W prądnicy (jak w każdym rzeczywistym źródle napięcia) można wyróżnić dwa powiązane pojęcia:
- napięcie na zaciskach – to napięcie, które "widzi" odbiornik (tu: 28 VDC jako wartość znamionowa),
- SEM / napięcie indukowane – napięcie "wewnętrznie wytwarzane" w prądnicy, które musi pokryć zarówno napięcie dla odbiornika, jak i straty wewnętrzne.
Jeżeli prądnica ma rezystancję wewnętrzną R, to przy przepływie prądu I na tej rezystancji powstaje spadek napięcia równy I·R. W stanie obciążenia napięcie na zaciskach jest więc mniejsze od SEM o ten spadek. Zapis zależności (dla pracy jako źródło):
E = U + I·R
Podstawiamy dane z treści:
- U = 28 V
- I = 100 A
- R = 0,025 Ω
Najpierw liczymy spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej:
I·R = 100 A · 0,025 Ω = 2,5 V
Następnie wyznaczamy napięcie indukowane (SEM):
E = 28 V + 2,5 V = 30,5 V
Dlatego poprawna jest odpowiedź "30,5 V".
Dlaczego pozostałe propozycje są błędne?
- "29,5 V" odpowiadałoby spadkowi 1,5 V, czyli innej wartości R lub I. To typowy skutek błędu rachunkowego albo błędnego odczytu rezystancji.
- "28,5 V" sugeruje zbyt mały spadek (0,5 V). Często wynika to z pomylenia 0,025 Ω z 0,0025 Ω lub z nieuważnego mnożenia.
- "27,5 V" jest niższe od napięcia znamionowego na zaciskach, co kłóci się z relacją między SEM i napięciem zaciskowym przy obciążeniu (SEM musi być wyższa, aby "pokonać" spadek wewnętrzny).
Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści pojawia się rezystancja wewnętrzna oraz pytanie o SEM/napięcie indukowane, prawie zawsze trzeba dodać spadek I·R do napięcia na zaciskach.