Vybrané kapitoly ze středoškolské fyziky - Pro přípravný kurz k přijímacím zkouškám z fyziky na DFJP Univerzity Pardubice - Stejnosměrný elektrický proud

U1 9,9 V ; U2 5,0 V

Samozřejmě musí platit rovnost U = U1 + U2 .

6.2.4 Uzavřený elektrický obvod

Jednoduchý uzavřený obvod je tvořen zdrojem s elektromotorickým napětím Ue a vnitřním odporem Ri ; tento zdroj je připojen k jistému rezistoru (spotřebiči) o odporu R (obr. 6.12).

Při průchodu proudu I obvodem naměříme na svorkách zdroje (a současně i na spotřebiči R) napětí U = R.I , jež je však menší než napětí elektromotorické o úbytek napětí Ui = Ri .I na vnitřním odporu zdroje. Toto napětí U se nazývá svorkové napětí zdroje a platí pro něj vztah

U = Ue - Ri . I . (6.20)

Proud protékající obvodem potom bude

I = . (6.21)

Příklad:

Určete svorkové napětí zdroje, jehož elektromotorické napětí je 6 V a vnitřní odpor 0,8 Ω, jestliže je při provozu zatížen rezistorem o odporu 1,2 Ω. Jaký je výkon elektrického proudu ve vnitřním odporu Ri a jaký ve vnějším odporu R ? Jaký proud by obvodem protékal při zkratu?

Bude-li ke zdroji připojen vnější odpor R = 1,2 Ω, bude celkový odpor obvodu Rcelk = R + Ri = 2 Ω

a obvodem bude tedy protékat proud

I = 3 A .

Při tomto odběru proudu bude příslušná hodnota svorkového napětí zdroje

U = Ue - Ri . I = 6 V - 0,8 Ω . 3 A = 6 V - 2,4 V = 3,6 V .

Známe-li odběr proudu, lze snadno spočítat i jeho výkony v jednotlivých odporech:

výkon na vnitřním odporu → Pi = Ri . I 2 = 0,8 Ω . (3 A) 2 = 7,2 W ,

výkon na vnějším odporu → P = R . I 2 = 1,2 Ω . (3 A) 2 = 10,8 W .

Vidíme, že 40 % výkonu (a tudíž i elektrické energie) se spotřebuje ve vnitřním odporu zdroje a jen 60 % je pak „využito“ ve vnějším odporu.

Při zkratu nastává situace, kdy vlastně ke zdroji připojíme vnější odpor nulové hodnoty (R = 0 Ω). Proud procházející obvodem má v cestě jen jedinou překážku - vnitřní odpor zdroje Ri. Proto jeho velikost bude

Izkrat = 7,5 A .

Svorkové napětí zdroje při zkratu je samozřejmě nulové.