фізика / архив / 1 атестація / тема 2 Пост струм / Заняття 8

Заняття 8

Повне електричне коло

Мета: дати визначення сторонніх сил, ЕРС, повного кола; пояснити фізичне значення закону Ома для повного кола, навчити учнів розв’язувати нескладні задачі на застосування формул для повного кола, пояснити явище короткого замикання.

1. Сторонні сили. ЕРС.

2. Закон Ома для повного кола.

3. Коротке замикання.

Ключові слова: ЕРС, повне коло, закон Ома для повного кола, струм короткого замикання

Теоретичні відомості

Сторонні сили. Електрорушійна сила (ЕРС)

Будь-які сили, діючі на заряджені частинки, окрім кулонівських, під дією яких заряди рухаються усередині джерела струму, називаються сторонніми силами. Прикладом сторонніх сил можуть бути сили гальванічних елементів, що мають хімічну природу.

Повним колом називається електрична схема, що містить джерело живлення струму. Електрорушійна сила  в повному колі є відношенням роботи сторонніх сил при переміщенні заряду уздовж кола:  =.

Якщо в колі є декілька джерел струму, то повна ЕРС кола рівна алгебраїчній сумі ЕРС окремих елементів. Джерело струму позначається

. Якщо при обході кола (проти годинникової стрілки) переходять від додатного полюса джерела до від’ємного, то ЕРС буде від’ємним, що враховується при підсумовуванні.

Закон Ома для повного кола.

Опір самого джерела живлення струму часто називають внутрішнім опором r, на відміну від зовнішнього опору R кола. Тоді повний опір кола: R+r.

Робота сторонніх сил А_ст = q = It. Згідно закону збереження енергії А_ст = Q кількість теплоти, що виділилася в колі. Q = I²(R + r) t. Одержимо рівняння It = I²(R + r)t, звідки

- закон Ома для повного кола.

Коротке замикання. Коротким замиканням в колі називається різке зменшення зовнішнього опору кола, при якому різко зростає струм в колі. Сила струму короткого замикання .

Зовнішній опір може різко зменшитися, якщо одночасно включити багато споживачів (паралельно!). Оскільки кількість теплоти, що виділилася в колі пропорційно квадрату сили струму, то при короткому замиканні відбувається значне нагрівання дротів, що може привести до запалювання.

Контрольні питання

1. Що таке сторонні сили?

2. Що таке ЕРС?

3. Як визначити сумарну ЕРС, якщо в колі декілька джерел струму?

4. Як формулюється закон Ома для повного кола?

5. Що таке повний опір кола?

6. За яких умов відбувається коротке замикання?

Вправа 8

Якісні задачі

1. Який єдиний прилад в домівках підключений у мережу послідовно?

2. Чому плавкий запобіжник виходе з ладу раніше, ніж будь-який інший прилади електричного кола?

3. Чому кінці волосу запобіжника, що перегорів зазвичай мають кінцівки у вигляді кульки?

Задачі для закріплення матеріалу

1. В провіднику опором 2 Ом, що підключено до елементу з ЕРС 1,1 В, йде струм 0,5 А. Яка сила струму при короткому замкненні?

2. При підключенні до гальванічного елементу опору 16 Ом сила струму в колі була 1 А, а при підключенні опору 8 Ом сила струму стала 1,8 А. Знайти ЕРС та внутрішній опір елементу.

3. Лампочки, опор яких 3 та 12 Ом, по черзі відключені до деякого джерела струму, споживають однакову потужність. Знайти внутрішній опір джерела та ККД кола в кожному випадку.