Внешняя характеристика источника ЭДС

Внешняя характеристика источника ЭДС – это график, который показывает, как меняется напряжение на нагрузке в зависимости от тока нагрузки. На рис.8 показан график с числовыми значениями, соответствующими примеру 4, рассмотренному ниже.

Рис.8. График внешней характеристики источника ЭДС

Из графика видно, что с ростом тока, потребляемого от источника, напряжение на нагрузке падает. Чтобы понять причину этого явления преобразуем формулу закона Ома для полной цепи:

Рассмотрим последнюю формулу. Видно, что напряжение U_н на нагрузке источника (и на его клеммах) меньше чем величина ЭДС источника на величину потери напряжения внутри источника.

Уменьшение напряжения с ростом тока объясняется тем, что при увеличении тока растет произведение . Это произведение – потеря напряжения на внутреннем сопротивлении источника ЭДС.

Правила построения графиков

1. Размер осей не менее 5 на 6 см.

2. Оси должны быть обозначены соответствующей буквой, должно быть ясно, какая величина отложена вдоль оси. Необходимо указать размерность величин, отображаемых по осям См. рис. 8. В данном случае по вертикальной оси отложено напряжение U, измеряемое в вольтах, а по горизонтальной оси – ток I, измеряемый в амперах.

3. Масштаб следует выбирать так, чтобы график использовал всю площадь, ограниченную осями. Отметки масштаба ставятся через каждый сантиметр (не через клетку). Цифра масштаба выбирается произвольно, но должна быть «круглой», например 20 Вольт в см. Недопустимы отметки масштаба с нецелыми числами.

4. Под графиком должна быть подпись, поясняющая его назначение, в данном случае: “Внешняя характеристика источника ЭДС”.

Любой график, в частности этот, обеспечивает наглядность характера изменения величины и позволяет без вычислений получить массу промежуточных значений исходной величины.

Пример 4. Построение графика внешней характеристики

Построить внешнюю характеристику для источника с параметрами: ,  

Решение:

График внешней характеристики является прямой линией. Её можно построить по двум точкам. Определим координаты этих точек:

1) холостой ход  =  0,

Таким образом, координаты этой точки: 3 вольта по вертикальной оси и ноль ампер – по горизонтальной.

2) короткое замыкание ,

Координаты второй точки: ток равен 3А, напряжение равно нулю.

Отметив на осях координат точки, соответствующие полученным значениям и соединим их прямой линией. График, построенный по результатам вычислений, показан на рис.8.