Номер 4, страница 147 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

4. Каким образом источник тока влияет на падение напряжения на участке цепи?

4. Источник тока является причиной возникновения электрического тока в цепи и, следовательно, напрямую влияет на падение напряжения на любом ее участке. Это влияние осуществляется через две основные характеристики источника: его электродвижущую силу (ЭДС) и внутреннее сопротивление.

Падение напряжения $U$ на участке цепи с сопротивлением $R$ определяется по закону Ома для участка цепи: $U = I \cdot R$, где $I$ — сила тока, протекающего через этот участок.

Сила тока $I$ в замкнутой цепи, в свою очередь, зависит от характеристик источника тока и полного сопротивления цепи. Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока равна $I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$, где $\mathcal{E}$ — электродвижущая сила (ЭДС) источника, $R$ — сопротивление внешнего участка цепи, а $r$ — внутреннее сопротивление источника тока.

Подставив выражение для силы тока в формулу для падения напряжения, получим зависимость падения напряжения от параметров источника: $U = \frac{\mathcal{E}}{R + r} \cdot R$.

Из этой формулы видно, что влияние источника проявляется двояко. Во-первых, через электродвижущую силу ($\mathcal{E}$): падение напряжения $U$ прямо пропорционально ЭДС. Чем больше ЭДС источника, тем больший ток он создает в цепи и, соответственно, тем больше падение напряжения на рассматриваемом участке. Во-вторых, через внутреннее сопротивление ($r$): при увеличении внутреннего сопротивления $r$ (при постоянных $\mathcal{E}$ и $R$) знаменатель в формуле для тока увеличивается, что приводит к уменьшению общей силы тока $I$. Уменьшение тока, в свою очередь, вызывает уменьшение падения напряжения на внешнем участке $U = I \cdot R$. Фактически, часть напряжения, создаваемого ЭДС, "теряется" или "падает" внутри самого источника ($U_r = I \cdot r$). Поэтому напряжение на клеммах источника, которое и подается на внешний участок, равно $U = \mathcal{E} - I \cdot r$.

Таким образом, источник тока определяет величину падения напряжения на участке цепи посредством своей ЭДС, которая стремится увеличить падение напряжения, и своего внутреннего сопротивления, которое приводит к уменьшению тока и, как следствие, к уменьшению падения напряжения на внешней цепи.

Ответ: Источник тока влияет на падение напряжения на участке цепи через свои основные параметры: электродвижущую силу (ЭДС) и внутреннее сопротивление. Падение напряжения на внешнем участке цепи прямо пропорционально ЭДС источника и уменьшается с ростом его внутреннего сопротивления, так как увеличение внутреннего сопротивления уменьшает общую силу тока в цепи.