📌  相关文章
📜  电动势、端子电压和内阻

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:37.972000             🧑  作者: Mango

电动势、端子电压和内阻

人们可以想到许多负责在任何给定电路中产生电流的设备。发电机、电池、墙上插座等是维持电路中特定电流所必需的。所有这些设备对于保持电路两端的电位差都是必不可少的，被称为电压源。当电压源连接在导体上时，它会产生一个电场，导致电荷移动，从而产生电流。产生的电流值严格取决于材料的特性。任何材料都反对称为电阻的电荷流动。它是由于电阻率而开发的，电阻率是材料的一种特性。电压源也不是完美的，它们有一些内部电阻会降低它们两端的净电压。让我们详细了解 EMF 和内阻的概念。

电动势、端子电压和内阻

当电池与灯泡连接时，它会点亮它。随着越来越多的灯泡连接到电池，灯泡的强度会降低。它是如何发生的？这是因为电池的输出电压降低了。其原因可归因于电池的两个基本部分。电池有两个基本部分——电能和内阻。

电动势

所有电池都有不同的形状和尺寸。有许多类型的发电机由许多不同的来源驱动。所有这些设备，无论其能源是什么，都会在其端子之间产生电位差，并且如果将电阻连接到它们，则可以提供电流。众所周知，电位差会产生电场，使电荷移动，进而产生电流。因此，这种电位差有时也称为电动势 (emf)。

与它的名字相反，电动势根本不是一种力量。这是一个潜在的差异。如果准确地说，

它的单位被认为是伏特（V）。尽管 EMF 与电压源产生的电位差直接相关，但仍与反映在电池端子上的实际电位差不同。电池周围的端电压通常小于电池的电动势。

内阻

众所周知，基于电动势的大电池比电动势较小的电池具有更大的尺寸。这些电池包含更多能量，因此可以提供更大的电流。请注意，卡车的 12V 电池可以提供比摩托车中的 12V 电池更多的电流。这背后的原因可以归因于卡车的电池比摩托车的电池具有较小的内阻。

上图显示了电压源的两个基本部分。电池内部存在的电动势和电阻。这个电动势用 E 表示，而内阻用 r 表示，它们都是串联的。电池的内阻越小，它能够提供给电路的电流就越大。电池的内阻可以以复杂的方式表现，因为电池耗尽电池的内阻会增加。但它也可能取决于通过电压源的电流的大小和方向、温度，甚至电池的构成材料。

端子电压

电池的电压输出是通过其端子测量的，这就是为什么它被称为端子电压。在下图中，显示了电池及其内部电阻。电池串联到另一个外部电阻，用 R load表示。电池两端产生的净电压由下面的公式给出，

V = 电动势 – Ir

这里，“I”是在电路中流动的电流，“r”是内部电阻。

如果“I”的流动方向是从电池的负极到正极，则“I”被认为是正极。该等式表明，电流越大，电池的端电压越低。也可以得出，内阻越小，端电压越大。当考虑负载电阻时，电流计算变得有点不同。

电路的等效电阻变为，

R = r + R负载

电流由欧姆定律给出，

我 = \frac{\text{emf}}{R_{\text{load}} + r}

示例问题

问题1：求出5伏和0.02欧姆内阻的电池内部的电流，以防其端子相互连接。

回答：

问题 2： 找出将在 10 伏特和 2 欧姆内阻的电池内部流动的电流，以防其端子相互连接。

回答：

问题3：求20伏特和5欧姆内阻的电池在其端子相互连接的情况下将流过的电流。求电池的端电压。

回答：

问题 4：找出将在 20 伏特和 5 欧姆内阻和 10 欧姆负载电阻串联的电池内部流动的电流。求电池的端电压。

回答：

问题 5：找出将在 10 伏特和 2 欧姆内阻和 3 欧姆负载电阻串联的电池内部流动的电流。求电池的端电压。

回答：