Видеоучебник / Физика / Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика. / Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи

Урок 9. Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика.

Конечно же, чтобы рассматривать электрические цепи целиком, одного закона Ома для участка цепи недостаточно. На этом занятии мы рассмотрим закон Ома для полной цепи.

Плеер: YouTube Вконтакте

Конспект урока "Закон Ома для полной цепи"

«Требуются очень глубокие знания,

чтобы заметить простейшие, но

подлинные отношения вещей между собой»

Георг Лихтенберг

В данной теме рассмотрим решение задач на закон Ома для полной цепи.

Задача 1. К источнику с ЭДС 6 В подключают лампочку с сопротивлением 10 Ом. Когда к лампочке подключили вольтметр, оказалось, что напряжение на ней равно 5 В. Найдите внутреннее сопротивление источника.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем закон Ома для участка цепи

И закон Ома для полной цепи

Преобразуем эти два выражения, используя основное свойство пропорции.

Теперь ясно видно, что разность между ЭДС и напряжением на лампочке равна произведению силы тока и внутреннего сопротивления источника

Ответ: 2 Ом.

Задача 2. ЭДС источника равна 12 В. Каково напряжение на полюсах источника, если внутреннее сопротивление источника равно половине внешнего сопротивления цепи?

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем закона Ома для полной цепи

Напряжение на полюсах источника равно разности между ЭДС и суммой падений напряжений в цепи

Ответ: 4 В.

Задача 3. К источнику ЭДС подключили электрический элемент, вольт-амперная характеристика которого задана уравнением , причём U > 0. Если ЭДС источника равна 10 В, а внутреннее сопротивление составляет 1 Ом, каково напряжение на подключенном элементе?

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем закона Ома для полной цепи

Запишем закон Ома для участка цепи

Преобразуем закон Ома для полной цепи

Согласно условию задачи вольт-амперная характеристика имеет вид

Тогда получаем

Получили стандартное квадратное уравнение. Найдем дискриминант

Тогда корни квадратного уравнения равны

По условию задачи U > 0.

Ответ:

Задача 4. Источник тока с ЭДС 25 В и внутренним сопротивлением 2,5 Ом замкнут на элементе с сопротивлением R. Постройте графики зависимости напряжения на элементе и силы тока в цепи от сопротивления R.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем закона Ома для полной цепи

Подставив числовые данные, получим функцию зависимости и от R

Как видно из этой функции, сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению элемента (то есть, график будет гиперболический).

Для того чтобы построить график, необходимо рассмотреть крайние случаи. Например, когда элемент замыкается накоротко, сопротивление R = 0, и в цепи течёт ток короткого замыкания, равный

Это максимальное возможное значение силы тока для данной цепи. Если же представить, что сопротивление

Запишем закон Ома для участка цепи

Используя закон Ома для полной цепи, преобразуем полученное выражение

При нулевом сопротивлении, напряжение на элементе будет равно нулю. А при бесконечно большом сопротивлении

Тогда графики зависимостей будут иметь вид

Задача 5. На схеме указана цепь с двумя источниками, внутреннее сопротивление каждого из которых равно 1 Ом. Сопротивления резисторов и ЭДС источников указаны на схеме. Найдите ток в каждом резисторе.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Полная ЭДС цепи

Для того чтобы определить, является ли ЭДС положительной или отрицательной, необходимо обозначить направление обхода тока. Известно, что условно принято считать, что ток течёт от положительного полюса к отрицательному. Исходя из этого, направление тока от совпадает с направлением обхода, а направление тока от противоположно направлению обхода. Тогда