Відкрити головне меню
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.

Зміст

ВступРедагувати

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 двополюсникаРедагувати

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 опірРедагувати

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].

ЛітератураРедагувати

  • 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

ПриміткиРедагувати

  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.