כ.א.מ ומתח הדקים
יש לדעת כי גם למקור המתח יש התנגדות, הנקראת התנגדות פנימית.
יש להתחשב בהתנגדות זאת בחישובים כי היא צורכת זרם, ולכן ככל שההתנגדות הפנימית קטנה יותר כך טוב יותר. נסתכל במעגל הפשוט הבא:
ההתנגדות הפנימית מסומנת באות r. מכיוון שההתנגדות השקולה וההתנגדות הפנימית מחוברות בטור, הזרם במעגל יהיה:
(IT = E / (RT + r
והמתח על הנגד השקול שהוא המתח על כל ההתנגדויות החיצוניות יהיה:
(UAB = IT·RT = (RT · E) / (RT + r
UAB שהוא מקור המתח למעגל, קטן מ – E , בגלל המתח שנופל על ההתנגדות הפנימית. למתח UAB המסופק למעגל קוראים מתח הדקים. וכפי שראינו הוא שווה ל:
(UAB = E - Ir = (RT · E) / (RT + r
חשוב לזכור שמתח ההדקים אינו קבוע והוא תלוי בהתנגדות החיצונית RT שמחוברת למעגל.
זאת מכיוון שכאשר מגדילים את ההתנגדות השקולה של המעגל, משתנה גם הזרם הזורם במעגל.
לכן, מכיוון שמתח ההדקים תלוי בעוצמת הזרם הזורם במעגל, וככל שהזרם יגדל כך יקטן מתח ההדקים.
הסיבה היא מפל המתח הפנימי במקור המתח התלוי בעוצמת הזרם.
ככל שעוצמת הזרם החשמלי במעגל גדולה יותר, כך יגדל גם מפל המתח הפנימי.
דוגמא: מקור מתח E בעל התנגדות פנימית r חובר למעגל.
כאשר הנגד החיצוני היה של 47Ω היה הזרם במעגל 0.5 A.
כאשר הנגד החיצוני היה של 11Ω היה הזרם במעגל של 2 A.
מהו הכ.א.מ ומהי ההתנגדות הפנימית?
פתרון: המעגל הוא כמו המעגל הנ"ל. נרשום לנו את מערכת המשוואות מתוך הנתונים, על סמך הנוסחה שלמדנו:
0.5 = (E / (47 + r
2 = (E / (11 + r
נפתור בעזרת השוואת מקדמים ונקבל E = 24 V r = 1 Ω.
הערה: כאשר הזרם במעגל זורם בכיוון הפוך לכיוון שהכ.א.מ רוצה להזרים זרם
(זה קורה כאשר יש עוד כ.א.מ חזק יותר בכיוון מנוגד), מתח ההדקים יהיה גדול ממתח הכ.א.מ מכיוון שהזרם משנה כיוון, ולכן יופיע כ – ( -I ) בנוסחה.
דוגמא:
UAB = E - ( -I ) r = E + Ir
הואיל והכא"מ וההתנגדות הפנימית של מקור המתח קבועים, הרי שעוצמת הזרם החשמלי הזורם במעגל ניתן לשינוי על ידי שינוי הנגד RT.
ככל שנקטין את ההתנגדות RT כך תגדל עוצמת הזרם במעגל, וכאשר התנגדות זו תהיה שווה ל – 0, תהיה עוצמת הזרם במעגל I = E / r .
מכאן ניתן לראות כי צריכת הזרם שניתן להפיק ממקור המתח היא מוגבלת, ותלויה בהתנגדות הפנימית של מקור המתח.
ככל שההתנגדות הפנימית תהיה קטנה יותר, כך ניתן לצרוך ממקור המתח עוצמת זרם מירבית גבוהה יותר.
למעשה, לא כדאי לצרוך ממקור המתח את עוצמת זרם כה גבוהה, מכיוון שבדרך כלל הוא לא מסוגל לעמוד בזה, והדבר יגרום לבלאי מהיר יותר של מקור המתח.
ככל שמקור המתח מתיישן, גדלה התנגדותו הפנימית ולכן, לפי האמור לעיל, עוצמת הזרם שניתן להפיק ממנו קטנה, ומתח ההדקים שלו יורד.
גולשים מקוונים: 8