Электричество шаг за шагом полностью

Т-81. Напряжение на выходе генератора всегда меньше, чем э.д.с., и оно падает с увеличением нагрузки. Настал момент вспомнить о невидимом, но непременном участке электрической цепи — о внутреннем сопротивлении генератора R_внг (Р-33). В химическом генераторе оно в основном складывается из сопротивления самих электродов и сопротивления электролита, в машинном генераторе это сопротивление его рабочих обмоток. По внутреннему сопротивлению генератора проходит весь ток, который идёт во внешней цепи, независимо от того, как выглядит эта цепь и насколько она сложна. Иными словами, внутреннее сопротивление генератора R_внг включено последовательно с внешней цепью.

Мы знаем, что э.д.с. генератора делится между всеми участками последовательной цепи, и при этом внутреннему сопротивлению R_вн тоже что-то достаётся. Из этого можно сделать два вывода.

Первый вывод. Чем больше нагрузка, то есть чем больше потребляемый от генератора ток, тем меньше напряжение U_г на выходе генератора, или, как иногда говорят, на его зажимах. Потому что с увеличением тока растёт напряжение, которое остаётся на R_внг и это напряжение вычитается из э.д.с. Можно и иначе взглянуть на происходящее: внутреннее сопротивление и внешняя цепь образуют своего рода делитель напряжения; чтобы увеличить потребляемый ток, нужно уменьшить сопротивление внешней цепи; в результате э.д.с. перераспределяется и внешней цепи достаётся меньше, чем до того.

Второй вывод. В химических генераторах внутреннее сопротивление со временем может увеличиваться, главным образом из-за изменений в химическом составе электродов и электролита. При этом увеличивается та часть э.д.с., которая остаётся внутри генератора, и уменьшается напряжение U_г на его выходе.

То, о чём сказано в этих двух выводах, каждый, скорее всего, знает из собственного опыта. Так, по мере того как расходует свою энергию батарейка, лампочка карманного фонаря светится всё более тускло — это растёт внутреннее сопротивление батарейки. Автомобилисты знают, что если заводить автомобиль при включённом свете, то в момент включения стартёра свет станет заметно слабее — это появился дополнительный большой ток через стартер, увеличился общий ток, потребляемый от аккумулятора, стало больше напряжение U_внг которое теряется на его внутреннем сопротивлении R_внг и поэтому уменьшилось напряжение U_г на его выходе.

Подавляющее большинство электрических систем проектируются с таким расчётом, чтобы внутреннее сопротивление R_внг генератора было очень небольшим, и поэтому оно начинает чувствоваться лишь при очень большой нагрузке, когда на R_внг теряется заметное напряжение.