Prąd stały · Siła elektromotoryczna i opór wewnętrzny

Siła elektromotoryczna i opór wewnętrzny — teoria

Model rzeczywistego źródła

Siła elektromotoryczna (SEM) E\mathcal E to praca WsW_s wykonana przez siły wewnątrz źródła na jednostkę przeniesionego ładunku QQ: E=Ws/Q\mathcal E=W_s/Q. Mimo nazwy nie jest siłą mechaniczną; mierzymy ją w woltach. Rzeczywiste źródło ma opór wewnętrzny rr. Gdy źródło oddaje prąd II, część napięcia odkłada się na tym oporze, więc napięcie zaciskowe wynosi U=E−IrU=\mathcal E-Ir. UU i E\mathcal E mierzymy w woltach, II w amperach, a rr w omach.

Model rzeczywistego źródła

Zależność U=E−rIU=\mathcal E-rI jest linią prostą na wykresie U(I)U(I): punkt przecięcia z osią UU to E\mathcal E, a nachylenie wynosi −r-r. Przy rozwarciu I=0I=0, więc U=EU=\mathcal E. Przy zwarciu przez przewód o pomijalnym oporze prąd wynosi Iz=E/rI_z=\mathcal E/r.

Wpływ oporu wewnętrznego

Gdy ze źródła płynie prąd, na jego oporze wewnętrznym występuje spadek napięcia IrIr. Dlatego napięcie dostępne na zaciskach jest mniejsze od SEM.

Wpływ oporu wewnętrznego

SEM E\mathcal E opisuje energię dostarczaną przez źródło na jednostkę ładunku. Napięcie zaciskowe UU zależy od prądu: przy pracy źródła maleje o spadek IrIr na oporze wewnętrznym.