Номер 2, страница 284 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. При каких условиях в замкнутой электрической цепи идёт постоянный электрический ток?

1. Постоянный электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц, при котором сила тока и его направление не изменяются с течением времени. Сила тока, то есть количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени, остаётся постоянной. Математически это выражается как $I = \frac{\Delta q}{\Delta t} = \text{const}$, где $\text{I}$ — сила тока, $\Delta q$ — заряд, прошедший за промежуток времени $\Delta t$. В отличие от переменного тока, который периодически меняет своё направление и величину, постоянный ток течёт всегда в одном направлении, от положительного полюса источника к отрицательному (принятое направление тока).

Ответ: Постоянный электрический ток — это электрический ток, сила и направление которого не изменяются со временем.

2. Для того чтобы в замкнутой электрической цепи существовал постоянный электрический ток, необходимо выполнение следующих условий:
1. Наличие свободных носителей заряда. В среде, из которой состоит цепь (например, в металлическом проводнике), должны быть частицы, способные свободно перемещаться под действием электрического поля (для металлов это электроны).
2. Замкнутость цепи. Цепь должна представлять собой непрерывный путь для движения зарядов. Если цепь разомкнута, движение зарядов прекращается.
3. Наличие источника тока. В цепи должен быть элемент, создающий и поддерживающий разность потенциалов на её концах. Этот источник должен обладать постоянной электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС — это работа сторонних (неэлектрических) сил по перемещению единичного положительного заряда. Именно эти силы внутри источника обеспечивают постоянное разделение зарядов и поддерживают напряжение, которое заставляет ток течь по внешней цепи. Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $\text{I}$ определяется как $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$, где $\mathcal{E}$ — постоянная ЭДС источника, $\text{R}$ — сопротивление внешней цепи, а $\text{r}$ — внутреннее сопротивление источника. Если все эти величины постоянны, то и ток будет постоянным.

Ответ: Для существования постоянного тока в замкнутой цепи необходимо наличие источника с постоянной ЭДС, а сама цепь должна быть замкнутой и состоять из проводящих материалов.

3. Назначение источника тока в электрической цепи — создавать и поддерживать в ней электрический ток в течение длительного времени. Для этого источник выполняет две ключевые функции:
1. Создание электрического поля. Источник тока создаёт разность потенциалов (напряжение) между своими полюсами (клеммами). Эта разность потенциалов, в свою очередь, создаёт электрическое поле во всей цепи, которое и приводит в упорядоченное движение свободные носители заряда.
2. Поддержание разности потенциалов. При протекании тока заряды движутся по цепи, и без источника разность потенциалов быстро бы исчезла. Задача источника — непрерывно восполнять энергию, которую тратят заряды при движении по цепи. Внутри источника действуют так называемые сторонние силы (химической, механической, световой и т. д. природы), которые совершают работу по разделению зарядов, перемещая их против сил электрического поля. Таким образом, источник тока является преобразователем какого-либо вида энергии (например, химической в батарейке) в электрическую энергию, необходимую для поддержания тока.

Ответ: Назначение источника тока — преобразовывать различные виды энергии в электрическую и за счет этой энергии создавать и поддерживать разность потенциалов для обеспечения длительного протекания электрического тока в цепи.