ЭДС и закон Ома для полной цепи

ЭДС E характеризует работу сторонних сил источника по перемещению заряда. Идеальный источник напряжения сохранял бы заданное напряжение при любом токе. Реальный источник имеет внутреннее сопротивление r, поэтому при росте тока часть напряжения теряется внутри источника.

Для простейшей цепи с ЭДС E, внутренним сопротивлением r и нагрузкой R:

Напряжение на зажимах источника под нагрузкой:

При холостом ходе I≈0 и U≈E. При большой нагрузке ток растёт и падение I·r становится заметным.

В идеализированной модели при R→0 ток ограничивается внутренним сопротивлением:

Для реальной электроустановки ток КЗ определяется не одним «r источника», а полным сопротивлением аварийной петли: источником, трансформатором, линией, контактами и местом повреждения. Защитные аппараты должны быть выбраны так, чтобы повреждение отключалось требуемым образом.

Если постепенно увеличивать ток нагрузки реального источника, напряжение на его выводах обычно снижается. График U(I) называют внешней характеристикой. В простейшей линейной модели наклон связан с внутренним сопротивлением. Это можно наблюдать на лабораторном источнике: измерить напряжение холостого хода, затем несколько значений напряжения при разных нагрузках и оценить внутреннее сопротивление.

Для сетевого электрика аналогичная логика проявляется при поиске просадки: источник питания, длинная линия и контактные сопротивления образуют общий «внутренний» путь. Если напряжение у ввода нормальное, а у нагрузки сильно падает при токе, ищут участок с повышенным сопротивлением между этими точками.

Измерение «12 В без нагрузки» ещё не доказывает исправность источника. Плохой контакт, разряженный аккумулятор или повреждённый блок питания могут показывать нормальное напряжение на холостом ходу и резко проседать под рабочим током. Поэтому напряжение оценивают в конкретном режиме и сравнивают с паспортными данными.