Контрольные вопросы

1. Что называется вектором поляризации диэлектрика?

2. Как связаны вектор поляризации вещества и плотность поляризационных зарядов внутри тела и на его поверхности?

3. Напишите соотношение, связывающее векторы E, P и D. Как это соотношение выглядит в проводнике?

4. Образец сегнетоэлектрика имеет форму таблетки. Найдите индукцию и напряженность поля в образце, если вектор поляризации направлен вдоль оси таблетки, а его величина равна P₀ и не зависит от напряженности поля.

5. Проводящая пластинка помещена в однородное электрическое поле, вектор напряженности Е, которого перпендикулярен плоскости пластинки. Найдите векторы P и D в пластинке.

Работа № 6 исследование цепи постоянного тока

Цель работы:	Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, исследовать зависимость КПД, полной и полезной мощности источника тока от величины внешнего сопротивления. Изучить зависимость сопротивления нелинейного элемента от силы тока в нём
Приборы и принадлежности:	Источник постоянного тока, магазин сопротивлений, миллиамперметр, однополюсный ключ, дополнительное «внутреннее» сопротивление источника тока, вольтметр, нелинейный элемент (лампа накаливания).

Проверка закона ома для замкнутой цепи введение

Р ассмотрим замкнутую цепь (Рис. 1), содержащую источник тока c ЭДС E и внутренним сопротивлением R_внутр, а также подключённое к нему внешнее сопротивление R (его также называют сопротивлением нагрузки). Пусть за время dt по этой цепи прошёл заряд dq, тогда источник совершил над зарядом работу:

dA= Edq. (1)

П

Рисунок 1

оскольку dq=Idt, где I – сила тока в цепи, а dt время протекания тока, из (1) получим мощность, выделяемую во всей цепи источником тока:

(2)

С другой стороны эта мощность согласно закону Джоуля – Ленца равна произведению полного сопротивления цепи на квадрат силы тока:

Сократив обе части равенства на I, получаем закон Ома для замкнутой цепи:

(3)

Из этого соотношения можно определить напряжение U=RI на источнике тока, которое совпадает с напряжением на внешнем сопротивлении R:

(4)

Как видим, напряжение U совпадает с ЭДС, если ток в цепи отсутствует, что имеет место, если цепь разомкнута. Наоборот, если внешнее сопротивление R=0 (короткое замыкание), то напряжение на источнике, равное RI, также обращается в нуль. Ток в цепи при этом, согласно (3) достигает своего максимального значения (ток короткого замыкания) равного

Зависимость напряжения U на источнике от силы тока I.

Рисунок 2

Найдём мощность Р₁, выделяющуюся на сопротивлении нагрузки R. Если разность потенциалов на концах сопротивления R равна U, а ток, текущий в цепи I, то мощность Р₁=UI. Воспользовавшись (4) получим для Р₁:

(5)

Как видим из (5) мощность Р₁ обращается в ноль при при двух значениях тока:

I=0 и I=E/R_внутр=I_max.

Максимального значения мощность Р₁ достигает при I=I_max/2=E/(2R_внутр):

Графики, иллюстрирующие зависимость Р и Р₁ от тока приведены на Рис. 3.

Рисунок 3

Коэффициентом полезного действия (кпд) источника тока называется величина =Р₁/Р, которую найдём из (4) и (5):

(6)

Как показывает (6), кпд падает с ростом тока в цепи.

Результаты (2)–(6) можно представить в другом виде, выразив ток, мощность и кпд через сопротивление внешнего участка цепи R:

(7)

Графики, иллюстрирующие зависимость Р и Р₁ от сопротивления нагрузки R приведены на Рис. 4.

Рисунок 4

При R«R_внутр полезная мощность

и растет с ростом R. Если же R»R_внутр то,

и падает с ростом R. Нетрудно убедиться в том, что Р₁ достигает максимума при R=R_внутр, в этом случае

(8),

(9).