Закон Ома для повного кола.
Застосуємо формулу до замкнутого електричного кола. Очевидно, що робота кулонівських сил по замкнутому контуру дорівнює нулю, отже,
.
Тоді , або
. Під Rзаг розуміють опір зовнішньої частини кола (R) і внутрішній опір джерела струму (r).
Закон Ома для повного кола: сила струму в повному колі дорівнює
відношенню ЕРС джерела до повного опору кола:
Якщо коло містить декілька послідовно ввімкнених елементів із ЕРС, то повна ЕРС кола дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС окремих елементів. Загальний опір кола дорівнює сумі всіх опорів:
У разі паралельного з'єднання елементів із однаковою ЕРС електрорушійна сила батареї дорівнює ЕРС одного елемента.
19. Наслідки закону Ома для повного кола.
- Напруга на полюсах замкнутого джерела струму.
- Напруга на полюсах розімкнутого джерела струму.
- Коротке замикання джерела струму ,тобто джерело дає найбільший струм, який може дати дане джерело (
)
Контрольні запитання
1. Напишіть формулу для визначення роботи постійного струму.
2. Доведіть, що робота струму виміряється в джоулях.
3. Як записується закон Джоуля-Ленца?
4. Як залежить кількість теплоти, що виділяється під час проходження струму у провідниках, від опору цих провідників у разі їх послідовного і паралельного з'єднання?
5. Запишіть формулу потужності постійного струму.
6. Доведіть, що потужність струму виражається у ватах.
7. Яким приладом вимірюють потужність постійного струму?
8. Чи може тривалий час існувати електричний струм у колі, якщо на рухомі носії струму діють тільки кулонівські сили?
9. Чому електричне поле заряджених частинок не здатне підтримувати постійний електричний струм у колі?
10. Які сили прийнято називати сторонніми?
11. Що називають електрорушійною силою?
12. Як слід розуміти, що ЕРС одного джерела більша за ЕРС іншого?
13. З яких ділянок складається замкнуте електричне коло?
Задачі
1. У спіралі електроплитки, ввімкненої в розетку з напругою 220 В, за сили струму 3,5 А виділилося 690 кДж теплоти. Скільки часу була ввімкнена в мережу плитка? (Відповідь: 15 хв.)
2. Три однакові гальванічні елементи з ЕРС 1,5 В і внутрішнім опором 0,3 Ом з'єднані: а) послідовно; б) паралельно. Чому дорівнюють ЕРС і внутрішній опір батареї? (Відповідь: а) 4,5 В; 0,9 Ом; б) 1,5 В; 0,1 Ом.)
3. Знайдіть швидкість впорядкованого руху електронів у мідному проводі (вважайте, що на кожний іон міді припадає два електрони провідності) з площею поперечного перерізу
= 0,5 мм2 за сили струму
= 2,5 А). (Відповідь: 1 МА/м2.)
4. Яка кількість теплоти щосекунди виділяється ксеноновим електричним світиль-ником потужністю 300 кВт?
5. Два провідники опором 10 і 23 Ом ввімкнені в мережу напругою 100 В. Яка кіль-кість теплоти виділиться за 1 с в кожному провіднику, якщо їх з’єднати паралельно?
6. Елемент замикається дротом одного разу з опором 4 Ом, іншого – 9 Ом. В обох випадках кількість тепла Q, що виділяється в провіднику за один і той самий час, ви-являється однаковою. Яким є внутрішній опір елемента?
7. У спіралі електроплитки, ввімкненої в розетку з напругою 220 В, за сили струму 3,5 А виділилося 690 кДж теплоти. Скільки часу була ввімкнена в мережу плитка?
8. У кипятильнику місткістю 5 л з ККД 70 % вода нагрівається від 10 до 100 С за 20 хв. Якої сили струм проходить по обмотці нагрівника, якщо напруга дорівнює 220 В?
9. До джерела ЕРС 12 В і внутрішнім опором 1 Ом підключений реостат, опір якого 5 Ом. Знайдіть силу струму в колі й напругу на затискачах джерела.
10. Джерело струму з ЕРС 2 В і внутрішнім опором 0,8 Ом замкнуто нікеліновим дротом завдовжки у 2,1 м і перерізом 0,21 мм. Визначити напругу на затискачах дже-рела струму.
11. Вольтметр, підключений до затискачів джерела струму, показав 6 В. Коли до тих же затискачів підключили резистор, вольтметр став показувати 3 В. Що покаже во-льтметр, якщо замість одного підключити два такі ж резистори, з’єднані паралельно?
12. ЕРС батареї 6 В. Зовнішній опір кола дорівнює 11,5 Ом, а внутрішній – 0,5 Ом. Знайдіть силу струму в колі і напругу на затискачах батареї.?
13. Напруга на затискачах генератора 36 В, а опір зовнішнього кола в 9 разів більший від внутрішнього опору. Якою є ЕРС генератора?
14. Два елементи, ЕРС яких 1,9 і 1,1 В, внутрішні опори 0,8 і 0,1 Ом, замкнуті па-ралельно на зовнішній опір 10 Ом. Визначити силу струму в зовнішньому колі.