قانون أوم للدائرة الكاملة – المقاومة الداخلية

ماذا تعرض

للمصدر الحقيقي، كالبطارية، قوة دافعة كهربائية E ومقاومة داخلية r. وفي الدائرة الكاملة تكون شدة التيار I = E/(R + r)، لذا ينخفض فرق الجهد بين قطبي المصدر U = E − Ir كلما زاد التيار المسحوب، إذ يتبدد جزء من الطاقة داخل المصدر نفسه. وتبلغ القدرة المنقولة إلى المقاومة الخارجية، P = I²R، أقصاها عندما تساوي R المقاومة r، لكن الكفاءة U/E عندئذ لا تتجاوز 50%. وعندما تكون R صغيرة جدًا تقترب الدائرة من القصر، ولا يحد التيار سوى r.

طريقة الاستخدام

اضبط «القوة الدافعة الكهربائية E» و«المقاومة الداخلية r»، ثم غيّر «المقاومة الخارجية R» من قيمة كبيرة إلى صغيرة، إما بأداة التحكم وإما بسحب المنزلق على مخطط الدائرة. لاحظ ازدياد التيار وانخفاض فرق الجهد بين القطبين، وتتبّع النقطة على منحنى P(R) لتحديد القمة. قارن الكفاءة عند القمة بقيمتها عندما تكون R أكبر كثيرًا من r، ثم جرّب قيمة أصغر للمقاومة r.

المعاملات القابلة للتغيير

• القوة الدافعة الكهربائية E 1–24 V
• المقاومة الداخلية r 0.1–5 Ω
• المقاومة الخارجية R 0.1–20 Ω

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا قد تُتلف الدائرة القصيرة (R صغيرة جدًا) المصدر؟
2. هل يجب أن تكون R كبيرة أم صغيرة مقارنة بالمقاومة r ليعمل المصدر بكفاءة؟
3. هل تحدث القدرة الخارجية العظمى عند قيمة R نفسها التي تحدث عندها الكفاءة العظمى؟