Теоретическое введение. Химические источники тока бывают двух типов: первичные (например, элемент Лёкланше), в которых электрическая энергия получается за счёт необратимых химических

Химические источники тока бывают двух типов: первичные (например, элемент Лёкланше), в которых электрическая энергия получается за счёт необратимых химических процессов в частности, благодаря возникновению потенциала в месте соприкосновения металла с электролитом; вторичные (аккумуляторы), в которых электрическая энергия накапливается в результате обратимого химического процесса.

В настоящее время химические источники тока не утратили своей значимости. Они находят применение, например, в передвижных энергетических установках и в стационарных маломощных установках, например, для питания бытовой транзисторной аппаратуры.

Химические источники тока кроме ЭДС характеризуются ёмкостью. Ёмкость выражается значением заряда, который может дать источник при разрядке нормальным током, обычно указанным в паспорте, до минимально допустимого значения ЭДС. Ёмкость источника измеряется в ампер-часах. Ампер-час (А.ч.) – это электрический заряд, переносимый током в 1 А в течение 1 часа. Ёмкость источника тем больше, чем больше площадь электродов.

Химические источники тока так же характеризуются КПД, который определяется отношением полезной мощности к полной и выражается в процентах:

(1)

Полную мощность, т.е. мощность, развиваемую источником, можно найти, взяв производную от работы сторонних сил источника А_стор = e Q по времени t

(2)

На нагрузке, к которой подключен источник тока, выделяется лишь часть этой мощности

(3)

Итак (4)

Исследуем зависимость полезной мощности и КПД от силы тока I.

Так как и , т.е. . Подставляя в (3) значение U, получим

(5)

Графически эта зависимость изображается параболой (см. рис. 1 кривая P (I)). Из формулы (5) видно, что мощность равна нулю (P = 0) в двух случаях, когда I = 0, т.е. цепь разомкнута и когда R = 0, наступает короткое замыкание

(6).

Для определения условия, при котором мощность максимальна, исследуем формулу (5) на экстремум.

при I = I ₀, (7)

где .

Мощность максимальна. При этом условии внутреннее сопротивления равны R = r.

Исследуем условие максимума КПД:

зависимость – линейная (см. кривую h(I)). При разомкнутой цепи I = 0 КПД максимален (h = 1). При коротком замыкании КПД равен нулю. При наибольшей мощности и КПД равен 0,5

.

Таким образом, условия получения наибольшей полезной мощности и наибольшего КПД несовместимы.