આંતરિક પ્રતિકાર શું છે

ધારો કે ત્યાં એક સરળ વિદ્યુત બંધ સર્કિટ છે જેમાં વર્તમાન સ્ત્રોતનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે જનરેટર, ગેલ્વેનિક સેલ અથવા બેટરી, અને પ્રતિકારક R નો રેઝિસ્ટર. કારણ કે સર્કિટમાં વર્તમાન ક્યાંય વિક્ષેપિત થતો નથી, તે સ્ત્રોતની અંદર પણ વહે છે.

આવી સ્થિતિમાં, આપણે કહી શકીએ કે દરેક સ્ત્રોતમાં કેટલાક આંતરિક પ્રતિકાર હોય છે જે પ્રવાહને વહેતા અટકાવે છે. આ આંતરિક પ્રતિકાર વર્તમાન સ્ત્રોતને દર્શાવે છે અને અક્ષર r દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. માટે ગેલ્વેનિક કોષ અથવા બેટરી, આંતરિક પ્રતિકાર એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન અને ઇલેક્ટ્રોડ્સનો પ્રતિકાર છે, જનરેટર માટે - સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સનો પ્રતિકાર, વગેરે.

આમ, વર્તમાન સ્ત્રોત EMF ની તીવ્રતા અને તેના પોતાના આંતરિક પ્રતિકાર r ના મૂલ્ય બંને દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - બંને લાક્ષણિકતાઓ સ્ત્રોતની ગુણવત્તા સૂચવે છે.

ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક જનરેટર (જેમ કે વેન ડી ગ્રાફ જનરેટર અથવા વિમશર્સ્ટ જનરેટર) ઉદાહરણ તરીકે, લાખો વોલ્ટમાં માપવામાં આવતા વિશાળ EMF દર્શાવે છે, જ્યારે તેમની આંતરિક પ્રતિકાર સેંકડો મેગોહમમાં માપવામાં આવે છે, તેથી તેઓ મેળવવા માટે યોગ્ય નથી. ઉચ્ચ પ્રવાહો

તેનાથી વિપરિત, ગેલ્વેનિક કોષો (જેમ કે બેટરી) પાસે 1 વોલ્ટના ક્રમનું EMF હોય છે, જો કે તેમનો આંતરિક પ્રતિકાર અપૂર્ણાંક અથવા વધુમાં વધુ દસ ઓહ્મનો હોય છે, અને તેથી એકમો અને દસ એમ્પીયરનો પ્રવાહ મેળવી શકાય છે. ગેલ્વેનિક કોષોમાંથી.

આ રેખાકૃતિ કનેક્ટેડ લોડ સાથે વાસ્તવિક સ્ત્રોત બતાવે છે. તેઓ અહીં વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે EMF સ્ત્રોત, તેની આંતરિક પ્રતિકાર તેમજ લોડ પ્રતિકાર. અનુસાર બંધ સર્કિટ માટે ઓહ્મનો કાયદો, આ સર્કિટમાં વર્તમાન સમાન હશે:

બાહ્ય સર્કિટ વિભાગ સજાતીય હોવાથી, પછી ઓહ્મના નિયમથી સમગ્ર લોડમાં વોલ્ટેજ શોધી શકાય છે:

પ્રથમ સમીકરણમાંથી લોડના પ્રતિકારને વ્યક્ત કરીને અને તેના મૂલ્યને બીજા સમીકરણમાં બદલીને, અમે બંધ સર્કિટમાં વર્તમાન પરના લોડમાં વોલ્ટેજની અવલંબન મેળવીએ છીએ:

બંધ લૂપમાં, EMF એ બાહ્ય સર્કિટ તત્વો પર અને સ્રોતના આંતરિક પ્રતિકાર પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપના સરવાળા જેટલું છે. લોડ વર્તમાન પર લોડ વોલ્ટેજની અવલંબન આદર્શ રીતે રેખીય છે.

ગ્રાફ આ બતાવે છે, પરંતુ વાસ્તવિક રેઝિસ્ટર (ગ્રાફની નજીકના ક્રોસ) માટેના પ્રાયોગિક ડેટા હંમેશા આદર્શથી અલગ હોય છે:

પ્રયોગો અને તર્ક દર્શાવે છે કે શૂન્ય લોડ કરંટ પર બાહ્ય સર્કિટ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત ઇએમએફની બરાબર છે અને શૂન્ય લોડ વોલ્ટેજ પર સર્કિટ કરંટ છે. શોર્ટ સર્કિટ વર્તમાન… વાસ્તવિક સર્કિટ્સનો આ ગુણધર્મ પ્રાયોગિક રીતે EMF અને વાસ્તવિક સ્ત્રોતોના આંતરિક પ્રતિકારને શોધવામાં મદદ કરે છે.

આંતરિક પ્રતિકારની પ્રાયોગિક તપાસ

આ લાક્ષણિકતાઓને પ્રાયોગિક રીતે નિર્ધારિત કરવા માટે, વર્તમાનની તીવ્રતા પરના લોડમાં વોલ્ટેજની અવલંબનનો ગ્રાફ બનાવવામાં આવે છે, જેના પછી તેને અક્ષો સાથે આંતરછેદના બિંદુ સુધી એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરવામાં આવે છે.

વોલ્ટેજ સ્પાઇન સાથેના ગ્રાફના આંતરછેદના બિંદુ પર સ્ત્રોત emf નું મૂલ્ય છે, અને વર્તમાન ધરી સાથે આંતરછેદના બિંદુ પર શોર્ટ-સર્કિટ વર્તમાનનું મૂલ્ય છે. પરિણામે, આંતરિક પ્રતિકાર સૂત્ર દ્વારા જોવા મળે છે:

સ્ત્રોત દ્વારા વિકસિત ઉપયોગી શક્તિ સમગ્ર લોડમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે. લોડ પ્રતિકાર પર આ શક્તિની અવલંબનનો ગ્રાફ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. આ વળાંક શૂન્ય બિંદુ પર સંકલન અક્ષોના આંતરછેદથી શરૂ થાય છે, પછી મહત્તમ શક્તિ મૂલ્ય સુધી વધે છે, પછી અનંતની સમાન લોડ પ્રતિકાર સાથે શૂન્ય પર પડે છે.

આપેલ સ્ત્રોત સાથે મહત્તમ લોડ પ્રતિકાર કે જેના પર સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ શક્તિ વિકસાવવામાં આવશે તે શોધવા માટે, R ના સંદર્ભમાં પાવર ફોર્મ્યુલાનું વ્યુત્પન્ન લેવામાં આવે છે અને તેને શૂન્ય પર સેટ કરવામાં આવે છે. જ્યારે બાહ્ય સર્કિટ પ્રતિકાર આંતરિક સ્ત્રોત પ્રતિકાર સમાન હોય ત્યારે મહત્તમ શક્તિ વિકસાવવામાં આવશે:

R = r પર મહત્તમ શક્તિ માટેની આ જોગવાઈ તમને લોડ પ્રતિકારના મૂલ્યની વિરુદ્ધ લોડ પર પ્રકાશિત શક્તિનું પ્લોટિંગ કરીને સ્રોતના આંતરિક પ્રતિકારને પ્રાયોગિક રીતે શોધવાની મંજૂરી આપે છે.સૈદ્ધાંતિક લોડ પ્રતિકાર કરતાં વાસ્તવિક શોધવું જે મહત્તમ શક્તિ પ્રદાન કરે છે તે પાવર સપ્લાયનો વાસ્તવિક આંતરિક પ્રતિકાર નક્કી કરે છે.

વર્તમાન સ્ત્રોતની કાર્યક્ષમતા વર્તમાનમાં વિકસિત થઈ રહેલી કુલ શક્તિના લોડમાં વિતરિત મહત્તમ શક્તિનો ગુણોત્તર દર્શાવે છે.

તે સ્પષ્ટ છે કે જો સ્ત્રોત એવી શક્તિ વિકસાવે છે કે આપેલ સ્ત્રોત માટે મહત્તમ સંભવિત શક્તિ લોડ પર મેળવવામાં આવે છે, તો સ્ત્રોતની કાર્યક્ષમતા 50% જેટલી હશે.