>>> Перейти на полный размер сайта >>> Учебное особие по физикеЗакон Ома для замкнутой цепиЗамкнутая цепь (рис. 1) состоит из двух частей — внутренней и внешней. Внутренняя часть цепи представляет собой источник тока, обладающий внутренним сопротивлением r; внешняя — различные потребители, соединительные провода, приборы и т.д. Общее сопротивление внешней части обозначается R. Тогда полное сопротивление цепи равно r + R.
Рис. 1 По закону Ома для внешнего участка цепи 1
Внутренний участок цепи 2
Отсюда
Последняя формула представляет собой закон Ома для замкнутой цепи постоянного тока. Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. Так как для однородного участка цепи разность потенциалов есть напряжение, то
Из этой формулы видно, что напряжение на внешнем участке уменьшается с увеличением силы тока в цепи при Подставим в последнюю формулу силу тока (2), получим
Проанализируем это выражение для некоторых предельных режимов работы цепи. а) При разомкнутой цепи U = На этом основана возможность приблизительного измерения ЭДС источника тока с помощью вольтметра, сопротивление которого много больше внутреннего сопротивления источника тока ( б) Если к клеммам источника тока подключить проводник, сопротивление которого
а сила тока
— достигает максимального значения. Подключение к полюсам источника тока проводника с ничтожно малым сопротивлением называется коротким замыканием, а максимальную для данного источника силу тока называют током короткого замыкания:
У источников с малым значением r (например, у свинцовых аккумуляторов r = 0,1 - 0,01 Ом) сила тока короткого замыкания очень велика. Особенно опасно короткое замыкание в осветительных сетях, питаемых от подстанций ( Запишем закон Ома для полной цепи в случае последовательного и параллельного соединения источников тока в батарею. При последовательном соединении источников "-" одного источника соединяется с "+" второго, "-" второго с "+" третьего и т.д. (рис. 2, а). Если
В этом случае закон Ома для полной цепи имеет вид
или для n одинаковых источников
Рис. 2 Последовательное соединение применяют в том случае, когда внешнее сопротивление
и батарея может дать силу тока, в n раз большую, чем сила тока от одного источника. При параллельном соединении источников тока все "+" источников соединены вместе и "-" источников — также вместе (рис. 2, б). В этом случае
Откуда
Для n одинаковых источников
Параллельное соединение источников тока применяют тогда, когда нужно получить источник тока с малым внутренним сопротивлением или когда для нормальной работы потребителя электроэнергии в цепи должен протекать ток. больший, чем допустимый ток одного источника. Параллельное соединение выгодно, когда R невелико по сравнению с r. Иногда применяют смешанное соединение источников.
|