Подтвердите математическое выражение закона Ома для полной цепи.

Задача 2. Докажите, что сила тока в полной цепи определяется выражением I = ε
R+r.

Подсказка. 1. Учтите, что при прохождении тока по полной цепи на внешнем и внутреннем участках цепи выделяется тепло Джоуля-Ленца. 2. Напишите формулу Джоуля-Ленца для обоих участков и закон сохранения энергии для полной цепи.

Обсуждение результата:

• Чем отличаются законы Ома для полной цепи и для участка цепи?

   

СВЯЖИТЕ С ЖИЗНЬЮ

• Почему при соединении полюсов батарейки медной проволокой она сразу нагревается, а батарейка приходит в негодное состояние?

   

ОЦЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ

№	Вопросы		Знаю
			слабо	средне	хорошо
1	На рисунке изображен график зависимости U(I) для источника тока. Определите: а) ЭДС источника; b) силу тока короткого замыкания; c) внутреннее сопротивление источника; d) внешнее сопротивление цепи при значении силы тока I = 4A.
2	При равенстве внешнего сопротивления 3 Ом сила тока равна 2 А, при равенстве внешнего сопротивления 6 Ом сила тока равна 1,5 А. Определите: а) внутреннее сопротивление источника; b) ЭДС источника.

ЧТО ВЫ УЗНАЛИ?

Запишите в рабочих листках определения следующих понятий: «закон Ома для полной цепи», «сторонние силы», «источник тока», «сила тока короткого замыкания», «ЭДС замкнутой цепи», «КПД полной цепи».

Надо бы решить § 11 № 3 Физика 11 класс Касьянов В.А. – Рамблер/класс

Надо бы решить § 11 № 3 Физика 11 класс Касьянов В.А. – Рамблер/класс

Интересные вопросы

Школа

Подскажите, как бороться с грубым отношением одноклассников к моему ребенку?

Новости

Поделитесь, сколько вы потратили на подготовку ребенка к учебному году?

Школа

Объясните, это правда, что родители теперь будут информироваться о снижении успеваемости в школе?

Школа

Когда в 2018 году намечено проведение основного периода ЕГЭ?

Новости

Будет ли как-то улучшаться система проверки и организации итоговых сочинений?

Вузы

Подскажите, почему закрыли прием в Московский институт телевидения и радиовещания «Останкино»?

В цепи, содержащей источник с ЭДС ξ = 6 В, замкнутый на внешнее сопротивление

R = 9 Ом, сила тока I = 0,6 А. Найдите внутреннее сопротивление источника тока и силу тока  короткого замыкания.
Дано: ξ = 6 В; R = 9 Ом; I = 0,6 А.
Найти: r; I_к.з.

ответы

Короткое замыкание — это ситуация, когда цепь замкнута на сопротивление нагрузки, равное нулю.

ваш ответ

Можно ввести 4000 cимволов

отправить

дежурный

Нажимая кнопку «отправить», вы принимаете условия  пользовательского соглашения

похожие темы

Юмор

Олимпиады

ЕГЭ

Компьютерные игры

похожие вопросы 5

Звуковые волны Физика Касьянов 10 класс 602

Добрый день! Укажите примерные размеры источников, генерирующих инфразвуковые, звуковые и ультразвуковые волны.
  (Подробнее…)

ГДЗФизикаКасьянов В.А.10 класс

ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №476 Изобразите силы, действующие на тело.

Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…

Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. (Подробнее…)

ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс

Какой был проходной балл в вузы в 2017 году?

Какой был средний балл ЕГЭ поступивших в российские вузы на бюджет в этом году? (Подробнее…)

Поступление11 классЕГЭНовости

16. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)… Цыбулько И. П. Русский язык ЕГЭ-2017 ГДЗ. Вариант 13.

16.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)

ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.

ЕГЭ-2017 Цыбулько И. П. Русский язык ГДЗ. Вариант 13. 18. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)…

18.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)

ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.

4.7: Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

5971

• Джереми Татум
• Университет Виктории

Напоминаем читателю следующее определение из раздела 4.1:

Определение . Разность потенциалов между полюсами ячейки, когда от нее не отводится ток, называется электродвижущей силой (ЭДС) ячейки.

Я буду использовать символ E для ЭДС.

Вопрос . К ячейке с ЭДС 2 В подключено сопротивление 4 Ом. Какой ток течет?

Непосредственный ответ: 0,5 А, но это, скорее всего, неверно.

Причина в том, что у клетки есть собственное сопротивление – ее внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление свинцово-кислотного элемента обычно довольно мало, но большинство сухих элементов имеют заметное внутреннее сопротивление. Если внешнее сопротивление равно \(R\), а внутреннее сопротивление равно \(r\), общее сопротивление цепи равно \(R + r\), так что протекающий ток равен E \(/( р + г)\).

Всякий раз, когда от элемента (или батареи) поступает ток, разность потенциалов между его полюсами падает до значения, меньшего, чем его ЭДС. Мы можем думать о ячейке как об ЭДС последовательно с внутренним сопротивлением:

\(\text{РИСУНОК IV.4}\)

Если мы возьмем точку A с нулевым потенциалом, мы увидим, что потенциал точки B будет равен E — \(Ir\), и это и есть разность потенциалов между полюсами ячейки, когда от нее снимается ток \(I\).

---

Эта страница под названием 4.7: Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление распространяется под лицензией CC BY-NC 4. 0 и была создана, изменена и/или курирована Джереми Татумом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts. ; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Джереми Татум

   Лицензия

   CC BY-NC

   Версия лицензии

   4,0

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. source@http://orca. phys.uvic.ca/~tatum/elmag.html

Mr Toogood Physics — ЭДС и внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление

Элементы и батареи преобразуют химическую энергию в электрический потенциал, который затем расходуется по цепи. Однако ни одна ячейка не эффективна при таком переносе на $100\%$. Никакая передача энергии не является эффективной на $100\%$, и электрические элементы и блоки питания не являются исключением. Электрический элемент состоит из трех частей: анода, катода и электролита. Анод и катод сделаны из двух разных металлов или из одного металла и углеродной пленки, а электролит представляет собой ионную жидкость, такую ​​как гидроксид калия. Когда ячейка включается в цепь, начинают происходить химические реакции на аноде и катоде. На аноде реакция окисления удаляет электроны из металла, и они начинают поступать в цепь. Это оставляет анод заряженным положительно, что притягивает больше электронов из электролита. Анод в отрицательной клемме ячейки. Возвращающиеся электроны собираются на катоде и он восстанавливается. Катод является положительным полюсом. Через некоторое время анод потеряет почти все свои электроны, и электролит больше не сможет их поставлять, поэтому реакция замедлится, и ЭДС ячейки упадет.

Рисунок 1:  Упрощенный пример работы ячейки.

Когда происходят химические реакции, а также вырабатывается электричество, элемент выделяет небольшое количество тепла, которое излучается из системы и теряется. Поскольку энергия, теряемая ячейкой, представляет собой тепло, ее можно смоделировать так, как если бы она была резистором, генерирующим тепло, и называется внутренним сопротивлением ( r ) ячейки. Скорость потери энергии ячейкой, конечно же, измеряется в $\units{ваттах}$, и для ее описания можно использовать уравнения мощности для резистора.

Иногда на принципиальных схемах резистор изображается последовательно с ячейкой для представления внутреннего сопротивления; конечно, на самом деле внутри ячейки нет резистора, это просто полезный способ описания энергии, теряемой в цепи. Внутреннее сопротивление является аналогом эффективности ячейки. Чем больше внутреннее сопротивление, тем больше тепла он выделяет при производстве электричества и тем менее эффективен. Внутреннее сопротивление также будет иметь разность потенциалов на нем, а это означает, что напряжение, измеренное на клеммах при протекании тока, ниже фактического истинного значения ЭДС элемента. Истинная ЭДС клетки составляет эти «потерянные вольты» плюс напряжение на клеммах .

ЭДС = клемма p.d. + потерянные вольты

Математически это можно выразить так:

Где:

• ε — ЭДС в $\units{V}$
• I — ток в $\units{A}$
• R — полное сопротивление цепи в $\units{Ом}$
• r — внутреннее сопротивление ячейки в $\units{Ом}$

Термин $IR$ представляет окончание p.d. а член $Ir$ – это потерянные вольты. Приведенное выше уравнение можно упростить до:

Часто в примерах цепей внутренним сопротивлением пренебрегают и предполагают идеальную ячейку без внутреннего сопротивления. Однако на уровне A от вас ожидают выполнения расчетов в цепях со значительным внутренним сопротивлением. Типичные внутренние сопротивления для современных аккумуляторов находятся в диапазоне от $\quantity{100}{мОм}$ до $\quantity{900}{мОм}$.

Вернуться к началу

Рабочий пример

Батарейка соединена последовательно с резистором $\quantity{10}{Ω}$ и переключателем. Вольтметр подключен параллельно аккумулятору. Когда переключатель разомкнут (выключен), вольтметр показывает $\quantity{1.45}{V}$. Когда переключатель замкнут, показание равно $\quantity{1,26}{V}$.

Каково внутреннее сопротивление батареи?

1. $\количество{0,66}{Ом}$
2. $\количество{0,76}{Ом}$
3. $\количество{1.3}{Ω}$
4. $\количество{1,5}{Ом}$

Этот вопрос с несколькими вариантами ответов включает в себя относительно простой расчет, но важно, чтобы эти вопросы с несколькими вариантами ответов работали эффективно, чтобы вы не теряли время впустую.

Мы знаем, что ЭДС ячейки равна $\quantity{1.45}{V}$ и конечный p.d. падает до $\quantity{1,26}{V}$, когда ток протекает через резистор $\quantity{10}{Ω}$, поэтому ток через резистор можно рассчитать как:

Разность потенциалов на внутреннем сопротивлении составляет $\количество{1,45}{В} — \количество{1,45}{В} = \количество{0,19}{В}$

Теперь мы можем использовать это значение тока и значение потерянных вольт, чтобы найти значение внутреннего сопротивления:

Вернуться к началу

Внутреннее сопротивление и протекание тока

Чем больше ток течет от элемента, тем выше скорость реакции в элементе и выделяется больше тепла, и, соответственно, тем выше потерянных вольт . Между током и энергией, теряемой на внутреннем сопротивлении, существует прямо пропорциональная зависимость.

Когда ток не течет, нет потерь энергии на внутреннее сопротивление и клемму p.d. будет равна ЭДС. На практике ЭДС ячейки можно определить с помощью мультиметра, который обычно имеет очень высокое сопротивление, и измерения на клемме pd, которая будет являться ЭДС, поскольку через измеритель не будет протекать ток.

Чем больше ток, протекающий через ячейку, тем больше разница между ЭДС и клеммой p.d.. Если график клеммы p.d. и ток нанесен на график, ЭДС можно найти из точки пересечения с осью y, а градиент будет представлять внутреннее сопротивление.

Вы выполните это практическое задание для своей CAP, но вам нужно будет разработать схему и предложить подходящий диапазон сопротивлений для проверки.

Вернуться к началу

Рабочий пример

Студент исследует, как мощность, рассеиваемая на переменном резисторе Y, изменяется при изменении сопротивления.

На приведенной ниже схеме показана схема, которую использует учащийся. Y подключен к батарее с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r .

На графике показаны результаты, полученные студентом при изменении сопротивления Y от $\quantity{0,5}{Ω}$ до $\quantity{6,5}{Ω}$.

1. Опишите, как мощность, рассеиваемая в Y, изменяется при увеличении его сопротивления от $\quantity{0,5}{Ω}$ до $\quantity{6,5}{Ω}$.

Ключевое слово в этом вопросе — описать , поэтому нам просто нужно сказать, что мы видим, но чтобы получить полную оценку, мы должны использовать данные из графика. Как мы видим, мощность увеличивается до тех пор, пока сопротивление не станет $\quantity{3}{Ω}$ и $\quantity{3}{W}$, а затем начинает уменьшаться по мере того, как сопротивление продолжает расти. 9{2}}{R}$. Когда внешнее сопротивление меньше внутреннего сопротивления, он будет иметь меньшую p.d. через него, поэтому он будет иметь меньшую мощность, чем внутреннее сопротивление. Когда внешнее сопротивление равно внутреннему сопротивлению, они оба будут иметь одинаковую разность потенциалов, и, следовательно, они будут иметь одинаковую мощность. Когда переменный резистор увеличивается настолько, что становится больше внутреннего сопротивления, мощность снова уменьшается, так как мощность обратно пропорциональна сопротивлению.

Это известно как теорема о максимальной мощности, т. е. максимальная мощность источника питания (в данном случае элемента) получается, когда нагрузка или внешнее сопротивление равны внутреннему сопротивлению источника питания.

2. ЭДС батареи равна $\quantity{6,0}{В}$, а сопротивление Y равно $\количество{0,80}{Ом}$.
1. Используйте данные из графика для расчета тока через батарею.

При чтении данных с графика рекомендуется тщательно аннотировать диаграмму с помощью карандаша и линейки, чтобы убедиться, что значения, которые вы читаете, точны. 9{2}R$, чтобы найти текущий:

\начать{выравнивать} I & = \ sqrt {\ гидроразрыва {P} {R}} \\ I & = \ sqrt {\ frac {\ количество {1,95} {Вт}} {\ количество {0,80} {Ω}}} \\ \\ I&=\количество{1.56}{A} \end{выравнивание}

В таком вопросе легко забыть найти квадратный корень из $\frac{P}{R}$, поэтому будьте особенно осторожны при использовании калькулятора.

2. Рассчитать напряжение на Y.

Теперь, когда мы знаем ток и сопротивление, мы можем использовать закон Ома, $V=IR$, чтобы найти напряжение или p.d. по Ю.

$$V=\количество{1,56}{A}\times\количество{0,80}{Ω}=\количество{1,2}{V}$$
3. Рассчитайте внутреннее сопротивление батареи.

Это можно либо рассчитать из уравнения $ε=V+Ir$, либо прочитать на графике, используя теорему о максимальной мощности, как описано выше. Мы уже вычислили значения $V$ и $I$, используя уравнение и сделав $r$ субъектом:

\начать{выравнивать} г & = \ гидроразрыва {\ влево (ε-V \ вправо)} {I} \\ r&=\frac{\left(\quantity{6. 0}{V}-\quantity{1.2}{V}\right)}{\quantity{1.56}{A}}\\ \\ r&=\количество{3.1}{Ω} \end{выравнивание}

Даже если вы не смогли вычислить прежние значения тока и разности потенциалов, вы можете прочитать значение сопротивления на пике графика, если вы указываете, что максимальная мощность будет рассеиваться, когда $Y=r $ и четко аннотировать график.

3. Учащийся повторяет эксперимент с батареей с той же ЭДС, но пренебрежимо малым внутренним сопротивлением. Сформулируйте и объясните, как теперь вы ожидаете, что мощность, рассеиваемая в Y, изменится при увеличении сопротивления Y от $\quantity{0,5}{Ω}$ до $\quantity{6,5}{Ω}$.

При незначительном внутреннем сопротивлении p.d. через Y будет равна ЭДС ячейки. Поскольку p.d. теперь постоянна, а соотношение между мощностью и сопротивлением, поскольку постоянное напряжение является обратным, мощность будет уменьшаться по мере увеличения значения Y.

Это вопрос, на который учащиеся, как правило, отвечают очень плохо, и легко предположить, что форма графика будет аналогичной, но иметь более низкое или более высокое значение пиковой мощности.