Номер 8, страница 181, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VIII. Постоянный электрический ток. Параграф 44. Электрический ток в жидкостях и газах - номер 8, страница 181.

Условие.

8. Электролитическую ванну наполнили слабым раствором поваренной соли и подключили к источнику тока с достаточно большим внутренним сопротивлением. Увеличится или уменьшится напряжение на полюсах батареи, если в ванну добавить ещё соли? Обоснуйте свой ответ.

Решение 2.

Решение

Электролитическая ванна со слабым раствором поваренной соли представляет собой внешнее сопротивление $\text{R}$ в электрической цепи, подключенной к источнику тока с ЭДС $\mathcal{E}$ и внутренним сопротивлением $\text{r}$.

При добавлении в ванну дополнительной порции соли (NaCl) ее концентрация в растворе увеличивается. Поваренная соль в воде диссоциирует на ионы Na⁺ и Cl⁻, которые являются носителями заряда. Увеличение концентрации соли приводит к увеличению числа свободных ионов в растворе, что, в свою очередь, уменьшает сопротивление электролита. Таким образом, внешнее сопротивление цепи $\text{R}$ уменьшается.

Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $\text{I}$ определяется выражением:

$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$

Поскольку внешнее сопротивление $\text{R}$ уменьшается, а ЭДС $\mathcal{E}$ и внутреннее сопротивление $\text{r}$ источника постоянны, знаменатель дроби ($R+r$) уменьшается. Следовательно, сила тока $\text{I}$ в цепи увеличивается.

Напряжение на полюсах (клеммах) батареи $\text{U}$ можно выразить через ЭДС и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника:

$U = \mathcal{E} - I \cdot r$

Так как сила тока $\text{I}$ увеличилась, а $\mathcal{E}$ и $\text{r}$ постоянны, то произведение $I \cdot r$ (падение напряжения внутри источника) также увеличивается. В результате разность $\mathcal{E} - I \cdot r$ уменьшается. Таким образом, напряжение на полюсах батареи уменьшится. Условие о "достаточно большом внутреннем сопротивлении" подчеркивает, что изменение падения напряжения $I \cdot r$ будет существенным.

Ответ: Напряжение на полюсах батареи уменьшится.