От чего и как зависит напряжение на источнике (почему старые батарейки приходится выбрасывать)

Из закона Ома для полной цепи можно написать: E=U+U₀; U=E-U₀; U₀=IR₀; в результате получаем.

U=E-IR₀.

Посмотрите, какой большой минус написан в формуле, — в этой очень важный физический смысл: напряжение на источнике всегда меньше, чем ЭДС источника, потому что есть ЭДС остается внутри источника на его внутреннем сопротивлении.

И еще: напряжение, которое отдает источник во внешнюю цепь (U>E), очень сильно зависит от силы тока в цепи и от внутреннего сопротивления источника: чем больше сила тока и чем больше внутреннее сопротивление источника, тем меньше напряжение на источнике: =E-.

Сами понимаете — это подчеркнуто не напрасно — это надо понимать и применять на практике.

Можно ли получить большой ток от батарейки «Крона»? Ни за что! Даже при коротком замыкании слишком велико у нее внутреннее сопротивление — ведь она маленькая: ^R₀=.

И еще практический вопрос у химических источников тока — батареек, аккумуляторов — внутреннее сопротивление со временем увеличивается.

Поэтому старые батареи и разряженные аккумуляторы перестают отдавать напряжение во внешнюю цепь — все остается внутри источников.

Каждый источник рассчитан на определенную силу тока. Превышение допустимого тока приводит к повышенной потере напряжения внутри источника, за счет чего источник нагревается и может выйти из строя. Это относится не только к химическим источникам. Это относится и к генераторам, это относится и к цепи переменного тока, в первую очередь к трансформаторам: при токе, большем допустимого, обмотки начинают, просто говоря, гореть.

Это же относится и к электрической сети. Если принять гнезда розетки за клеммы источника, то все, что включается в розетку, — это внешняя часть цепи, а все, что подводит ток к розетке, — это внутренняя часть цепи, имеющая совсем небольшое сопротивление.

Если ток слишком велик, все остается внутри и проводка начинает гореть — пожар! (если нет, конечно, надежной защиты).

Короткое замыкание (еще раз о предохранителях) Короткое замыкание — это случай, когда сопротивление внешней части цепи равно нулю: ^I=v.

Посмотрите на формулу. Если R равно нулю, то сила тока в цепи ограничивается только внутренним сопротивлением источника (R₀). В мощных источниках (а также в сети) внутреннее сопротивление бывает очень небольшим. Поэтому сила тока может стать слишком большой — и опять начинается пожар.

Чтобы этого не случилось, в каждый провод, идущий от источника, надо включать предохранительное устройство.

Простым и надежным устройством является плавкий предохранитель, если он правильно выбран, т. е. на силу тока, превышающую рабочий ток не более чем в 2−2,5 раза.

Сейчас широко применяются автоматические выключатели — автоматы максимального тока. О них — особая тема.