Номер 1, страница 150 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

1. Сформулируйте закон Ома для простого участка цепи и участка цепи, содержащего источник тока.

Закон Ома для простого участка цепи

Закон Ома для простого (или пассивного) участка цепи устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением на этом участке. Участок называется простым, если он не содержит источников электродвижущей силы (ЭДС).

Формулировка: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Математически это выражается формулой:

$I = \frac{U}{R}$

где:
$I$ – сила тока, измеряемая в Амперах (А);
$U$ – напряжение (разность потенциалов) на концах участка, измеряемое в Вольтах (В);
$R$ – электрическое сопротивление участка, измеряемое в Омах (Ом).

Ответ: Сила тока на простом участке цепи определяется по формуле $I = \frac{U}{R}$, где $I$ – сила тока, $U$ – напряжение, $R$ – сопротивление.

Закон Ома для участка цепи, содержащего источник тока

Этот закон, также известный как обобщенный закон Ома, описывает связь между силой тока, разностью потенциалов, сопротивлением и электродвижущей силой (ЭДС) на неоднородном участке цепи.

Формулировка: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна алгебраической сумме напряжения (разности потенциалов) на его концах и ЭДС, действующей на этом участке, и обратно пропорциональна полному сопротивлению участка.

Рассмотрим участок цепи между точками 1 и 2. Обозначим их потенциалы как $φ_1$ и $φ_2$, сопротивление участка как $R$, а алгебраическую сумму ЭДС всех источников на участке как $ε$. Тогда закон Ома для этого участка записывается в виде:

$I = \frac{(φ_1 - φ_2) + ε}{R}$

В этой формуле, приняв направление тока от точки 1 к точке 2:
$I$ – сила тока (А);
$φ_1 - φ_2 = U$ – разность потенциалов (напряжение) между начальной и конечной точками участка (В);
$R$ – полное сопротивление участка (Ом);
$ε$ – алгебраическая сумма ЭДС всех источников на участке (В). Каждая ЭДС берется со знаком «+», если ее направление (отрицательный полюс к положительному) совпадает с направлением тока, и со знаком «-», если направление ЭДС противоположно направлению тока.

Данную формулу также можно записать в виде, выражающем разность потенциалов:

$φ_1 - φ_2 = I \cdot R - ε$

Эта запись показывает, что разность потенциалов на концах участка ($U = φ_1 - φ_2$) равна падению напряжения на сопротивлении ($I \cdot R$) за вычетом ЭДС. Если ЭДС помогает току ($ε > 0$), она уменьшает требуемую для создания тока разность потенциалов. Если ЭДС мешает току ($ε < 0$, например, при зарядке аккумулятора), то разность потенциалов на концах участка должна быть больше.

Ответ: Сила тока на участке цепи, содержащем источник тока, определяется по формуле обобщенного закона Ома: $I = \frac{U + ε}{R}$, где $I$ – сила тока, $U$ – напряжение на концах участка, $R$ – сопротивление участка, а $ε$ – алгебраическая сумма ЭДС на участке (положительна, если совпадает по направлению с током, и отрицательна, если направлена против тока).