2.1 Ηλεκηρικές πηγές. 2.2 Ηλεκηρικό ρεύμα

Transcript

1 . Ηλεκηρικές πηγές Ηιεθηξηθή πεγή είλαη ε δηάηαμε πνπ δεκηνπξγεί δηαθνξά δπλακηθνύ ζηα άθξα ηεο θαη πξνζθέξεη ζην θύθισκα ειεθηξηθή ελέξγεηα. Ηιεθηξηθέο πεγέο είλαη ειεθηξηθέο ζηήιεο κπαηαξίεο θνξεηώλ ζπζθεπώλ, ειεθηξηθνί ζπζζσξεπηέο κπαηαξία απηνθηλήηνπ, θσηνζηνηρεία πξνζθέξνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα από ηνλ ήιην, ειεθηξηθέο γελλήηξηεο πξνζθέξνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα κεηαηξέπνληαο από ρεκηθή ελέξγεηα Πόινη νλνκάδνληαη ηα άθξα ηεο πεγήο. Θεηηθόο πόινο, ν πόινο πνπ βξίζθεηαη ζην πςειόηεξν δπλακηθό. Αξλεηηθόο πόινο, ν πόινο πνπ βξίζθεηαη ζε ρακειόηεξν δπλακηθό. Δίδε ειεθηξηθώλ πεγώλ Πεγή ζπλερνύο ξεύκαηνο Πεγή ελαιιαζζνκέλνπ ξεύκαηνο. Ηλεκηρικό ρεύμα Αγσγνί είλαη ηα πιηθά πνπ επηηξέπνπλ ηελ θίλεζε ησλ ειεθηξηθώλ θνξηίσλ ζηε κάδα ηνπο. Σα κέηαιια είλαη αγσγνί θαη θνξείο ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο είλαη ηα ειεθηξόληα. Μνλσηέο είλαη ηα πιηθά πνπ δελ επηηξέπνπλ ηε δηέιεπζε ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο, π.ρ ηα πιαζηηθά, δελ έρνπλ ειεύζεξα ειεθηξηθά θνξηία ζην εζσηεξηθό ηνπο. Αλ ζπλδεζεί κηα πεγή ζηα άθξα αγσγνύ ηόηε ζηα άθξα ηνπ ππάξρεη δηαθνξά δπλακηθνύ θαη ζην εζσηεξηθό ηνπ ειεθηξηθό πεδίν. Με ηελ επίδξαζε ηνπ ειεθηξηθνύ πεδίνπ ηα ειεθηξόληα θηλνύληαη πξνο ην ζεηηθό πόιν ηεο πεγήο. Ηιεθηξηθό ξεύκα είλαη ε θαηεπζπλόκελε (πξνζαλαηνιηζκέλε) θίλεζε ειεθηξηθώλ θνξηίσλ, ε νπνία ζπκβαίλεη κέζα ζε αγσγνύο εμ αηηίαο θάπνηαο δηαθνξάο δπλακηθνύ. Η Φοπά ηος ηλεκηπικού πεύμαηορ Σπκβαηηθή θνξά (επηθξαηεί σο θνξά ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο) ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο ζεσξείηαη ε θίλεζε πνπ ζα έθαλε ην ζεηηθό θνξηίν, είηε ππάξρεη ειεύζεξν ζην εζσηεξηθό ηνπ πιηθνύ είηε όρη. Η θίλεζε είλαη από ην ζεηηθό πόιν ηεο πεγήο ζηνλ αξλεηηθό. Πξαγκαηηθή θνξά είλαη ε θνξά πνπ θάλνπλ ηα ειεθηξόληα ζην εζσηεξηθό ησλ κεηαιιηθώλ αγσγώλ. Μησανικό ανάλογο και ςδπαςλικό ανάλογο ηηρ ηλεκηπικήρ πηγήρ και ηος ηλεκηπικού πεύμαηορ Η ειεθηξηθή πεγή δελ δεκηνπξγεί ειεθηξηθό θνξηίν. Η πεγή κεηαθέξεη ην θνξηίν από ην έλα άθξν ηεο (ρακεινύ δπλακηθνύ) ζην άιιν άθξν ηεο (πςεινύ δπλακηθνύ). Μεηαθέξεηαη ην θνξηίν από κία ζέζε κηθξήο δπλακηθήο ελέξγεηαο ζε ζέζε κεγάιεο δπλακηθήο ελέξγεηαο. Η ειεθηξηθή πεγή θάλεη θάηη αληίζηνηρν όπσο θαη ε αληιία λεξνύ.

2 Η αληιία δε δεκηνπξγεί λεξό αιιά ην κεηαθέξεη από έλα ζεκείν όπνπ ε δπλακηθή ελέξγεηα ηνπ λεξνύ είλαη κηθξή ζε έλα άιιν ςειόηεξα όπνπ ε δπλακηθή ελέξγεηα είλαη κεγάιε. Αποηελέζμαηα ηλεκηπικού πεύμαηορ Θεξκηθά, νη αγσγνί όηαλ δηαξξένληαη από ειεθηξηθό ξεύκα δεζηαίλνληαη. Χεκηθά, όπσο ζηελ ειεθηξόιπζε. Μαγλεηηθά, όηαλ έλαο αγσγόο δηαξξέεηαη από ειεθηξηθό ξεύκα γύξσ ηνπ δεκηνπξγείηαη καγλεηηθό πεδίν. ηελ ηδηόηεηα απηή ζηεξίδεηαη ε ιεηηνπξγία ησλ θηλεηήξσλ. Ένηαζη ηλεκηπικού πεύμαηορ υ Οξίδεηαη σο έληαζε ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο Ι ην s πειίθν ηνπ θνξηίνπ q πνπ πεξλάεη από κία δηαηνκή ηνπ αγσγνύ δηα ηελ αληίζηνηρε ρξνληθή δηάξθεηα t. q I t Η έληαζε είλαη κνλόκεηξν κέγεζνο. Μνλάδα κέηξεζεο είλαη ην Ampere (A) Α=C/s ην νπνίν είλαη ζεκειηώδεο κέγεζνο. Από ηε ζρέζε I=q/t νξίδεηαη ην Coulomb, C=A s, C είλαη ην θνξηίν πνπ πεξλάεη από κία δηαηνκή αγσγνύ ζε έλα sec όηαλ ν αγσγόο δηαξξέεηαη από ξεύκα Α.. Κανόνες ηοσ Kirchoff Αμπεπόμεηπο Σν Ακπεξόκεηξν είλαη όξγαλν γηα ηε κέηξεζε ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο, ην νπνίν ζπλδέεηαη ζε ζεηξά ζην θύθισκα. Σν ακπεξόκεηξν έρεη πνιύ κηθξή αληίζηαζε θαη δελ επεξεάδεη ηα δηάθνξα κεγέζε ηνπ θπθιώκαηνο. Αλ ην ακπεξόκεηξν ζπλδεζεί ζε δηάθνξα ζεκεία ελόο αγσγνύ πνπ δηαξξέεηαη από ξεύκα ε έλδεημε είλαη παληνύ ε ίδηα επεηδή ην θνξηίν δηαηεξείηαη. Σν θνξηίν δελ κπνξεί νύηε λα εμαθαληζζεί νύηε λα κπνξεί λα δεκηνπξγεζεί, ην θνξηίν κεηαθέξεηαη. ορ Κανόναρ ηος Kirchhoff Κόκβνο είλαη έλα ζεκείν ηνπ θπθιώκαηνο ζην νπνίν ζπλαληηνύληαη ηνπιάρηζηνλ ηξεηο αγσγνί. Κιάδνο είλαη έλα ηκήκα αγσγνύ αλάκεζα ζε δύν θόκβνπο. Βξόρνο είλαη θάζε θιεηζηή δηαδξνκή. ορ Κανόναρ Kirchhoff I I I Σν άζξνηζκα ησλ ξεπκάησλ πνπ πιεζηάδνπλ ζ έλαλ θόκβν, είλαη ίζν κε ην άζξνηζκα ησλ ξεπκάησλ πνπ απνκαθξύλνληαη από απηόλ. Σ(Ι εηζ )=Σ(Ι εμ ) Όζν θνξηίν θηάλεη θάζε δεπηεξόιεπην ηόζν θνξηίν θεύγεη. ε έλαλ αγσγό ρσξίο δηαθιάδσζε ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο είλαη παληνύ ε ίδηα. Ο νο Νόκνο είλαη απνηέιεζκα ηεο αξρήο δηαηήξεζεο ηνπ ειεθηξηθνύ θνξηίνπ. Αλ είλαη ζεηηθή ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πνπ θηάλεη ζηνλ θόκβν θαη αξλεηηθή ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πνπ θεύγεη από ηνλ θόκβν ηόηε ΣΙ=0

3 Βοληόμεηπο Σν Βνιηόκεηξν είλαη όξγαλν γηα ηε κέηξεζε ηεο δηαθνξάο δπλακηθνύ κεηαμύ δύν ζεκείσλ ηνπ θπθιώκαηνο, ην νπνίν ζπλδέεηαη παξάιιεια ζην θύθισκα. Σν βνιηόκεηξν έρεη πνιύ κεγάιε αληίζηαζε θαη ε ζύλδεζή ηνπ παξάιιεια δελ επεξεάδεη ην θύθισκα. Γίπολα και σαπακηηπιζηική καμπύλη διπόλος Σα θπθιώκαηα απνηεινύληαη από ζπλδπαζκνύο αληηζηάζεσλ, πεγώλ, ππθλσηώλ θαη άιια ζηνηρεία. Σα ζηνηρεία ελόο θπθιώκαηνο ραξαθηεξίδνληαη σο δίπνια, επεηδή ζηα άθξα ηνπο ππάξρεη κηα δηαθνξά δπλακηθνύ Γηα θάζε δίπνιν ππάξρεη κηα ραξαθηεξηζηηθή θακπύιε -I.4 Ανηίζηαζη-Ανηιζηάηης Ανηίζηαζη αγωγού Αιιάδεη ε ηάζε ζηα άθξα ηνπ αγσγνύ αιιάδεη θαη ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πνπ ηνλ δηαξξέεη ην πειίθν όκσο παξακέλεη ζηαζεξό. Οξίδεηαη σο ειεθηξηθή αληίζηαζε () αγσγνύ, ην πειίθν ηεο δηαθνξάο δπλακηθνύ () ζηα άθξα ηνπ αγσγνύ δηα ηεο έληαζεο (Ι) ηνπ ξεύκαηνο πνπ I δηαξξέεη ηνλ αγσγό. I Η αληίζηαζε είλαη κνλόκεηξν κέγεζνο. Μνλάδα κέηξεζεο είλαη ην Ohm (Ω). Η αληίζηαζε εθθξάδεη ηε δπζθνιία ηνπ θνξηίνπ λα θηλεζεί ζην εζσηεξηθό ηνπ αγσγνύ. ηνπο κεηαιιηθνύο αγσγνύο ε αληίζηαζε νθείιεηαη ζηηο ζπγθξνύζεηο ησλ ειεύζεξσλ ειεθηξνλίσλ κε ηα ζεηηθά ηόληα ηνπ πιέγκαηνο ηνπ κεηάιινπ. Ο κεηαιιηθόο αγσγόο ιέγεηαη αληηζηάηεο. Νόμορ ηος Ohm για ανηιζηάηη Δθόζνλ ε ζεξκνθξαζία ελόο κεηαιιηθνύ αγσγνύ δηαηεξείηαη ζηαζεξή, ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο (Ι) πνπ ηνλ δηαξξέεη είλαη αλάινγε πξνο ηε δηαθνξά δπλακηθνύ () ε νπνία εθαξκόδεηαη ζηα άθξα ηνπ. I κε =ζηαζεξό Ο λόκνο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί κόλν όηαλ ε αληίζηαζε είλαη ζηαζεξή όπσο ζηνπο κεηαιιηθνύο αγσγνύο. Ο λόκνο δελ ηζρύεη γηα δηόδνπο, ηξαλδίζηνξ, ε έληαζε δελ είλαη αλάινγε ηεο ηάζεο. Από ηελ ζρέζε I I ην γηλόκελν Ι δίλεη ηελ πηώζε ηεο ηάζεο ζηα άθξα ηνπ αγσγνύ. ύκβνιν αληηζηάηε ηνπο αληηζηάηεο ηζρύεη ν λόκνο ηνπ Ohm.

4 Παπάγονηερ από ηοςρ οποίοςρ εξαπηάηαι η ανηίζηαζη ενόρ ανηιζηάηη. l Οκνγελήο αγσγόο κε ζηαζεξή δηαηνκή. S Η αληίζηαζε ελόο αληηζηάηε εμαξηάηαη: από ηε ζεξκνθξαζία, από ην πιηθό πνπ είλαη θαηαζθεπαζκέλε, είλαη αλάινγε ηνπ κήθνπο ηνπ αγσγνύ αληηζηξόθσο αλάινγε ηνπ εκβαδνύ ηεο δηαηνκήο ηνπ. l S Όπνπ ξ εηδηθή αληίζηαζε κνλάδα κέηξεζεο Ω m Η εηδηθή αληίζηαζε εμαξηάηαη από ηελ ζεξκνθξαζία θαη ην πιηθό ξ ζ =ξ 0 (αζ) ξ 0 είλαη ε εηδηθή αληίζηαζε ζε ζεξκνθξαζία 0 o C. Σν α είλαη ζηαζεξά θαη νλνκάδεηαη ζεξκηθόο ζπληειεζηήο εηδηθήο αληίζηαζεο. Αλ α>0 ζε κέηαιια απμάλεηαη ε αληίζηαζε κε ηε ζεξκνθξαζία. Αλ α<0 ζε εκηαγσγνύο θαη ειεθηξνιύηεο- κεηώλεηαη ε αληίζηαζε κε ηε ζεξκνθξαζία. Αλ α=0 ζε νξηζκέλα θξάκαηα ε αληίζηαζε είλαη αλεμάξηεηε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Από ηε ζρέζε εηδηθήο αληίζηαζεο ζεξκνθξαζίαο πξνθύπηεη: ζ = 0 (αζ)..5. Σσνδεζμολογία ανηιζηαηών (ανηιζηάζεων) Αλαγθαία γηα ηε κειέηε ησλ θπθισκάησλ είλαη ε αληηθαηάζηαζε πνιιώλ αληηζηάζεσλ κε κία. Οη ζπλδεζκνινγίεο ησλ αληηζηαηώλ είλαη δύν: ζε ζεηξά θαη παξάιιεια. Η αληίζηαζε πνπ αληηθαζηζηά θάπνηεο αληηζηάζεηο ιέγεηαη νιηθή αληίζηαζε. Σν ξεύκα πνπ δηαξξέεη ηελ νιηθή αληίζηαζε ιέγεηαη νιηθό θαη ε ηάζε ζηα άθξα ηεο νιηθή ηάζε. Σςνδεζμολογία ζε ζειπά Οιηθή αληίζηαζε ε αληίζηαζε πνπ αληηθαζηζηά ηηο αληηζηάζεηο. Όιεο νη αληηζηάζεηο θαη ε νιηθή δηαξξένληαη από ην ίδην ξεύκα Ι. Η ηάζε ζηα άθξα ηεο νιηθήο αληίζηαζεο είλαη ίδηα κε ηελ ηάζε ζηα άθξα ησλ αληηζηάζεσλ πνπ αληηθαζηζηά AΓ = νι A AB B I AB I I I B I I I I 4

5 Η ηζνδύλακε αληίζηαζε πνιιώλ αληηζηάζεσλ πνπ είλαη ζπλδεκέλεο ζε ζεηξά είλαη πάληνηε κεγαιύηεξε από θάζε αληίζηαζε μερσξηζηά. Η ελέξγεηα πνπ εθρσξεί ζην πεξηβάιινλ ε ηζνδύλακε αληίζηαζε είλαη ίδηα κε ηελ ελέξγεηα πνπ εθρσξνύλ νη αληηζηάζεηο πνπ αληηθαζηζηά. Σύνδεζη παράλληλα ηελ παξάιιειε ζύλδεζε όιεο νη αληηζηάζεηο έρνπλ ζηα άθξα ηνπο ηελ ίδηα ηάζε. Οη εληάζεηο πνπ δηαξξένπλ ηηο αληηζηάζεηο είλαη δηαθνξεηηθέο Ι, Ι, Ι θαη Ι= Ι Ι Ι Οιηθή αληίζηαζε oι είλαη κηα αληίζηαζε πνπ αληηθαζηζηά όιεο θαη δηαξξέεηαη από ξεύκα Ι θαη έρεη ηάζε ζηα άθξα ηεο ίδηα κε όιεο ηηο αληηζηάζεηο πνπ αληηθαζηζηά. I I I I A I o A A A A A A I A I Η ηζνδύλακε αληίζηαζε είλαη κηθξόηεξε από ηελ κηθξόηεξε αληίζηαζε από ηηο νπνίεο πξνθύπηεη. Αλ ε νιηθή αληίζηαζε αληηθαζηζηά αληηζηάζεηο ηόηε: o Οη νηθηαθέο ζπζθεπέο θαη νη ιακπηήξεο ζπλδένληαη παξάιιεια..7 Ενέργεια και ιζτύς ηοσ ηλεκηρικού ρεύμαηος Δνέπγεια ηος ηλεκηπικού πεύμαηορ Έζησ αγσγόο πνπ δηαξξέεηαη από ξεύκα εληάζεσο Ι. A B Σν πεδίν ζην εζσηεξηθό ηνπ αγσγνύ αζθεί δπλάκεηο ζηα A B Ι θνξηία θαη παξάγεη έξγν. q q 5

6 Σν νιηθό έξγν πνπ παξάγεηαη ζην θνξηίν δίλεηαη από ηε ζρέζε AB W W AB q αλ q q ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο είλαη I ηόηε W AB I t t Σν έξγν απηό αληηζηνηρεί ζηελ ελέξγεηα πνπ κεηαθέξεηαη από ην ειεθηξηθό πεδίν ζην ειεθηξηθό ζηνηρείν ηνπ θπθιώκαηνο. Μνλάδα κέηξεζεο ηεο ελέξγεηαο είλαη ην Joule. Αλ ην ειεθηξηθό ζηνηρείν είλαη αληηζηάηεο ζα ηζρύεη ν λόκνο ηνπ Ohm. W I t I W ή W I t Ιζσύρ ηος ηλεκηπικού πεύμαηορ Ο ξπζκόο κεηαθνξάο ελέξγεηαο είλαη ε ηζρύο θαη ζπκβνιίδεηαη κε Ρ. W I t P P I t t Η ηζρύο είλαη ραξαθηεξηζηηθό κέγεζνο όισλ ησλ ειεθηξηθώλ ζπζθεπώλ. Μνλάδα κέηξεζεο ην Watt. W είλαη ε ελέξγεηα πνπ πξνζθέξεηαη θάζε δεπηεξόιεπην. Αλ ην ζηνηρείν είλαη αληηζηάηεο ηζρύεη: P P I Κόζηορ λειηοςπγίαρ ζςζκεςήρ Αλ ε ηζρύο κεηξηέηαη ζε Watt θαη ν ρξόλνο ζε sec ηόηε ε ελέξγεηα είλαη ζην SI κεηξηέηαη ζε Joule. Αλ ν ρξόλνο κεηξηέηαη ζε ώξεο πξνθύπηεη ε κνλάδα κέηξεζεο ηεο ελέξγεηαο Wh. Από ηελ ζρέζε W=P t => Wh=W 600s=600 J Αλ ε ηζρύο κεηξηέηαη ζε KW θαη ν ρξόλνο ζε h πξνθύπηεη κνλάδα κέηξεζεο ηεο ελέξγεηαο KWh, KWh=000W 600s= J. Η KWh είλαη ε κνλάδα κέηξεζεο ηεο ελέξγεηαο πνπ ρξεζηκνπνηεί θαη ε ΓΔΗ. Νόμορ ηος Joule ηνπο κεηαιιηθνύο αγσγνύο, όηαλ δηαξξένληαη από ξεύκα, ηα θηλνύκελα ειεθηξόληα ζπγθξνύνληαη κε ην πιέγκα θαη ράλνπλ ηελ ελέξγεηα ηνπο. Η ελέξγεηα απηή γίλεηαη ζεξκόηεηα. Ο αγσγόο ζεξκαίλεηαη, όηαλ ε ζεξκνθξαζία ηνπ κεηάιινπ παξακέλεη ζηαζεξή, όιε ε ελέξγεηα (W) πνπ πξνζθέξεη ην ειεθηξηθό πεδίν ζην εζσηεξηθό ηνπ αγσγνύ κεηαθέξεηαη ζην πεξηβάιινλ ζε κνξθή ζεξκόηεηαο (Q). Γειαδή W=Q είλαη όκσο W=I t επνκέλσο θαη ε ζεξκόηεηα πνπ κεηαθέξεηαη ζην πεξηβάιινλ ζα είλαη Q= I t. Νόκνο ηνπ Joule Τν πνζό ηεο ζεξκόηεηαο Q πνπ εθιύεηαη ζε έλα κεηαιιηθό αγσγό ζηαζεξήο ζεξκνθξαζίαο είλαη αλάινγν ηνπ ηεηξαγώλνπ ηεο έληαζεο Ι αλάινγν ηεο αληίζηαζεο αλάινγν ηνπ ρξόλνπ t δηέιεπζεο ηνπ ξεύκαηνο. Σν Q κεηξηέηαη ζε Joule Αλ Q=α I t ην Q κεηξηέηαη ζε Calorie(cal). 6

7 Όπνπ α=0,4cal/joule είλαη ζηαζεξά θαη νλνκάδεηαη ειεθηξηθό ηζνδύλακν ηεο ζεξκόηεηαο. Δθαπμογέρ θαινομένος Joule Α) Ηλεκηπικόρ λαμπηήπαρ πςπακηώζεωρ Η ιεηηνπξγία ηνπ ζηεξίδεηαη ζηε ζέξκαλζε (πάλσ από 000 ν C) ελόο αγσγνύ (δύζηεθην κέηαιιν) ιόγσ ηεο δηέιεπζεο ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο. Ο αγσγόο βξίζθεηαη ζε έλα γπάιηλν δνρείν ην νπνίν πεξηέρεη έλα αδξαλέο αέξην. Όινη νη ιακπηήξεο κηαο νηθηαθήο εγθαηάζηαζεο ζπλδένληαη παξάιιεια θαη ε ηάζε ιεηηνπξγίαο ηνπο είλαη 0. Ενδείξειρ κανονικήρ λειηοςπγίαρ ζςζκεςήρ ε θάζε ειεθηξηθή ζπζθεπή ππάξρνπλ δπν ραξαθηεξηζηηθέο ελδείμεηο π.ρ. 0 00W. Η έλδεημε 0 δειώλεη όηη ε ηάζε πνπ πξέπεη λα εθαξκνζζεί ζηε ζπζθεπή γηα λα ιεηηνπξγεί θαλνληθά είλαη 0. Η έλδεημε 00W δειώλεη ηελ ηζρύ ηεο ζπζθεπήο P=00W, δειαδή ε ζπζθεπή θαηαλαιώλεη ελέξγεηα 00J θάζε έλα δεπηεξόιεπην. Β) Ηλεκηπικέρ ζςζκεςέρ θεπμόηηηαρ Σέηνηεο ζπζθεπέο είλαη νη ειεθηξηθέο ζεξκάζηξεο, νη ειεθηξηθέο θνπδίλεο θιπ. Οη ζπζθεπέο απηέο πεξηέρνπλ αληηζηάηεο πνπ κεηαηξέπνπλ ηελ ειεθηξηθή ελέξγεηα ζε ζεξκόηεηα. Γ) Αζθάλειερ Οη αζθάιεηεο ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηελ πξνθύιαμε ησλ θπθισκάησλ από ηελ κεγάιε αύμεζε ηεο έληαζεο ηνπ ξεύκαηνο. πλδένληαη ζε ζεηξά ζην θύθισκα. Αλ ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πεξάζεη ηελ αλαγξαθόκελε ηηκή ηεο αζθάιεηαο π.ρ. 6Α ηόηε ε ιηώλεη έλαο αγσγόο ή παξακνξθώλεηαη έλα έιαζκα ζην εζσηεξηθό ηεο θαη δηαθόπηεηαη ή ιεηηνπξγία ηνπ θπθιώκαηνο. Γ) Βπασςκύκλωμα Βξαρπθύθισκα νλνκάδεηαη ε ζύλδεζε δύν ζεκείσλ ελόο θπθιώκαηνο κε αγσγό ακειεηέαο αληίζηαζεο. Όηαλ γίλεηαη βξαρπθύθισκα ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο ηνπ θπθιώκαηνο παίξλεη πνιύ κεγάιεο ηηκέο κε απνηέιεζκα ηελ ππεξζέξκαλζε ηνπ θπθιώκαηνο κε θίλδπλν λα θαηαζηξαθεί. Η πξνζηαζία ηνπ θπθιώκαηνο από ηηο επηπηώζεηο ελόο βξαρπθπθιώκαηνο γίλεηαη κε ηηο αζθάιεηεο..8 Ηλεκηρεγερηική δύναμη πηγής Όηαλ έλα ειεθηξηθό θύθισκα δηαξξέεηαη από ξεύκα, ην ζεηηθό θνξηίν ζην εζσηεξηθό ησλ αγσγώλ θηλείηαη από ην ζεηηθό πόιν ηεο πεγήο ζηνλ νπνίν ην ζεηηθό θνξηίν έρεη πςειή δπλακηθή ελέξγεηα, ζηνλ αξλεηηθό πόιν ηεο πεγήο πνπ ην θνξηίν απνθηά ρακειή δπλακηθή ελέξγεηα. Η ελέξγεηα πνπ ράλεηαη πξνζθέξεηαη ζηηο δηαηάμεηο πνπ δηαζέηεη ην θύθισκα. Η πηγή παίπνει ηο θεηικό θοπηίο από ηον απνηηικό πόλο, ηο μεηαθέπει από ηο εζωηεπικό ηος ζηον θεηικό πόλο πποζθέπονηαρ ηος ενέπγεια. Όζε ελέξγεηα ράλεη ην θνξηίν θηλνύκελν ζην θύθισκα ηόζε πξνζθέξεη ε πεγή ζην θνξηίν θαηά ηελ θίλεζή ηνπ ζην εζσηεξηθό ηεο. Η ΗΔΓ(E) κίαο πεγήο εθθξάδεη ηελ πνζόηεηα ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηα W πνπ πξνζθέξεηαη από ηε πεγή ζε θάζε έλα Coulomb ζεηηθνύ θνξηίνπ θαζώο ην θνξηίν πεξλάεη κέζα από ηε πεγή, από ηνλ αθξνδέθηε ρακεινύ δπλακηθνύ (-) πξνο ηνλ αθξνδέθηε πςεινύ δπλακηθνύ(). Μνλάδα ηεο ΗΔΓ είλαη ην olt. E = W q 7

8 H ΗΔΓ δελ είλαη δύλακε είλαη ελέξγεηα αλά κνλάδα θνξηίνπ. Από ηελ παξαπάλσ ζρέζε πξνθύπηεη: E = W W q = t q = P I t Η ΗΔΓ κηαο πεγήο δίλεηαη από ηελ ηζρύ πνπ παξέρεη ε πεγή ζην θύθισκα πξνο ηελ έληαζε ηνπ ξεύκαηνο πνπ δηαξξέεη ην θύθισκα. Η πεγή κεηαηξέπεη θάπνηα κνξθή ελέξγεηαο πρ ρεκηθή ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Η ειεθηξηθή πεγή δελ παξάγεη θνξηία ηα θνξηία ππάξρνπλ ζην εζσηεξηθό ηνπ θπθιώκαηνο ε πεγή πξνζθέξεη ζε απηά ελέξγεηα. ΗΔΓ ζεκαίλεη όηη ε πεγή ζε θάζε θνξηίν C πξνζθέξεη ελέξγεηα J. ΗΔΓ αλαγξάθεηαη ζην πεξίβιεκα ηεο ζπζθεπήο. Δζωηεπική ανηίζηαζη πηγήρ Η πεγή όηαλ δηαξξέεηαη από ξεύκα ζεξκαίλεηαη. Άξα ε πεγή έρεη αληίζηαζε ε νπνία νλνκάδεηαη εζσηεξηθή αληίζηαζε. πκβνιίδεηαη κε r. Η εζσηεξηθή αληίζηαζε εθθξάδεη ηε δπζθνιία πνπ ζπλαληά ην θνξηίν λα θηλεζεί ζην εζσηεξηθό ηεο πεγήο..9 Νόμος ηοσ Ohm για ηο κλειζηό κύκλωμα Έζησ όηη ην εμσηεξηθό θύθισκα είλαη έλαο αληηζηάηεο. Ι ε ρξόλν t ε πεγή δίλεη ελέξγεηα: π r Ε Εξωτερικό κύκλωμα W = P t P = E t W = E I t Η ελέξγεηα πνπ πξνζθέξεη ε πεγή γίλεηαη ζεξκόηεηα ζηνλ αληηζηάηε θαη ζηελ εζσηεξηθή αληίζηαζε r. Q = I t Q r = I r t W = E I t W = Q Q r E I t = I t I r t I = E r Η ηειεπηαία ζρέζε απνηειεί ην λόκν ηνπ Ohm γηα ην θιεηζηό θύθισκα, ε έληαζε ηνπ ξεύκαηνο Ι πνπ δηαξξέεη ην θύθισκα είλαη ίζε κε ην πειίθν ηεο ΗΔΓ πξνο ηελ νιηθή αληίζηαζε. Τάζη ζηοςρ πόλοςρ ηηρ πηγήρ Η ηάζε ζηα άθξα ηεο πεγήο ιέγεηαη πνιηθή ηάζε π. Δάλ ην θύθισκά καο πεξηιακβάλεη ηελ πεγή θαη κία εμσηεξηθή αληίζηαζε ε ηάζε ζηα άθξα ηεο πεγήο είλαη ίζε κε ηελ ηάζε ζηα άθξα ηεο εμσηεξηθήο αληίζηαζεο: π = 8

9 Από ηελ αξρή δηαηήξεζεο ηεο ελέξγεηαο: W = Q Q r E I t = I t I r t E = I I r E = π I r π = E I r Η ηάζε ηεο πεγήο είλαη ίζε κε ηελ ΗΔΓ κεησκέλε θαηά ηελ πηώζε ηάζεο πνπ πξνθαιεί ε εζσηεξηθή () αληίζηαζε. E Ν Η ηάζε ηεο πεγήο είλαη ίζε κε ηελ ΗΔΓ όηαλ ε πεγή δελ δηαξξέεηαη από ξεύκα. Η ηάζε ηεο πεγήο είλαη ίζε κε ηελ ΗΔΓ όηαλ ε πεγή είλαη ηδαληθή r=0. Δάλ βξαρπθπθιώζνπκε ηελ πεγή ε έληαζε ηνπ Γ M ξεύκαηνο γίλεηαη κέγηζηε: I β = E Δ r Ο Ι Από ηελ ζρέζε π = E I r θαηαζθεπάδνπκε ηελ ραξαθηεξηζηηθή θακπύιε Η I(A) Iβ 9