Изучение зависимостей полезной мощности и К.П.Д источника питания от нагрузки (лабораторная работа), страница 8

                                .

       Классическая электронная теория дает следующее объяснение рассматриваемому выше закону. Кинетическая энергия электрона в конце пробега

                                .

При столкновении  с ионом кристаллической решетки электрон отдает свою энергию, поэтому внутренняя энергия металла возрастает (металл нагревается), число соударений одного электрона , поэтому в единицу времени в единице объема выделяется тепло:       .

       Для энергии dW имеем:    , причем объём     .

Проинтегрировав это выражение, получаем:  , причем ,  , тогда         .

        Таким образом, количество теплоты, выделяемой в проводнике, равно

                                .

        Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника тока с эдс  и внутренним сопротивлением r и нагрузки сопротивлением R (рис. 7).

       По закону Ома ток в цепи равен:

                                                                            

.

Напряжения на нагрузке U совпадает с напряжением на зажимах источника и равно:

.

Напряжение U всегда меньше , если цепь разомкнута, R→∞ и U= .

Полная мощность, развиваемая в цепи источником тока равна

.                            (4)

Зависимость полной мощности по отношению  представлена на рис. 8.

 

                                                           

                                        Рис.8                    

На нагрузке выделяется не вся мощность р, а часть её, называемая полезной:

.                (5)

Полезная мощность имеет максимальные значения,  когда производная функции  по переменной R равна нулю: . Это имеет место при R=r.

Зависимость полезной мощности от отношения  представлена на рис. 9.

р_н

 

                               1                                               

η

1