Zatěžovací charakteristika zdroje, Ohmův zákon pro uzavřený obvod

Vyjdeme ze schématu, které je znázorněno na obr. 61. K pólům zdroje (např. plochá baterie) připojíme voltmetr a změříme napětí nezatíženého zdroje (napětí naprázdno) .

Voltmetrem sice prochází nepatrný proud, ale ten lze zanedbat.

Platí (tzv. napětí naprázdno). Potom sepneme spínač, postupně zvyšujeme proud I v obvodu zmenšováním odporu R reostatu a měříme odpovídající svorkové napětí U. Ze změřených hodnot proudu v obvodu a svorkového napětí zdroje lze sestrojit graf závislosti svorkového napětí na odebíraném proudu - tzv. zatěžovací charakteristika zdroje (obr. 62).

Zatěžovací charakteristika ploché baterie má lineární průběh. S rostoucím proudem se svorkové napětí zmenšuje a rozdíl je přímo úměrný proudu. Baterie se chová jako by byla složena z ideálního zdroje s konstantním napětím a z rezistoru o odporu , který se nazývá vnitřní odpor zdroje. Úbytek napětí na vnitřním odporu je . Odtud již dostáváme lineární průběh zatěžovací charakteristiky: . Pomocí Ohmova zákona pro část obvodu můžeme pro svorkové napětí psát . Pro elektromotorické napětí je pak možné psát: .

Obr. 61	Obr. 62

Fakt, že svorkové napětí U je vždy menší (nebo rovno) než napětí elektromotorické , má nyní jasnou příčinu: část elektromotorického napětí „se ztrácí“ na vnitřním odporu zdroje. Voltmetrem je možné měřit pouze svorkové napětí zdroje - vnitřní odpor není možné z měření „vynechat“. Pouze v případě nezatíženého zdroje (zdroj napětí, který není připojen k elektrickému obvodu) je možné naměřit přímo elektromotorické napětí.

Napětí udávané na bateriích (např. u ploché , tužkové , …) je napětí elektromotorické.

Ohmův zákon pro uzavřený obvod můžeme vyjádřit opět ve formě úměry mezi proudem a napětím: , kde je celkový odpor obvodu.

Kdybychom zmenšovali odpor R reostatu až k nule, nastalo by spojení nakrátko (zkrat) a obvodem by procházel proud .

Odběr velkých proudů ze zdroje o malém vnitřním odporu může vést k poškození zdroje nebo vedení. Proto se do elektrických obvodů zařazují pojistky a jističe, které při překročení určité hodnoty proudu obvod přeruší. Podle velikosti vnitřního odporu zdroje rozlišujeme zdroje:

1. měkké - mají velký vnitřní odpor, a proto dodávají proudy pro lidské tělo bezpečné

2. tvrdé - mají malý vnitřní odpor, a proto proudy jimi dodávané jsou lidskému tělu nebezpečné