Den nyttige kraften til gjeldende kilde avhenger av den. Netto kraft

Tenk på en lukket uforgrenet krets som består av en strømkilde og en motstand.

La oss bruke loven om bevaring av energi på hele kretsen:

Fordi , og for en lukket krets faller punktene 1 og 2 sammen, kraften til elektriske krefter i en lukket krets er null. Dette tilsvarer uttalelsen om potensialet til det elektriske likestrømfeltet, som allerede ble nevnt tidligere.

Så inn I en lukket krets frigjøres all varme på grunn av arbeidet med eksterne krefter:, eller , og vi kommer igjen til Ohms lov, nå for en lukket krets: .

Full kraft kretsen kalles kraften til eksterne krefter, den er også lik den totale termiske effekten:

Nyttig kall den termiske kraften som frigjøres i den eksterne kretsen (uavhengig av om den er nyttig eller skadelig i dette spesielle tilfellet):

(3).

Rollen til elektriske krefter i en krets. I den eksterne kretsen, på lasten R, elektriske krefter utfører positivt arbeid, og når du flytter en ladning inne i en strømkilde - den samme negative verdien. I den eksterne kretsen frigjøres varme på grunn av arbeidet med det elektriske feltet. Arbeidet gitt i den eksterne kretsen elektrisk felt"tilbake" til seg selv inne i gjeldende kilde. Som et resultat blir all varmen i kretsen "betalt" av arbeidet til eksterne krefter: strømkilden mister gradvis den kjemiske (eller annen) energien som er lagret i den. Det elektriske feltet spiller rollen som en "bud" som leverer energi til den eksterne kretsen.

Avhengighet av total, nyttig kraft og effektivitet på belastningsmotstand R .

Disse avhengighetene er hentet fra formler (1 – 2) og Ohms lov for hele kjeden:

. (4)

. (5)

Du kan se grafene over disse avhengighetene i figuren.

Den totale kraften avtar monotont med økende , fordi strømmen i kretsen avtar. Maksimal tilsynelatende kraft er utgitt kl , dvs. på kortslutning. Den nåværende kilden gjør det maksimale arbeidet per tidsenhet, men alt går til oppvarming av selve kilden. Maksimal tilsynelatende kraft er

Den nyttige potensen har et maksimum på (som du kan verifisere ved å ta den deriverte av funksjon (5) og likestille den til null). Ved å erstatte med uttrykk (5), finner vi den maksimale nyttige kraften:

OHMS LOV FOR EN KOMPLETT KRETS:

I er strømstyrken i kretsen; E er den elektromotoriske kraften til strømkilden koblet til kretsen; R - ekstern kretsmotstand; r er den indre motstanden til strømkilden.

STRØM LEVERES I DEN EKSTERNE KRETS

. (2)

Fra formel (2) er det klart at i tilfelle kortslutning ( R®0) og kl R® denne effekten er null. For alle andre sluttverdier R makt R 1 > 0. Derfor funksjonen R 1 har et maksimum. Betydning R 0, som tilsvarer maksimal effekt, kan oppnås ved å differensiere P 1 med hensyn til R og likestille den første deriverte med null:

. (3)

Fra formel (3), tatt i betraktning det faktum at R og r alltid er positive, og E? 0, etter enkle algebraiske transformasjoner får vi:

Derfor, kraften som frigjøres i den eksterne kretsen når høyeste verdi når den eksterne kretsmotstanden er lik den indre motstanden til strømkilden.

I dette tilfellet er strømstyrken i kretsen (5)

lik halvparten av strømmen kortslutning. I dette tilfellet når kraften som frigjøres i den eksterne kretsen sin maksimale verdi lik

Når kilden er lukket for en ekstern motstand, flyter det strøm inne i kilden og samtidig frigjøres en viss mengde varme ved den indre motstanden til kilden. Kraften som brukes for å frigjøre denne varmen er lik

Følgelig bestemmes den totale kraften som frigjøres i hele kretsen av formelen

= jeg 2(R+r) = DVS. (8)

EFFEKTIVITET

EFFEKTIVITET gjeldende kilde er lik . (9)

Av formel (8) følger det at

de. R 1 endres med endringen i strøm i kretsen i henhold til parabolsk lov og tar null verdier ved I = 0 og ved . Den første verdien tilsvarer en åpen krets (R>> r), den andre til en kortslutning (R<< r). Зависимость к.п.д. от силы тока в цепи с учётом формул (8), (9), (10) примет вид

Altså effektivitet når sin høyeste verdi h =1 i tilfelle av en åpen krets (I = 0), og avtar deretter i henhold til en lineær lov, og blir null ved kortslutning.

Avhengighet av potenser P 1, P full = EI og effektivitet. strømkilde og strømstyrken i kretsen er vist i fig. 1.

Figur 1. Jeg 0 E/r

Fra grafene er det klart at for å oppnå både nyttig kraft og effektivitet. umulig. Når kraften som frigjøres i den eksterne delen av kretsen P 1 når sin største verdi, effektivitet. på dette tidspunktet er 50%.

MÅLINGSMETODE OG FREMGANGSMÅTE

Sett sammen kretsen vist i Fig. på skjermen. 2. For å gjøre dette, klikk først med venstre museknapp over emf-knappen. nederst på skjermen. Flytt musemarkøren til arbeidsdelen av skjermen der prikkene er plassert. Klikk på venstre museknapp i arbeidsdelen av skjermen der emf-kilden vil være plassert.

Deretter plasserer du en motstand i serie med kilden, som representerer dens indre motstand (ved først å trykke på knappen nederst på skjermen) og et amperemeter (knappen er på samme sted). Arranger deretter belastningsmotstandene og voltmeteret på samme måte, og mål spenningen over belastningen.

Koble til tilkoblingsledningene. For å gjøre dette, klikk på ledningsknappen nederst på skjermen, og flytt deretter musemarkøren til arbeidsområdet til kretsen. Klikk med venstre museknapp i områdene i arbeidsområdet på skjermen der tilkoblingsledningene skal være plassert.

4. Angi parameterverdier for hvert element. For å gjøre dette, venstreklikk på pilknappen. Klikk deretter på dette elementet. Flytt musemarkøren til glidebryteren på regulatoren som vises, klikk på venstre museknapp og hold den nede, endre parameterverdien og still inn den numeriske verdien som er angitt i Tabell 1 for ditt alternativ.

Tabell 1. Startparametere elektrisk krets

alternativ

5. Still den eksterne kretsmotstanden til 2 Ohm, trykk på "Tell"-knappen og skriv ned avlesningene til elektriske måleinstrumenter i de tilsvarende linjene i Tabell 2.

6. Bruk regulatorglidebryteren til å øke motstanden til den eksterne kretsen konsekvent med 0,5 ohm fra 2 ohm til 20 ohm, og ved å trykke på "Tell"-knappen registrerer du avlesningene til elektriske måleinstrumenter i tabell 2.

7. Regn ut ved å bruke formlene (2), (7), (8), (9) P 1, P 2, P totalt og h for hvert par voltmeter- og amperemeteravlesninger og skriv de beregnede verdiene i tabell 2.

8. Konstruer på ett ark med millimeterpapir grafer av avhengigheten P 1 = f (R), P 2 = f (R), P total = f (R), h = f (R) og U = f (R) .

9. Regn ut målefeilene og trekk konklusjoner basert på resultatene fra forsøkene.

Tabell 2. Resultater av målinger og beregninger






P full, VT

Spørsmål og oppgaver for selvkontroll

Skriv Joule-Lenz-loven i integrale og differensielle former.
Hva er kortslutningsstrøm?
Hva er bruttokraft?
Hvordan beregnes effektiviteten? nåværende kilde?
Bevis at den største nyttige kraften frigjøres når de ytre og indre motstandene til kretsen er like.
Er det sant at kraften som frigjøres i den interne delen av kretsen er konstant for en gitt kilde?
Et voltmeter ble koblet til lommelyktens batteriterminaler, som viste 3,5 V.
Deretter ble voltmeteret koblet fra og en lampe ble koblet til på sin plass, på bunnen av den ble skrevet: P = 30 W, U = 3,5 V. Lampen brant ikke.
Forklar fenomenet.
Når batteriet vekselvis kortsluttes til motstandene R1 og R2, frigjøres like mye varme i dem samtidig. Bestem den interne motstanden til batteriet.

Når du kobler elektriske apparater til det elektriske nettverket, er det vanligvis kun kraften og effektiviteten til selve det elektriske apparatet som betyr noe. Men når du bruker en strømkilde i en lukket krets, er den nyttige kraften den produserer viktig. Kilden kan være en generator, akkumulator, batteri eller elementer i et solkraftverk. Dette er ikke av grunnleggende betydning for beregninger.

Strømforsyningsparametere

Når du kobler elektriske apparater til strømforsyningen og oppretter en lukket krets, i tillegg til energien P som forbrukes av lasten, tas følgende parametere i betraktning:

Rane. (total kraft til strømkilden) frigitt i alle deler av kretsen;
EMF er spenningen som genereres av batteriet;
P (netto strøm) forbrukes av alle deler av nettverket, bortsett fra gjeldende kilde;
Po (tap strøm) brukt inne i batteriet eller generatoren;
intern motstand av batteriet;
Effektiviteten til strømforsyningen.

Merk følgende! Effektiviteten til kilden og lasten bør ikke forveksles. Hvis batterikoeffisienten i en elektrisk enhet er høy, kan den være lav på grunn av tap i ledningene eller selve enheten, og omvendt.

Mer om dette.

Total kretsenergi

Ved forbikjøring elektrisk strøm varme frigjøres langs kretsen, eller annet arbeid utføres. Et batteri eller dynamo er intet unntak. Energien som frigjøres på alle elementer, inkludert ledninger, kalles total. Den beregnes ved hjelp av formelen Rob.=Ro.+Rpol., hvor:

Rane. - full kraft;
Ro. – interne tap;
Rpol. – nyttig kraft.

Merk følgende! Konseptet med full kraft brukes ikke bare i beregninger av hele kretsen, men også i beregninger av elektriske motorer og andre enheter som bruker reaktiv energi sammen med aktiv energi.

EMF, eller elektromotorisk kraft, er spenningen som genereres av en kilde. Det kan kun måles i X.X-modus. (tomgang). Når en last er tilkoblet og strøm vises, trekkes U® fra EMF-verdien. – spenningstap inne i strømforsyningsenheten.

Netto kraft

Nyttig er energien som frigjøres i hele kretsen, bortsett fra strømforsyningen. Det beregnes med formelen:

"U" - klemmespenning,
"I" - strøm i kretsen.

I en situasjon der belastningsmotstanden er lik motstanden til strømkilden, er den maksimal og lik 50% av full verdi.

Når belastningsmotstanden avtar, øker strømmen i kretsen sammen med interne tap, og spenningen fortsetter å falle, og når den når null, vil strømmen være maksimal og bare begrenset av Ro. Dette er K.Z-modus. - kortslutning. I dette tilfellet er tapsenergien lik totalen.

Når belastningsmotstanden øker, faller strøm- og indre tap, og spenningen stiger. Når man når en uendelig stor verdi (nettverksbrudd) og I=0, vil spenningen være lik EMF. Dette er X..X-modus. - tomgangsbevegelse.

Tap inne i strømforsyningen

Batterier, generatorer og andre enheter har intern motstand. Når strøm flyter gjennom dem, frigjøres tapsenergi. Det beregnes ved hjelp av formelen:

hvor "U®" er spenningsfallet inne i enheten eller forskjellen mellom EMF og utgangsspenningen.

Intern motstand mot strømforsyning

For å beregne tap Ro. du trenger å kjenne den interne motstanden til enheten. Dette er motstanden til generatorviklingene, elektrolytten i batteriet eller av andre grunner. Det er ikke alltid mulig å måle det med et multimeter. Vi må bruke indirekte metoder:

når enheten er slått på i hvilemodus, måles E (EMF);
når lasten er tilkoblet, bestemmes Uout. (utgangsspenning) og strøm I;
Spenningsfallet inne i enheten beregnes:

intern motstand beregnes:

Nyttig energi P og effektivitet

Avhengig av de spesifikke oppgavene kreves maksimal nytteeffekt P eller maksimal effektivitet. Betingelsene for dette samsvarer ikke:

P er maksimum ved R=Ro, med effektivitet = 50%;
Effektiviteten er 100 % i H.H.-modus, med P = 0.

Oppnå maksimal energi ved utgangen av strømforsyningsenheten

Maksimal P oppnås forutsatt at motstandene R (last) og Ro (elektrisitetskilde) er like. I dette tilfellet er effektivitet = 50 %. Dette er "matched load"-modusen.

Bortsett fra dette er to alternativer mulig:

Motstand R synker, strømmen i kretsen øker, og spenningstapene Uo og Po inne i enheten øker. I kortslutningsmodus (kortslutning) lastmotstanden er "0", I og Po er maksimale, og effektiviteten er også 0%. Denne modusen er farlig for batterier og generatorer, så den brukes ikke. Unntaket er sveisegeneratorer og bilbatterier som er praktisk talt ute av bruk, som, når du starter motoren og slår på starteren, fungerer i en modus nær "kortslutning";
Belastningsmotstanden er større enn den interne. I dette tilfellet faller belastningsstrømmen og kraften P, og med en uendelig stor motstand er de lik "0". Dette er X.H. (tomgangsbevegelse). Interne tap i nær-C.H-modus er svært små, og effektiviteten er nær 100%.

Følgelig er "P" maksimal når de interne og eksterne motstandene er like og er minimal i andre tilfeller på grunn av høye interne tap under kortslutning og lav strøm i kald modus.

Maksimal modus nyttig kraft med en virkningsgrad på 50 % brukes den i elektronikk ved lave strømmer. For eksempel i et telefonapparat Pout. mikrofon - 2 milliwatt, og det er viktig å overføre den til nettverket så mye som mulig, samtidig som du ofrer effektiviteten.

Oppnå maksimal effektivitet

Maksimal effektivitet oppnås i H.H.-modus. på grunn av fravær av strømtap inne i Po-spenningskilden. Når belastningsstrømmen øker, synker effektiviteten lineært i kortslutningsmodus. er lik "0". Modus maksimal effektivitet brukes i kraftverksgeneratorer hvor matchet belastning, maksimal netto Po og 50 % virkningsgrad ikke er aktuelt pga. store tap, som utgjør halvparten av all energi.

Belastningseffektivitet

Effektiviteten til elektriske apparater er ikke avhengig av batteriet og når aldri 100%. Unntaket er klimaanlegg og kjøleskap som opererer etter prinsippet varmepumpe: kjøling av en radiator skjer på grunn av oppvarming av den andre. Hvis du ikke tar hensyn til dette punktet vil effektiviteten være over 100 %.

Energi brukes ikke bare på utførelse nyttig arbeid, men også for oppvarming av ledninger, friksjon og andre typer tap. I lamper, i tillegg til effektiviteten til selve lampen, bør du være oppmerksom på utformingen av reflektoren, i luftvarmere - på effektiviteten av å varme opp rommet, og i elektriske motorer - på cos φ.

Å kjenne den nyttige kraften til strømforsyningselementet er nødvendig for å utføre beregninger. Uten dette er det umulig å oppnå maksimal effektivitet av hele systemet.

Video

Målet med arbeidet: Bestem EMF for en likestrømkilde ved hjelp av kompensasjonsmetoden, nyttig kraft og effektivitet avhengig av belastningsmotstanden.

Utstyr: strømkilde under utredning, stabilisert spenningskilde, motstandslager, milliammeter, galvanometer.

TEORETISK INNLEDNING

Strømkilder er enheter der ulike typer energi (mekanisk, kjemisk, termisk) omdannes til elektrisk energi. I strømkilder skilles elektriske ladninger av forskjellige tegn. Derfor, hvis kilden er kortsluttet til en belastning, for eksempel til en leder, vil en elektrisk strøm flyte gjennom lederen forårsaket av bevegelse av ladninger under påvirkning av et elektrostatisk felt. Strømretningen tas for å være bevegelsesretningen til positive ladninger. Det vil si at strømmen vil flyte fra den positive polen til kilden gjennom lederen til den negative. Men gjennom kilden beveger ladningene seg mot kreftene i det elektrostatiske feltet. Dette kan bare skje under påvirkning av krefter av ikke-elektrostatisk karakter, de såkalte tredjepartskreftene. For eksempel Lorentz magnetiske kraft i kraftverksgeneratorer, diffusjonskrefter i kjemiske strømkilder.

Karakteristikken til en strømkilde er elektromotorisk kraft - EMF. Det er lik forholdet mellom arbeidet til eksterne krefter og mengden overført ladning:

Tenk på en elektrisk krets fra en strømkilde med intern motstand r, lukket for lasten av motstand R. I henhold til loven om bevaring av energi, arbeidet med ytre krefter med stasjonære ledere blir det til varme generert av belastningen og den indre motstanden til selve kilden. I henhold til Joule-Lenz-loven er varmen som frigjøres i en leder lik produktet av kvadratet av strømstyrken og motstanden og tiden strømmen flyter. Deretter . Etter reduksjon med Jt vi finner at strømstyrken i kretsen er lik forholdet mellom emk og den totale motstanden til den elektriske kretsen:

. (2)

Dette er Ohms lov for en komplett krets. I fravær av strøm gjennom kilden er det ikke noe spenningsfall over den indre motstanden og emk er lik spenningen mellom polene til kilden. Måleenheten for EMF, som spenning, er volt (V).

EMF kan måles ved hjelp av ulike metoder. Hvis det i enkleste tilfelle er et voltmeter med motstand R koble til polene til kilden med intern motstand r, da, i henhold til Ohms lov, vil voltmeteravlesningene være . Dette er mindre enn EMF med mengden spenningsfall over den interne motstanden.

I kompensasjonsmetoden for å måle EMF flyter ingen strøm gjennom kilden (fig. 1). Hvis du bruker strømforsyningsregulatoren til å velge spenningen på motstandslageret R nøyaktig lik emk til kilden, deretter strømmen gjennom kilden og gjennom galvanometeret G vil ikke lekke. Da vil kilde-emk være lik spenningsfallet over motstandslageret

E = J R. (3)

Den nyttige kraften til en strømkilde med stasjonære ledere er den termiske kraften som frigjøres ved belastningen. I henhold til Joule – Lenz-loven P = J 2 R. Ved å erstatte strømstyrken, i henhold til Ohms lov (2), får vi formelen for avhengigheten av nyttig kraft på lastmotstand:

. (4)

I kortslutningsmodus når det ikke er last, når R= 0, all varmen frigjøres ved den indre motstanden og nytteeffekten er null (fig. 2). Med økende belastningsmotstand, inntil R<<r, nyttig kraft øker nesten i direkte proporsjon med motstand R. Med en ytterligere økning i belastningsmotstanden blir strømmen begrenset, og kraften, etter å ha nådd et maksimum, begynner å avta. For høye lastmotstandsverdier ( R >>r), kraften avtar i omvendt proporsjon med motstanden, og tenderer til null når kretsen brytes.

Den maksimale effekten tilsvarer betingelsen om at den første deriverte av den termiske effekten med hensyn til motstand er lik null. Å differensiere (4), får vi

. Det følger at nyttig kraft er maksimal hvis R = r. Bytter vi inn i (4), får vi

Driften av strømkilden er preget av effektivitet. Dette er per definisjon forholdet mellom nyttig arbeid og det totale arbeidet til den nåværende kilden: . Etter reduksjon vil effektivitetsformelen ta formen

.(5)

I kortslutningsmodus R= 0, effektiviteten er null, siden nytteeffekten er null. Når belastningsmotstanden øker, øker effektiviteten og har en tendens til 100 % ved høye motstandsverdier ( R >>r).

GJENNOMFØRING AV ARBEIDET

1. Sett driftsmodusbryteren til "EMF"-posisjon. Sett motstanden på magasinet til 500 Ohm, målegrensen på milliammeteret er 3 mA. På en kort tid trykk på knappen TIL og legg merke til hvordan galvanometernålen bøyer seg når strømmen flyter fra kilden som studeres.

Koble strømforsyningen til et 220 V-nettverk.

2. Trykk på knappen TIL slå på strømmen gjennom galvanometeret. Hvis galvanometernålen avviker på samme måte som når bare strømkilden er slått på, så øk strømmen fra strømforsyningen, overvåk den med et milliammeter. Hvis pilen avviker i motsatt retning, reduser strømstyrken til strømforsyningen. Registrer motstandsverdien og strømmen i tabellen. 1 .

Gjenta målingene minst fem ganger, og endre motstanden innen 500 - 3000 ohm. Noter resultatene i tabellen. 1

3. Sett målemodusbryteren til "Power"-posisjon. Still magasinmotstanden til 500 ohm. Mål strømmen med et milliammeter. Skriv resultatet i tabellen. 2.

Gjenta målingene minst fem ganger, og endre motstanden i området 500 - 3000 ohm. Noter resultatene i tabellen. 2.

Koble strømforsyningen fra nettverket.

tabell 2

5. Estimer den tilfeldige feilen for EMF-måling ved å bruke formelen for feilen for direkte målinger , Hvor n– antall målinger.

9. Tegn grafer over avhengigheten av nyttekraft og effektivitet på lastmotstand. Størrelsen på diagrammet er minst en halv side. Angi en enhetlig skala på koordinataksene. Tegn jevne kurver rundt punktene slik at avvikene til punktene fra linjene er minimale.

10. Trekk konklusjoner. Registrer resultatet E = ± d E, P = 90%.

KONTROLLSPØRSMÅL

1. Forklar rollen til en strømkilde i en elektrisk krets. Definer den elektromotoriske kraften til en strømkilde (EMF).

2. Utled ved å bruke loven om bevaring av energi og angi Ohms lov for hele kretsen.

3. Forklar essensen av kompensasjonsmetoden for måling av EMF. Er det mulig å måle EMF til en strømkilde med et voltmeter?

4. Utled en formel for den nyttige kraften til gjeldende kilde. Tegn en graf over nyttekraftens avhengighet av verdien av lastmotstanden, forklar denne avhengigheten.

5. Utled betingelsen for maksimal effekt til strømkilden.

6. Utled formelen for effektiviteten til gjeldende kilde. Tegn en graf over effektivitet versus belastningsmotstand til strømkilden. Forklar denne avhengigheten.

Strømforsyningsparametere

Når du kobler elektriske apparater til strømforsyningen og oppretter en lukket krets, i tillegg til energien P som forbrukes av lasten, tas følgende parametere i betraktning:

Rane. (total kraft til strømkilden) frigitt i alle deler av kretsen;
EMF er spenningen som genereres av batteriet;
P (netto strøm) forbrukes av alle deler av nettverket, bortsett fra gjeldende kilde;
Po (tap strøm) brukt inne i batteriet eller generatoren;
intern motstand av batteriet;
Effektiviteten til strømforsyningen.

Mer om dette.

Total kretsenergi

Når elektrisk strøm går gjennom en krets, genereres varme eller annet arbeid utføres. Et batteri eller generator er intet unntak. Energien som frigjøres på alle elementer, inkludert ledninger, kalles total. Den beregnes ved hjelp av formelen Rob.=Ro.+Rpol., hvor:

Rane. - full kraft;
Ro. – interne tap;
Rpol. – nyttig kraft.

Merk følgende! Konseptet med tilsynelatende kraft brukes ikke bare i beregninger av en komplett krets, men også i beregninger av elektriske motorer og andre enheter som bruker reaktiv energi sammen med aktiv energi.

Netto kraft

Nyttig er energien som frigjøres i hele kretsen, bortsett fra strømforsyningen. Det beregnes med formelen:

"U" - klemmespenning,
"I" - strøm i kretsen.

I en situasjon der belastningsmotstanden er lik motstanden til strømkilden, er den maksimal og lik 50% av full verdi.

Tap inne i strømforsyningen

Batterier, generatorer og andre enheter har intern motstand. Når strøm flyter gjennom dem, frigjøres tapsenergi. Det beregnes ved hjelp av formelen:

hvor "U®" er spenningsfallet inne i enheten eller forskjellen mellom EMF og utgangsspenningen.

Intern motstand mot strømforsyning

når enheten er slått på i hvilemodus, måles E (EMF);
når lasten er tilkoblet, bestemmes Uout. (utgangsspenning) og strøm I;
Spenningsfallet inne i enheten beregnes:

intern motstand beregnes:

Nyttig energi P og effektivitet

Avhengig av de spesifikke oppgavene kreves maksimal nytteeffekt P eller maksimal effektivitet. Betingelsene for dette samsvarer ikke:

P er maksimum ved R=Ro, med effektivitet = 50%;
Effektiviteten er 100 % i H.H.-modus, med P = 0.

Oppnå maksimal energi ved utgangen av strømforsyningsenheten

Maksimal P oppnås forutsatt at motstandene R (last) og Ro (elektrisitetskilde) er like. I dette tilfellet er effektivitet = 50 %. Dette er "matched load"-modusen.

Bortsett fra dette er to alternativer mulig:

Motstand R synker, strømmen i kretsen øker, og spenningstapene Uo og Po inne i enheten øker. I kortslutningsmodus (kortslutning) lastmotstanden er "0", I og Po er maksimale, og effektiviteten er også 0%. Denne modusen er farlig for batterier og generatorer, så den brukes ikke. Unntaket er sveisegeneratorer og bilbatterier som er praktisk talt ute av bruk, som, når du starter motoren og slår på starteren, fungerer i en modus nær "kortslutning";
Belastningsmotstanden er større enn den interne. I dette tilfellet faller belastningsstrømmen og kraften P, og med en uendelig stor motstand er de lik "0". Dette er X.H. (tomgangsbevegelse). Interne tap i nær-C.H-modus er svært små, og effektiviteten er nær 100%.

Følgelig er "P" maksimal når de interne og eksterne motstandene er like og er minimal i andre tilfeller på grunn av høye interne tap under kortslutning og lav strøm i kald modus.

Den maksimale nettoeffektmodusen ved 50 % effektivitet brukes i elektronikk ved lav strøm. For eksempel i et telefonapparat Pout. mikrofon - 2 milliwatt, og det er viktig å overføre den til nettverket så mye som mulig, samtidig som du ofrer effektiviteten.

Oppnå maksimal effektivitet

Maksimal effektivitet oppnås i H.H.-modus. på grunn av fravær av strømtap inne i Po-spenningskilden. Når belastningsstrømmen øker, synker effektiviteten lineært i kortslutningsmodus. er lik "0". Maksimal effektivitetsmodus brukes i kraftverksgeneratorer der tilpasset belastning, maksimal nyttig Po og 50 % effektivitet ikke er aktuelt på grunn av store tap, og utgjør halvparten av den totale energien.

Belastningseffektivitet

Effektiviteten til elektriske apparater er ikke avhengig av batteriet og når aldri 100%. Unntaket er klimaanlegg og kjøleskap som opererer etter prinsippet om en varmepumpe: kjøling av en radiator skjer ved å varme opp den andre. Hvis du ikke tar hensyn til dette punktet vil effektiviteten være over 100 %.

Energi brukes ikke bare på å utføre nyttig arbeid, men også på varmeledninger, friksjon og andre typer tap. I lamper, i tillegg til effektiviteten til selve lampen, bør du være oppmerksom på utformingen av reflektoren, i luftvarmere - på effektiviteten av å varme opp rommet, og i elektriske motorer - på cos φ.

Å kjenne den nyttige kraften til strømforsyningselementet er nødvendig for å utføre beregninger. Uten dette er det umulig å oppnå maksimal effektivitet av hele systemet.