E4    Zatěžovací charakteristika zdroje. (Ohmův zákon pro uzavřený
obvod)                                                            Voltampérová charakteristika
spotřebiče.




Zdroj napětí / např. galvanický článek/, jehož svorky nejsou propojeny žádným vodičem, nazýváme
nezatížený zdroj a napětí na svorkách elektromotorické napětí zdroje. Naopak zdroj, který dodává do
vnějšího obvodu proud, nazýváme zatížený. Uzavřený elektrický obvod  /obr.2/ se skládá ze dvou
částí. Vnější část obvodu tvoří rezistory, vodiče apod.Této části přiřazujeme vnější odpor obvodu
R. Vodivý prostor mezi svorkami uvnitř zdroje tvoří vnitřní část obvodu, kterému přiřazujeme
vnitřní odpor zdroje  . Oběma částmi uzavřeného obvodu protéká  proud I. Je-li napětí na vnější a
na vnitřní části obvodu, potom z principu zachování energie / E = UQ / vyplývá :

Neboli


Z Ohmova zákona

Potom

Po úpravě



                                                    obr.1

Proud v uzavřeném obvodu se rovná podílu elektromotorického napětí zdroje a součtu odporů vnější  a
vnitřní části obvodu.

Uvedená formulace se nazývá Ohmův zákon pro uzavřený obvod. Veličinu U = RI nazýváme svorkové
napětí zdroje, veličina  U[i] = R[i]I   je úbytek napětí na zdroji.

Podle hodnoty vnitřního odporu  R  rozlišujeme tvrdé zdroje napětí s nepatrným  R  a měkké zdroje
napětí  s větším R  .

Pro  I  = 0  /nezatížený zdroj / je

 Pro tzv. zkrat, tj.  pro  R =  0, je  U  =  0. V tomto případě teče obvodem zkratový proud

Zatěžovací charakteristika zdroje je graf závislosti svorkového napětí zdroje na odebíraném proudu.

                                                                  Obr. 2


Výkon ve spotřebiči



závisí na velikosti proudu kvadraticky, grafem je tedy parabola. Maximálního výkonu dosáhneme, když




  V takovém případě je        a maximální výkon je




Voltampérová charakteristika spotřebiče je graf závislosti proudu, který prochází spotřebičem, a
napětí na spotřebiči, tj.

Pro měření použijeme zapojení na obr.3




Spotřebič je znázorněn jako odpor  . Proud  regulujeme reostatem R .

Technické rezistory jsou vyrobeny z materiálů s malým teplotním součinitelem odporu a mají velký
povrch, takže se ohřívají málo. Proto jejich voltampérová charakteristika je grafem přímé
úměrnosti.

Žárovka má wolframové vlákno, které se průchodem proudu silně zahřívá a jeho odpor za provozu je
několikanásobně větší než za studena. Proto voltampérová charakteristika není lineární.


Pomůcky :


voltmetr; ampérmetr; plochá baterie, síťový adaptér, reostat, odpory, žárovky, solární článek,
spojovací vodiče



Úkoly :



 1. Změřte zatěžovací charakteristiku baterie a síťového adaptéru. Maximální zatěžovací proud
zvolte pro pokles elektromotorického napětí na polovinu. Zkratový proud a vnitřní odpor stanovte
z grafu závislosti zatěžovací charakteristiky zdroje.
 2. Pro solární článek změřte celý průběh zatěžovací charakteristiky a znázorněte rovněž průběh
výkonu zdroje.
 3. Proměřte voltampérovou charakteristiku žárovky.