Закон Ома для полной цепи. Короткое замыкание

Закон Ома для полной цепи. Короткое замыкание

Любые силы, которые действуют на электрически заряженные частицы, кроме сил электростатического происхождения (т.е. кулоновских), называют сторонними силами. Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока.

Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной электродвижущей силой (ЭДС). Электродвижущая сила в замкнутом контуре - отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду:  

В источнике тока из-за действием сторонних сил происходит разделение зарядов. Так как они движутся, они взаимодействуют с ионами кристаллов и электролитов и отдают им часть своей энергии. Это приводит к уменьшению силы тока, таким образом, источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним сопротивлением r.

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление цепи:

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению: 

Мы можем теперь уже пренебречь сопротивлением внешней цепи. И тогда ток во внешней цепи будет постоянным, никак не зависящим от сопротивления нагрузки. Это соответствует идеальному источнику тока.

Обобщая вышесказанное: реальный источник ЭДС в зависимости от соотношения внутреннего сопротивления и сопротивления нагрузки может быть «ближе» или к идеальному источнику напряжения или тока. В реальной жизни идеальных источников не существует, поэтому модель реального источника ЭДС более полно описывает действительность.

Короткое замыкание

При коротком замыкании, когда внешнее сопротивление стремится к нулю, сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением и может оказаться очень большой . И тогда провода могут расплавиться, что может привести к опасным последствиям.

Решение задач

№1. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:

№2. К источнику с ЭДС 𝜀 = 6 В подключают лампочку с сопротивлением R = 10 Ом. Когда к лампочке подключили вольтметр, оказалось, что напряжение на ней равно U = 5 В. Найдите внутреннее сопротивление источника r - ?

№3. ЭДС батарейки карманного фонарика 𝜀 = 3,7 В, внутреннее сопротивление r = 1,5 Ом. Батарейка замкнута на сопротивление R = 11,7 Ом. Каково напряжение на зажимах батарейки U - ?

№4.  На схеме, изображенной на рисунке ЭДС источника тока 𝜀=12Вольт, внутреннее сопротивление источника тока r=2Ом, сопротивление внешней цепи R=22Ом. Вычислить силу тока цепи I - ?

№5. Сила тока в электрической цепи, изображенной на рисунке равна 2 Ампера, внутреннее сопротивление батареи r=1Ом, сопротивление внешней цепи R=19Ом. Найти ЭДС батареи 𝜀 - ?