Постоянный ток: источники тока

Задачи будут связаны с наличием у источника внутреннего сопротивления, и неизбежным падением на нем напряжения. Поэтому напряжение на зажимах всегда меньше ЭДС источника.

Задача 1. Вольтметр, подключенный к зажимам источника тока, показал напряжение В. Когда к тем же зажимам подключили еще и резистор, вольтметр стал показывать напряжение В. Что покажет вольтметр, если вместо одного подключить два таких резистора, соединенных последовательно? Параллельно?

К задаче 1

Сначала вольтметр показывал только саму ЭДС источника, откуда следует вывод, что В (, у вольтметра очень большое сопротивление). Так как далее показания изменились вдвое, то делаем вывод, что . Тогда напряжение и ток в цепи равны

Если включить два резистора последовательно, то ток в цепи будет

А напряжение

Если включить два резистора параллельно, то ток в цепи будет

А напряжение

Ответ: при последовательном включении покажет 4 В, а при параллельном  – 2 В.

К задаче 2

Задача 2. В схеме, изображенной на рисунке , В, Ом, Ом и сила тока на сопротивлении   А. Найти внутреннее сопротивление батареи .

Определим падение напряжения между точками и . Нам известны сопротивление и ток, так что воспользуемся законом Ома:

Тогда точно такое же напряжение и на резисторе ,  4В. Определим ток через него:

Тогда в неразветвленной части цепи ток равен

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении равно

При силе тока в 5 А внутреннее сопротивление равно:

Ответ: 3,2 Ом.

Задача 3. В схеме, изображенной на рисунке, В, Ом, Ом. Найти разность потенциалов между точками А и В, т. е. .

К задаче 3

Задача, обратная предыдущей. Решим ее в общем виде. Пересчитаем сопротивления и , включенные параллельно, в одно:

Тогда ток в цепи равен:

А напряжение на зажимах равно:

Подставим числа:

Ответ: В.

Задача 4. При подключении лампочки к батарее элементов с ЭДС В и внутренним сопротивлением Ом напряжение на зажимах источника В. Найти силу тока в цепи. Какую работу совершают сторонние силы источника за время мин? Какова работа тока во внешней и внутренней частях цепи за то же время?

Так как на  лампочке падает 28 В, а на сопротивлении источника 2, то очевидно,  что , поэтому сопротивление лампы 28 Ом, а ток, следовательно,

Определим работу тока двумя способами. Первый способ:

Найдем полную работу тока:

Так как , то , то есть 14 частей работы совершается во внешней цепи (), а одна – во внутренней (). Следовательно,

Второй способ:

Ответ: А, кДж, Дж, кДж.

Задача 5. К источнику тока с ЭДС В и внутренним сопротивлением Ом подключено сопротивление Ом. Найти полезную мощность источника тока, мощность источника тока и потери мощности в цепи.

Ток в цепи равен:

Полезная мощность:

Мощность источниика:

Потери мощности:

Ответ: Вт – полезная мощность, Вт – мощность источника, Вт – потери.

Задача 6. ЭДС источника В, его внутреннее сопротивление Ом. Каков ток в цепи, если внешняя часть ее потребляет мощность Вт? Почему получилось два ответа?

Ток в цепи равен:

Потребление внешней частью:

Или, иначе,

Решим это уравнение:

Тогда можно определить ток, он равен либо

Либо

Ответ: A, A. Так как мощность цепи зависит от сопротивления нелинейно, то получилось два ответа:

К задаче 6 Зависимость мощности от сопротивления