Prawo Ohma dla obwodu (SEM)

I = ε/(R+r) · napięcie zaciskowe · opór wewnętrzny

SEM ε [V]Opór wewn. r [Ω]Opór zewn. R [Ω]

Natężenie I

Napięcie zaciskowe U

Spadek na r

0,5

Moc P = I²R

Prawo Ohma dla obwodu: I = ε/(R+r). Napięcie na zaciskach U = ε − I·r jest mniejsze od SEM — część napięcia „gubi się" na oporze wewnętrznym ogniwa (tym bardziej, im większy prąd).

Prawdziwe źródło prądu ma nie tylko SEM ( $\varepsilon$ ), ale i opór wewnętrzny ( $r$ ). Prawo Ohma dla całego obwodu zamkniętego:

$I=\frac{\varepsilon}{R+r}$

gdzie $R$ to opór zewnętrzny (odbiornik). Napięcie na zaciskach źródła jest mniejsze od SEM o spadek na oporze wewnętrznym:

$U=I\,R=\varepsilon-I\,r$

Im większy pobierany prąd, tym więcej napięcia „gubi się" wewnątrz źródła. Przy zwarciu ( $R=0$ ) napięcie zaciskowe spada do zera, a prąd osiąga maksimum $\varepsilon/r$ . Dlatego stara bateria (duże $r$ ) słabo zasila obciążenie.

Przykłady

ε = 4,5 V, r = 0,5 Ω, R = 4 Ω

→ I = 4,5/4,5 = 1 A, U = 4 V (spadek na r = 0,5 V)

Zwarcie (R = 0)

→ I = ε/r (prąd zwarcia), U = 0

Powiązane materiały

Symulacja: SEM i opór wewnętrzny ogniwa → Wzór: napięcie a opór wewnętrzny →

Najczęstsze pytania

Czym różni się SEM od napięcia na zaciskach?+

SEM to napięcie źródła bez obciążenia. Gdy płynie prąd, część napięcia „gubi się" na oporze wewnętrznym (I·r), więc na zaciskach zostaje U = ε − I·r, mniej niż SEM.

Dlaczego stara bateria słabo działa?+

Bo z czasem rośnie jej opór wewnętrzny r. Przy większym r spadek I·r jest większy, więc napięcie na zaciskach mocno spada pod obciążeniem, mimo że SEM pozostaje podobna.

← Wszystkie kalkulatory