Rozpatrzmy układ przedstawiony na rysunku poniżej.
Do źródła o sile elektromotorycznej (SEM) równej ε i oporze wewnętrznym rW dołączono opornik suwakowy R.
Amperomierz mierzy natężenie prądu I w obwodzie, natomiast woltomierz mierzy napięcie na oporze zewnętrznym U = IR (między suwakiem S i punktem A) i zarazem napięcie na biegunach ogniwa, zwane napięciem użytecznym ogniwa UUŻ.
Napięcie użyteczne określa nam jakie podawane jest napięcie do obwodu zewnętrznego (odbiorcy) i jest zawsze mniejsze od ε o spadek napięcia na oporze wewnętrznym ogniwa:
Zmieniając położenie suwaka S, zmieniamy opór zewnętrzny R. Przesuwając suwak np. w prawo zwiększamy opór R, skutkiem czego natężenie prądu I maleje. Natomiast wskazania woltomierza rosną.
Ponieważ natężenie I prądu płynącego w obwodzie zależy od oporu zewnętrznego R podłączonego do ogniwa, więc napięcie użyteczne pobierane z ogniwa bezpośrednio zależy od oporu R.
Jeżeli do tego wzoru podstawimy wartość natężenia prądu I:
...to otrzymamy:
Gdy R = 0, następuje zwarcie ogniwa, natężenie prądu osiąga największą wartość równą:
Natomiast wraz ze wzrostem oporu zewnętrznego R natężenie I maleje, zatem napięcie użyteczne rośnie, zbliżając się do wartości równej SEM ogniwa ε, gdy I dąży do zera.
W obwodzie elektrycznym natężenie prądu zależy od oporu zewnętrznego R:
Moc wydzielana na oporze zewnętrznym R, zwana mocą użyteczną, wynosi:
Największa moc wydziela się na oporze zewnętrznym równym co do wartości oporowi wewnętrznemu ogniwa R = rW.Zobacz też: Natężenie prądu Moc Zadanie 10 Zadanie 11 Zadanie 12 Zadanie 16 Znalazłeś błąd w materiale? Skontaktuj się z nami, przysyłając adres strony, na której znajduje się błąd i informację o tym, czego dotyczy błąd.
