiczenie 8

Korzystając z zasilaczy w doświadczeniach w laboratorium najczęściej traktujemy je jako źródła idealne i nie uwzględniamy spadku napięcia przy malejącym obciążeniu. Czy to błąd?

Oporność $R_z$ elementów zasilanych takim zasilaczem jest z reguły znacznie większa niż oporność wewnętrzna $R_w$ zasilacza. Dlatego też można przyjąć, że napięcie zasilacza nie zależy od jego oporu wewnętrznego

$U=I\cdot(R_w+R_z)\approx I\cdot R_z$

a spadek napięcia rzeczywistego źródła prądu jest znikomy w porównaniu z wartością samego napięcia.

Film samouczek

Dla nauczyciela