Физика. В 4 ч. Ч. 3. Электродинамика

Закон Ома для полной

(замкнутой) цепи с одним источником тока

I

R r

r

I

R

Короткое замыкание

Сила тока короткого

замыкания

Соединение источни-

ков тока в батареи:

I

r1 r2 ... rn R

Если необходимо измерить напряжение U в n раз большее значения напряжения UV, на которое

рассчитан вольтметр U = nUV, то Rдоб = (n – 1) rV – добавочное сопротивление должно быть в (n – 1)

раз больше сопротивления вольтметра.

сила тока в замкнутой цепи прямо пропорцио-

нальна ЭДС источника тока в цепи и обратно пропорциональна полному сопротивлению це-

пи (R + r).

= IR + Ir = UR + Ur – ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений во внешней и внутренней частях цепи.

Напряжение на клеммах источника в замкнутой цепи равно падению напряжения на внешней цепи:

U

явление резкого увеличения силы тока, возни-

кающее при соединении полюсов источника пренебрежимо малым сопротивлением (R = 0).

Iê.ç r

а) последовательное соединение

ЭДС образовавшейся батареи равна сумме ЭДС всех источников, внутреннее сопротивление – сумме внутренних сопротивлений источников.

151

I i

i

Закон Ома для неодно-

родного участка цепи

I

Rî áù

1 – 2 = U

I

Rî áù

= 1 – 2 = U

Разрядка источника то-

ка (аккумулятора) Схема разрядки

напряжение на рассматриваемом участке цепи, 1 –

ся повышением или понижением потенциала источника тока в направлении протекания тока: если по-

Закон Ома для неоднородного участка цепи является общим видом записи закона Ома для цепи постоянного тока:

а) если участок однородный, = 0, то получаем

закон Ома для однородного участка цепи постоянного тока;

б) если концы участка соединить, то в образо-

ванной замкнутой цепи 1 = 2, получаем закон Ома для замкнутой цепи постоянного тока;

в) при разомкнутой цепи I = 0 и ЭДС источника

равна разности потенциалов между полюсами источника.

Закон Ома для неоднородного участка цепи понятен при рассмотрении процессов разрядки и зарядки аккумулятора.

Из закона Ома для неоднородного участка цепи 1–2:

I r

или 1 – 2 = U = – Ir.

153

Зарядка источника то-

ка (аккумулятора). Схема зарядки

Правила Кирхгофа

Узел электрической

цепи

Ветвь электрической

цепи

Первое правило Кирх-

гофа

154

Таким образом, при разрядке источника тока

напряжение на концах неоднородного участка цепи равно ЭДС источника минус падение напряжения внутри источника.

I r

Напряжение на клеммах аккумулятора равно ЭДС источника плюс падение напряжения внутри источника.

используются при расчете сложных разветвлен-

ных электрических цепей. В основе правил лежит закон Ома для неоднородного участка цепи. В сложной электрической цепи используют понятия узла и ветви электрической цепи.

точка, в которой соединены между собой не

менее трех проводников (в представленной схеме это точки A, B, C).

участок, расположенный между двумя соседни-

ми узлами цепи (например: A 1B; A 2C).

алгебраическая сумма токов, сходящихся в уз-

лах, равна нулю (токи, входящие в узел, считаются положительными, а исходящие из узла – отрицательными).

для узла А: –I1 + I3 + I4 = 0 для узла В: I1 + I2 – I5 = 0

Второе правило Кирх-

гофа

i k

(n – число неразветвленных участков замкнутой цепи, m – число источников ЭДС в этой цепи)

Работа и мощность

тока

Работа источника

тока

Аист = Аст = q = I t

алгебраическая сумма падений напряжений во

всех ветвях замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре (при расчете сложных цепей следует строго придерживаться правил знаков: выбирается направление обхода любого простого контура в сложной цепи, все токи, совпадающие с этим направлением, считаются положительными, несовпадающие с ним – отрицательными; все источники тока считаются положительными, если они создают ток, направленный в сторону обхода контура).

В представленной схеме при обходе контура по часовой стрелке согласно закону Ома для неоднородных участков цепи имеем:

(3)

Складывая почленно (1)–(3), получаем:

I1R1 – I2R2 + I3R3 = 1 – 2 + 3.

Следует помнить: если в результате расчета ка- кой-либо из токов окажется отрицательным, то это означает, что истинное направление тока на этом участке противоположно выбранному.

в источнике тока неэлектрическая энергия пре-

вращается в электрическую, а на потребителях электрической энергии, включенных во внешнюю часть цепи, энергия электрического тока может превращаться в любые другие виды энергии (механическую, химическую, тепловую, электромагнитную) в зависимости от потребителя.

работа, которую совершают сторонние силы по

разделению разноименных зарядов в источнике тока по созданию разности потенциалов на полюсах источника и электрического поля в окружающем пространстве.

Работа источника тока (работа сторонних сил)

155

Работа тока

Работа тока на одно-

родном участке цепи

Полная мощность ис-

точника тока

Мощность, теряемая на

внутреннем сопротивлении источника

Полезная мощность

Коэффициент

полезного действия (КПД) источника тока

156

называется полной работой тока. Часть этой ра-

боты затрачивается на нагревание источника тока, соединительных проводов и т. д., а часть – это полезная работа потребителя (нагрузки).

работа, которую совершает электрическое поле

в процессе упорядоченного перемещения зарядов в электрической цепи.

мощность, развиваемая источником тока.

Р0 = Рпол + Рпот,

где Рпол – полезная мощность тока, выделяемая на нагрузке; Рпот – мощность, теряемая внутри источника.

Рпот = Р0 – Рн

мощность тока, передаваемая источником во

внешний участок цепи (т. е. нагрузке или потребителю)

Рпол = Р0 – Рпот

Для однородного участка цепи

(U0 – напряжение на участке цепи).

физическая величина, характеризующая эффек-

тивность работы источника.

RI 2R 23 R

83 R .

Сопротивление RII участка А65В равно RI, а так как они соединены параллельно,

Эти два участка параллельны участку АОВ сопротивление которого RIII = 2R.