23. Закон Ома длЯ повного кола. ПотужнІсть струму Основні формули

1. Сила постійного струму

2. Густина електричного струму

де – одиничний вектор, який за напрямком збігається з напрям­ком руху додатних носіїв заряду, – площа поперечного перерізу про­відника.

3. Опір однорідного провід­ника

де  – питомий опір матеріалу провідника; – його довжина; – площа поперечного перерізу провідника.

4. Закон Ома:

– для однорідної ділянки кола

– для неоднорідної ділянки кола

– для замкнутого кола

де – – різниця потенціалів на кінцях ділянки кола; ₁₂ – ЕРС джерел струму, які входять у ді­лянку; – опір зовнішнього ко­ла; – внутрішній опір джерела;  – ЕРС усіх джерел у колі.

5. Робота, яку виконує елект­ричне поле на ділянці кола по­стійного струму за час :

6. Потужність струму

7. Повна потужність, яка ви­діляється в колі,

Приклад розв'язання задачі

При вмиканні електромо­тора в мережу з напру­гою напруга на клемах роз­подільчого щита падає на Опір підвідних проводів разом з опором електромотора . Яку корисну потуж­ність розви­ває електромо­тор, як­що його ККД ?

Розв'язання

Під час роботи електро­мо­тора, ввімкненого в коло пос­тій­ного стру­му, електрична енер­гія перет­ворюється в механічну і внутрішню енергію.

Якщо при вмиканні мотора по колу йде струм , то згідно з законом збереження енергії за рахунок потужності , що роз­вивається джерелом, відбувається нагрівання проводів і розвивається механічна потуж­ність :

За рахунок механічної по­туж­ності долається тертя і вико­нується корисна робота. Якщо ККД електромотора , то корисна потуж­ність дорівнює:

Напруга на клемах розпо­дільчого щита при увімкненні мотора зменшується на . Якщо розглядати ці клеми як затискачі джерела, то

Звідси знайдемо силу струму в колі,

Підставимо отримані вирази у закон збереження енергії:

Звідси

Підставимо числові значення:

Задачі контрольної роботи

23.1. ЕРС батареї і її внутрішній опір Зовнішнє коло споживає потужність Визначити силу струму в колі і опір зовнішньої частини кола.

23.2. При зовнішньому опорі сила струму в колі при опорі сила струму Визначити силу струму короткого замикання джерела ЕРС.

23.3. ЕРС батареї . Найбільша сила струму, яку може дати батарея, Визначити максимальну потужність, яка може виді­лятися у зовнішній частині кола.

23.4. При вмиканні електромотора в мережу з напругою він споживає струм Визначити потужність, яка споживається мотором і його ККД, якщо опір обмотки мотора

23.5. Низькоомна обмотка підмагнічування динаміка живиться від акумулятора з ЕРС Лінія передачі має опір Яким повинен бути опір обмотки підмагнічування, щоб потужність струму підмагнічування в обмотці була ?

23.6. Джерело напруги живить коло, в яке ввімкнено елек­тричну піч, з'єднану послідовно з опором Визначити опір печі, при якому її потужність дорівнюватиме

23.7. Генератор з ЕРС і внутрішнім опором виробляє струм Зовнішній опір кола Визначити повну і корисну потужності генератора, електричні втрати і ККД. Склас­ти рівняння балансу потужностей.

23.8. П'ять послідовно з'єднаних джерел ЕРС з внутрішнім опором (кожний) замкнуто на зовнішній опір . Яким повинен бути опір R, щоб у зовнішньому колі виділялась максимальна потужність?

23.9. До двох батарей, які з'єднані паралельно, під'єднали електро­лампу. Яким повинен бути її опір, щоб потужність її була макси­мальною, якщо ЕРС батареї і i їх внутрішній опір ?

23.10. При замиканні на провідник опором сила струму, яка створюється батареєю елементів, дорівнює Сила струму ко­роткого замикання батареї дорівнює Яку найбільшу корисну по­тужність може забезпечити така батарея?