आंतरिक प्रतिरोध क्या है

मान लीजिए कि एक साधारण विद्युत बंद परिपथ है जिसमें एक वर्तमान स्रोत शामिल है, उदाहरण के लिए एक जनरेटर, गैल्वेनिक सेल या बैटरी, और प्रतिरोध आर का एक प्रतिरोधक। चूंकि सर्किट में करंट कहीं भी बाधित नहीं होता है, यह स्रोत के अंदर भी प्रवाहित होता है।

ऐसी स्थिति में हम कह सकते हैं कि प्रत्येक स्रोत में कुछ आंतरिक प्रतिरोध होता है जो धारा को प्रवाहित होने से रोकता है। यह आंतरिक प्रतिरोध वर्तमान स्रोत की विशेषता है और इसे अक्षर r द्वारा निरूपित किया जाता है। के लिए बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल या बैटरी, आंतरिक प्रतिरोध एक जनरेटर के लिए इलेक्ट्रोलाइट समाधान और इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध है - स्टेटर वाइंडिंग्स का प्रतिरोध, आदि।

इस प्रकार, एक वर्तमान स्रोत को EMF के परिमाण और अपने स्वयं के आंतरिक प्रतिरोध r के मान दोनों की विशेषता है - दोनों विशेषताएँ स्रोत की गुणवत्ता का संकेत देती हैं।

उदाहरण के लिए, उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर (जैसे कि वैन डे ग्राफ जनरेटर या विम्सहर्स्ट जनरेटर) में लाखों वोल्ट में मापा गया एक विशाल ईएमएफ होता है, जबकि उनका आंतरिक प्रतिरोध सैकड़ों मेगोहम्स में मापा जाता है, इसलिए वे प्राप्त करने के लिए उपयुक्त नहीं हैं। उच्च धाराएँ।

इसके विपरीत, गैल्वेनिक कोशिकाओं (जैसे बैटरी) में 1 वोल्ट के क्रम का EMF होता है, हालांकि उनका आंतरिक प्रतिरोध अंशों के क्रम का या अधिकतम दस ओम का होता है, और इसलिए इकाइयों की धाराएँ और दसियों एम्पीयर प्राप्त किए जा सकते हैं। गैल्वेनिक कोशिकाओं से।

यह आरेख कनेक्टेड लोड के साथ एक वास्तविक स्रोत दिखाता है। उन्हें यहाँ परिभाषित किया गया है ईएमएफ स्रोत, इसका आंतरिक प्रतिरोध और साथ ही भार प्रतिरोध। के अनुसार एक बंद सर्किट के लिए ओम का नियम, इस सर्किट में करंट बराबर होगा:

चूंकि सर्किट का बाहरी खंड सजातीय है, इसलिए ओम के नियम से लोड के पार वोल्टेज पाया जा सकता है:

पहले समीकरण से भार के प्रतिरोध को व्यक्त करते हुए और इसके मूल्य को दूसरे समीकरण में प्रतिस्थापित करते हुए, हम एक बंद सर्किट में वर्तमान में भार में वोल्टेज की निर्भरता प्राप्त करते हैं:

एक बंद लूप में, ईएमएफ बाहरी सर्किट तत्वों पर और स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप के योग के बराबर है। लोड करंट पर लोड वोल्टेज की निर्भरता आदर्श रूप से रैखिक है।

ग्राफ यह दिखाता है, लेकिन एक वास्तविक अवरोधक (ग्राफ के पास पार) के लिए प्रायोगिक डेटा हमेशा आदर्श से भिन्न होता है:

प्रयोग और तर्क बताते हैं कि शून्य लोड करंट पर बाहरी सर्किट वोल्टेज स्रोत ईएमएफ के बराबर होता है और शून्य लोड वोल्टेज पर सर्किट करंट होता है शॉर्ट सर्किट करेंट... वास्तविक परिपथों का यह गुण प्रयोगात्मक रूप से वास्तविक स्रोतों के EMF और आंतरिक प्रतिरोध का पता लगाने में मदद करता है।

आंतरिक प्रतिरोध का प्रायोगिक पता लगाना

प्रयोगात्मक रूप से इन विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए, वर्तमान के परिमाण पर भार में वोल्टेज की निर्भरता का एक ग्राफ बनाया जाता है, जिसके बाद इसे कुल्हाड़ियों के साथ चौराहे के बिंदु पर एक्सट्रपलेशन किया जाता है।

वोल्टेज रीढ़ के साथ ग्राफ के चौराहे के बिंदु पर स्रोत ईएमएफ का मूल्य है, और वर्तमान अक्ष के साथ चौराहे के बिंदु पर शॉर्ट-सर्किट वर्तमान का मूल्य है। नतीजतन, आंतरिक प्रतिरोध सूत्र द्वारा पाया जाता है:

स्रोत द्वारा विकसित उपयोगी शक्ति भार भर में वितरित की जाती है। भार प्रतिरोध पर इस शक्ति की निर्भरता का ग्राफ चित्र में दिखाया गया है। यह वक्र समन्वय अक्षों के चौराहे से शून्य बिंदु पर शुरू होता है, फिर अधिकतम शक्ति मान तक बढ़ जाता है, फिर अनंत के बराबर भार प्रतिरोध के साथ शून्य हो जाता है।

अधिकतम भार प्रतिरोध का पता लगाने के लिए जिस पर किसी दिए गए स्रोत के साथ सैद्धांतिक अधिकतम शक्ति विकसित की जाएगी, आर के संबंध में शक्ति सूत्र का व्युत्पन्न लिया जाता है और शून्य पर सेट किया जाता है। अधिकतम शक्ति तब विकसित होगी जब बाहरी सर्किट प्रतिरोध आंतरिक स्रोत प्रतिरोध के बराबर हो:

आर = आर पर अधिकतम शक्ति के लिए यह प्रावधान आपको लोड प्रतिरोध के मूल्य बनाम लोड पर जारी शक्ति की साजिश रचकर स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को प्रयोगात्मक रूप से खोजने की अनुमति देता है।अधिकतम शक्ति प्रदान करने वाले सैद्धांतिक भार प्रतिरोध के बजाय वास्तविक खोजना बिजली आपूर्ति के वास्तविक आंतरिक प्रतिरोध को निर्धारित करता है।

वर्तमान स्रोत की दक्षता वर्तमान में विकसित की जा रही कुल शक्ति के लोड को वितरित अधिकतम शक्ति के अनुपात को इंगित करती है

यह स्पष्ट है कि यदि स्रोत ऐसी शक्ति विकसित करता है कि किसी दिए गए स्रोत के लिए अधिकतम संभव शक्ति लोड पर प्राप्त होती है, तो स्रोत की दक्षता 50% के बराबर होगी।