مدل منبع واقعی را روی شکل بساز
باتری واقعی را به یک منبع نیروی محرکه و یک مقاومت داخلی سری با آن ترجمه کن. مقاومت داخلی را از مدار حذف نکن؛ جریان مدار از آن نیز میگذرد و روی ولتاژ پایانهای اثر میگذارد.
نیروی محرکه ε | مقاومت داخلی r | جریان I | وضعیت شارژ یا دشارژ | ولتاژ پایانهای V
نیروی محرکه را از ولتاژ پایانهای جدا کن
نیروی محرکه انرژی دادهشده به واحد بار در منبع را توصیف میکند. ولتاژ پایانهای اختلاف پتانسیل میان دو سر قابل دسترس باتری است. هنگام عبور جریان، افت یا افزایش مربوط به مقاومت داخلی باعث میشود این دو مقدار لزوماً برابر نباشند.
پیش از علامتگذاری، جهت جریان را تعیین کن
روی شاخهٔ منبع یک پیکان برای جریان بکش. سپس مسیر حرکت درون منبع و قطبهایی را که جریان به آنها وارد یا از آنها خارج میشود بررسی کن. حفظ یک رابطه بدون تشخیص وضعیت، علامت جملهٔ مربوط به مقاومت داخلی را آسیبپذیر میکند.
در دشارژ، افت داخلی را حساب کن
وقتی باتری به مدار انرژی میدهد، بخشی از اختلاف پتانسیل در مقاومت داخلی افت میکند. رابطه را از پیمایش مدار یا موازنهٔ اختلاف پتانسیل بساز و بعد عددگذاری کن؛ این کار روشن میکند چرا با افزایش جریان، ولتاژ پایانهای میتواند کمتر شود.
در شارژ، مسیر انرژی را دوباره بخوان
اگر منبع خارجی جریان را در جهت شارژ از باتری عبور دهد، وضعیت علامتها با دشارژ یکسان نیست. روی شکل قطبها، جهت جریان و افزایش یا کاهش پتانسیل را مشخص کن و رابطه را از همان مسیر به دست آور.
حالت مدار باز یک کنترل مهم است
اگر مدار باز باشد، جریان صفر است؛ بنابراین افت ولتاژ روی مقاومت داخلی نیز صفر میشود. این حالت مرزی برای کنترل رابطه مفید است: با قرار دادن I=0 باید نتیجهای سازگار با تعریف کمیتها به دست آید.
توان منبع را به سه بخش ترجمه کن
در یک سؤال توان، مشخص کن کدام عبارت توان تولیدشده در منبع، کدام توان تحویلی به مدار بیرونی و کدام توان تلفشده در مقاومت داخلی است. واحد همهٔ آنها وات است، اما محل و معنای فیزیکیشان متفاوت است.
نمونهٔ حل مرحلهای
باتری با نیروی محرکهٔ ۱۲ ولت و مقاومت داخلی ۰٫۵ اهم، جریان ۲ آمپر به مدار میدهد. افت داخلی برابر Ir یعنی ۱ ولت است؛ پس در وضعیت دشارژ، ولتاژ پایانهای ۱۱ ولت میشود. نتیجه از نیروی محرکه کمتر است و با جهت انتقال انرژی سازگاری دارد.
سه دام رایج را مهار کن
- نماد r را با مقاومت بیرونی مدار یکی نگیر.
- پیش از تشخیص شارژ یا دشارژ، علامت رابطه را حفظی ننویس.
- در محاسبهٔ توان، مشخص کن توان مربوط به کدام بخش مدار است.
پاسخ نهایی را با مدار کنترل کن
واحدها، جهت جریان و حالت مرزی جریان صفر را بررسی کن. برای تحلیل اتصالها از راهنمای مدار الکتریکی و برای توان از توان و انرژی الکتریکی کمک بگیر.