Zdroj DC

Teoretický základ

Zdrojom elektromotorického napätia (ďalej len zdroj) môže byť elektrochemický článok, slnečný článok, alebo generátor v elektrárni. Jeho základnou charakteristikou je jeho elektromotorické napätie ε a jeho vnútorný odpor Ri, ako je znázornené na Obr. 1. Ak zapojíme takýto zdroj do elektrického obvodu s rezistorom s odporom R podľa Obr. 2, prechádza obvodom prúd I, ktorého veľkosť je daná Ohmovým zákonom pre uzatvorený obvod (II. Kirchhoffovým zákonom)

7_eq1

7_schema_bateria

Obr. 1 Náhradná schéma zdroja elektromotorického napätia

7_schema_experimentu

Obr. 2 Elektrický obvod so záťažou R pripojenou ku zdroju elektromotorického napätia

V dôsledku vnútorného odporu Ri je tzv. svorkové napätie (napätie medzi svorkami 1 a 2) závislé na prúde I , ktorý preteká zdrojom podľa vzťahu

7_eq2

Zo vzťahu (2) je zrejmé, že svorkové napätie je rovné elektromotorickému napätiu zdroja Usv = ε, pokiaľ neprechádza zdrojom žiadny prúd I = 0. Rovnicu (2), t.j. závislosť svorkového napätia zdroja Usv na prechádzajúcom prúde I, využijeme pre stanovenie elektromotorického napätia ε a vnútorného odporu Ri a to tak, že porovnáme rovnicu priamky, ktorá vznikne preložením všetkých bodov merania Usv = f(I) s lineárnou závislosťou (2), kde nezávisle premenná je prúd obvodom I.

Skúsme ešte jednu možnosť stanovenia elektromotorického napätia ε a vnútorného odporu Ri zdroja. Z rovnice (1) vyplýva po menšej úprave ešte ďalší vzťah

7_eq3

Zo závislosti 1/I na zaťažovacom odpore R, 1/I = f(R) a preložením všetkých bodov priamkou zistíme elektromotorické napätie ε, tak aj vnútorný odpor zdroja Ri rovnakou metódou ako v predošlom prípade s tým rozdielom, že nezávisle premenná zaťažovací odpor R.

Na nasledujúcich grafoch sú príklady výsledkov meraní s vyhotovenými lineárnymi aproximáciami (červenou).

7_graf_UodI

Obr. 3 Závislosť svorkového napätie Usv od prúdu I, body preložené lineárnou funkciou (červenou)

7_graf_Rod1I

Obr. 4 Závislosť prevrátenej hodnoty prúdu I od hodnôt zaťažovacieho odporu R podľa vzťahu (3), body preložené lineárnou funkciou (červenou)

Literatúra

[1] HALLIDAY, D., RESNICK, R., KRANE, K.S.: Physics : extended version. Volume two – 4th ed. New York : John Wiley & Sons, Inc., 1992. 1216 p. ISBN 0-471-54804-9.

[2] SCHAUER, F., KREMPASKÝ, J.: Fyzika I a II, Zlín : Univerzita T. Bati, 2004. 611 s.