Лекция 8. Соединение источников тока. Мощность тока. Закон Джоуля –Ленца.

§ 14. Источники тока. Закон Ома для замкнутой цепи.

Соединения источников тока.

Постоянный электрический ток может течь только в замкнутой цепи. Реальная электрическая цепь состоит из источников тока (в которых действуют сторонние силы) и однородных участков, образованных одним или несколькими сопротивлениями.

Всякий источник тока обладает сопротивлением r, которое называется внутренним.

Сила тока, текущего в замкнутой цепи, определяется законом Ома для замкнутой цепи: сила тока, текущего в замкнутой цепи, прямо пропорциональна э. д. с. обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи

(1)

где ξ - э. д. с., действующая в цепи, R - суммарное сопротивление внешней цепи, r - внутреннее сопротивление источников тока. Сумма R+r образует полное сопротивление цепи.

Произведение силы тока на сопротивление участка цепи дает падение напряжения на этом участке. Следовательно, IR равно падению напряжения U на внешних сопротивлениях цепи, а Ir— падению напряжения и на источнике тока. Согласно формуле (1)

ξ =IR+Ir, т.е. ξ=U+и (2)

Если внешнее сопротивление R очень велико, сила тока I будет крайне мала. В этом случае слагаемым и в формуле (2) можно пренебречь по сравнению с U, и мы приходим к равенству ξ ≈ U тем более точному, чем больше R.

Рассмотрим параллельное и последовательное соединения источников тока.

Параллельное соединение элементов: положительные полюсы элементов соединяются между собой, отрицательные — между собой.

При одинаковых э. д. с. отдельных элементов, общая э.д.с. батареи равна э.д.с. одного элемента.

Общая внутренняя проводимость равна сумме внутренних проводимостей отдельных элементов. При одинаковых внутренних сопротивлениях п отдельных элементов общая внутренняя проводимость в п раз больше; следовательно, внутреннее сопротивление батареи в п раз меньше внутреннего сопротивления каждого элемента:

R_внутр= r/n

(r- внутреннее сопротивление одного элемента).

Сила тока

(R - сопротивление внешнего участка цепи).

При последовательном соединении элементов положительный полюс каждого элемента соединяется с отрицательным полюсом следующего.

Общая э.д.с. батареи в этом случае равна сумме э.д.с. отдельных элементов.

Общее внутреннее сопротивление равно сумме внутренних сопротивлений отдельных элементов:

R_внутр= r·n

Сила тока

При смешанном соединении из k параллельных групп по m последовательно соединенных элементов в группе общая э.д.с батареи равна э.д.с. одной параллельной группы, т. е. ξ=m∙ξ,

где ξ - э.д.с. одного элемента.

Внутреннее сопротивление каждой параллельной группы равно r=mr,

а общее внутреннее сопротивление таких групп равно r_{общ =}

Сила тока