Номер 3, страница 288 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. При каком условии напряжение, измеренное на полюсах источника тока, можно считать равным ЭДС источника?

3. Решение

Напряжение на полюсах (клеммах) источника тока $\text{U}$ связано с его электродвижущей силой (ЭДС) $\mathcal{E}$ и силой тока в цепи $\text{I}$ в соответствии с законом Ома для полной цепи. Эта связь выражается формулой:

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

где $\mathcal{E}$ — ЭДС источника, $\text{I}$ — сила тока в цепи, а $\text{r}$ — внутреннее сопротивление источника. Слагаемое $I \cdot r$ представляет собой падение напряжения внутри источника тока.

Из этой формулы видно, что напряжение на полюсах источника $\text{U}$ будет равно его ЭДС $\mathcal{E}$ ($U = \mathcal{E}$), если падение напряжения внутри источника равно нулю:

$I \cdot r = 0$

Это равенство выполняется в двух основных случаях:

1. Сила тока в цепи равна нулю ($I = 0$). Это происходит, когда электрическая цепь разомкнута (режим холостого хода). В этом случае к источнику либо ничего не подключено, либо подключен измерительный прибор (вольтметр) с очень большим, в идеале бесконечным, сопротивлением.

2. Внутреннее сопротивление источника равно нулю ($r = 0$). Такой источник называется идеальным. В реальности все источники тока имеют некоторое, пусть и малое, внутреннее сопротивление. Поэтому это условие является идеализацией. Однако, если внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением внешней цепи ($r \ll R$), то напряжение на полюсах будет приблизительно равно ЭДС ($U \approx \mathcal{E}$).

Таким образом, основное условие, при котором напряжение на полюсах источника можно считать равным его ЭДС — это отсутствие тока во внешней цепи.

Ответ: Напряжение, измеренное на полюсах источника тока, можно считать равным ЭДС источника при условии, что цепь разомкнута (ток в цепи равен нулю). Это также справедливо для гипотетического идеального источника, внутреннее сопротивление которого равно нулю.