Ogniwo z oporem wewnętrznym przekazuje obwodowi zewnętrznemu tylko część energii chemicznej przetwarzanej w elektryczną. Sprawność ogniwa jest definiowana jako stosunek mocy użytecznej (przekazywanej obwodowi zewnętrznemu) do całkowitej mocy przetwarzanej w całym obwodzie. Do ogniwa o oporze wewnętrznym 0,4 Omega i sile elektromotorycznej równej 1,5 V dołączono opornik 0,4 Omega. Oblicz:
a) wartość ciepła wydzielanego w jednostce czasu w całym obwodzie,
b) sprawność ogniwa.
a) wartość ciepła wydzielanego w jednostce czasu w całym obwodzie,
b) sprawność ogniwa.
Q/t=P [J/s=W]; ciepło w jednostce czasu to moc
Moc w obwodzie
Po=EI=E^2/R
Po=E^2/(Rw+Rz)= 1,5^2/(0,4+0,4)=2,8125 [W=J/s]
b) moc w obwodzie zewnętrznym
U=E-IR
I=Po/E= E/(Rw+Rz)= 1,5/0,8=1,875 A
U=E-PoR/E= 1,5-2,8125*0,4/1,5=0,75 V
Pz=UI= 0,75*1,875=1,4063 W
(przy równych oporach połowa spadku napięcia jest na oporze wewnętrznym)
sprawność
η=Pz/Po= 1,4063/2,8125=0,5
η=Pz/Po=UI/EI=U/E=0,75/1,5=0,5
sprawność wynosi 50%