Номер 9, страница 161, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VIII. Постоянный электрический ток. Параграф 42. Закон Ома для полной цепи - номер 9, страница 161.

Условие.

°9. На рисунке 42.4 изображён полученный из опыта график зависимости напряжения $\text{U}$ на полюсах источника от силы тока $\text{I}$ в цепи.

а) Чему равна ЭДС данного источника тока?

б) Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?

Рис. 42.4

Решение 2.

Дано:

График зависимости напряжения $\text{U}$ на полюсах источника от силы тока $\text{I}$ в цепи.

Из графика находим две характерные точки:

Точка 1 (режим холостого хода): $I_1 = 0$ А, $U_1 = 6$ В.

Точка 2 (режим короткого замыкания): $I_2 = 2$ А, $U_2 = 0$ В.

Найти:

а) ЭДС источника $ε$.

б) Внутреннее сопротивление источника $\text{r}$.

Решение:

Зависимость напряжения на полюсах источника от силы тока в цепи описывается законом Ома для полной цепи:

$U = ε - I \cdot r$,

где $ε$ – ЭДС источника, а $\text{r}$ – его внутреннее сопротивление. Это уравнение представляет собой линейную зависимость напряжения $\text{U}$ от силы тока $\text{I}$.

а) Чему равна ЭДС данного источника тока?

Электродвижущая сила (ЭДС) источника $ε$ численно равна напряжению на его полюсах при разомкнутой цепи, то есть когда сила тока в цепи равна нулю ($I=0$). Это значение соответствует точке пересечения графика с осью ординат (осью U).

Из графика находим, что при $I = 0$ А, напряжение $U = 6$ В.

Следовательно, ЭДС источника равна:

$ε = 6$ В.

Ответ: $ε = 6$ В.

б) Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?

Внутреннее сопротивление $\text{r}$ можно определить, используя данные для другой точки на графике, например, для точки короткого замыкания, где напряжение на полюсах источника равно нулю ($U=0$).

Из графика видно, что при $U = 0$ В сила тока (ток короткого замыкания) составляет $I_{кз} = 2$ А.

Подставим значения $U=0$, $I=I_{кз}$ и найденное значение ЭДС в уравнение закона Ома для полной цепи:

$0 = ε - I_{кз} \cdot r$

Выразим из этого уравнения внутреннее сопротивление $\text{r}$:

$r = \frac{ε}{I_{кз}}$

Подставим числовые значения:

$r = \frac{6 \text{ В}}{2 \text{ А}} = 3$ Ом.

Также внутреннее сопротивление можно найти как модуль углового коэффициента графика (тангенса угла наклона к оси тока):

$r = \left| \frac{\Delta U}{\Delta I} \right| = \left| \frac{U_2 - U_1}{I_2 - I_1} \right| = \left| \frac{0 \text{ В} - 6 \text{ В}}{2 \text{ А} - 0 \text{ А}} \right| = \left| \frac{-6}{2} \right| \text{ Ом} = 3$ Ом.

Ответ: $r = 3$ Ом.