Номер 1.159, страница 26 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 1. Электрический ток. Закон Ома для полной цепи - номер 1.159, страница 26.

Условие.

1.159. Источник тока с ЭДС $12 \text{ В}$ и внутренним сопротивлением $1 \text{ Ом}$ замкнут на резистор сопротивлением $5 \text{ Ом}$. Найдите:

а) силу тока в цепи;

б) напряжение на зажимах источника;

в) падение напряжения во внутренней цепи.

Решение.

Дано:

ЭДС источника, $E = 12$ В

Внутреннее сопротивление, $r = 1$ Ом

Сопротивление резистора, $R = 5$ Ом

Найти:

а) Силу тока в цепи, $\text{I}$

б) Напряжение на зажимах источника, $\text{U}$

в) Падение напряжения во внутренней цепи, $U_r$

Решение:

а) силу тока в цепи

Для нахождения силы тока в полной цепи воспользуемся законом Ома для полной цепи. Сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи, которое является суммой внешнего и внутреннего сопротивлений.

Формула закона Ома для полной цепи:

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

Подставим числовые значения из условия задачи:

$I = \frac{12 \text{ В}}{5 \text{ Ом} + 1 \text{ Ом}} = \frac{12 \text{ В}}{6 \text{ Ом}} = 2 \text{ А}$

Ответ: сила тока в цепи равна 2 А.

б) напряжение на зажимах источника

Напряжение на зажимах источника равно напряжению на внешней части цепи, то есть на резисторе. Его можно вычислить, используя закон Ома для участка цепи.

Формула напряжения на внешней цепи:

$U = I \cdot R$

Подставим найденное значение силы тока и данное сопротивление резистора:

$U = 2 \text{ А} \cdot 5 \text{ Ом} = 10 \text{ В}$

Другой способ найти напряжение на зажимах — вычесть из ЭДС падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

$U = E - I \cdot r = 12 \text{ В} - 2 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 10 \text{ В}$

Ответ: напряжение на зажимах источника равно 10 В.

в) падение напряжения во внутренней цепи

Падение напряжения во внутренней цепи происходит на внутреннем сопротивлении источника. Оно рассчитывается по закону Ома для этого участка.

Формула падения напряжения на внутреннем сопротивлении:

$U_r = I \cdot r$

Подставим известные значения:

$U_r = 2 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 2 \text{ В}$

Это значение также равно разности между ЭДС и напряжением на зажимах источника:

$U_r = E - U = 12 \text{ В} - 10 \text{ В} = 2 \text{ В}$

Ответ: падение напряжения во внутренней цепи равно 2 В.