III. Основы электродинамики
Тестирование онлайн
Закон Ома для замкнутой цепи
Замкнутая (полная) электрическая цепь состоит из источника тока и сопротивления.
Источник тока имеет ЭДС (
) и сопротивление (r), которое называют внутренним. ЭДС (электродвижущая сила) - работа сторонних сил по перемещению положительного заряда по замкнутой цепи (физический смысл аналогичен напряжению, потенциалу). Полное сопротивление цепи - R+r.
1) Напряжение на зажимах источника, а соответственно и во внешней цепи
,
где величина 
- падение напряжения внутри источника тока.
2) Если внешнее сопротивление замкнутой цепи равно нулю, то такой режим источника тока называется коротким замыканием.
3) Для полной цепи закон Джоуля-Ленца
Коэффициент полезного действия
Мощность, выделяемая на внешнем участке цепи, называется полезной
При условии R=r мощность, выделяемая во внешней цепи, максимальная для данного источника и равна
Полная мощность - сумма полезной и теряемой мощности
Коэффициент полезного действия источника тока - отношение полезной мощности к полной
Для существования постоянного тока в цепи необходимо непрерывно разделять электрические заряды, которые под действием сил Кулона стремятся соединиться. Для этого необходимы сторонние силы. ЭДС характеризует действие этих сторонних сил. А сама эта работа осуществляется внутри источников ЭДС. Электрические заряды внутри источников ЭДС движутся против кулоновских сил под воздействием сторонних сил.
Сравнивая электрический ток с течением жидкости в трубах, можно сказать, что источник работает, как насос, который подает воду из нижнего резервуара в верхний, из которого она под действием силы тяжести стекает в нижний резервуар.
В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока из-за наличия внутреннего сопротивления.
В настоящее время выпускают множество различных источников ЭДС - от маленьких батареек для часов до генераторов.
Внутри источника тока происходит разделение зарядов из-за процессов, происходящих внутри источника, например, химических процессов.
Гальванический элемент - химический источник тока, основанный на взаимодействии двух металлов и (или) их оксидов в электролите (батарейки, аккумуляторы).
Генераторы - создают ток за счет расходования механической энергии.
Термоэлементы - используют энергию теплового движения заряженных частиц.
Фотоэлементы - создают ток за счет энергии света.
Рассмотрим n одинаковых источников ЭДС
Для расчета сложных разветвленных цепей, которые нельзя свести к эквивалентной цепи, используют правила Кирхгофа:
1) Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле равна нулю.
2) Алгебраическая сумма падений напряжений в любом простом замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС, которые есть в этом контуре.
