Как найти напряжение на концах источника тока

Измерения
показывают, что напряжение на зажимах источника тока, замкнутого на внешнюю
цепь, зависит от силы отбираемого тока (от «нагрузки») и изменяется с
изменением последнего. Пользуясь законом Ома, мы можем сейчас разобрать этот
вопрос точнее.

Из
формулы (80.1) имеем

,                (81.1)

где
 –
сопротивление внешней цепи, а  – внутреннее сопротивление
источника. Но к внешней цепи мы вправе применить закон Ома для участка цепи:

.                      (81.2)

Здесь
 –
напряжение во внешней цепи, т. е. разность потенциалов на зажимах источника.
Оно может быть выражено на основании (81.1), (81.2) следующей формулой:

.                 (81.3)

Мы
видим, что при замкнутой цепи напряжение  на зажимах источника тока всегда
меньше э. д. с. .
Напряжение  зависит
от силы тока  и
только в предельном случае разомкнутой цепи, когда сила тока , напряжение на
зажимах равно э. д. с.

Уменьшение
напряжения на зажимах источника при наличии тока  легко наблюдать на опыте. Для этого
нужно замкнуть какой-либо гальванический элемент на реостат и подключить к
зажимам элемента вольтметр (рис. 127). Перемещая движок реостата, можно видеть,
что чем меньше сопротивление внешней цепи, т. е. чем больше ток, тем меньше
напряжение на зажимах источника. Если сопротивление внешней цепи сделать очень
малым по сравнению с внутренним сопротивлением источника («вывести» реостат),
т. е. сделать «короткое замыкание», то напряжение на зажимах делается равным
нулю.

Рис. 127. С уменьшением
сопротивления внешней цепи напряжение на зажимах источника тока уменьшается: а)
схема опыта; б) общий вид экспериментальной установки, 1 – источник тока, 2 –
реостат, 3 – амперметр, 4 – вольтметр

Что
же касается тока, то он при коротком замыкании достигает своего максимального
значения .
Сила этого «тока короткого замыкания» получается из закона Ома (80.1), если в
нем положить  (т.
е. пренебречь сопротивлением  по сравнению с ):

.                   (81.4)

Отсюда
видно, что ток короткого замыкания зависит не только от э. д. с., но также и от
внутреннего сопротивления источника. Поэтому короткое замыкание представляет
различную опасность для разных источников тока.

Короткие
замыкания гальванического элемента сравнительно безвредны, так как при небольшой
э. д. с. элементов их внутреннее сопротивление велико, и поэтому токи короткого
замыкания малы. Такие токи не могут вызвать серьезные разрушения, и поэтому к
изоляции проводов в целях, питаемых элементами (звонки, телефоны и т. п.), не
предъявляют особо высоких требований. Иное дело силовые или осветительные цепи,
питаемые мощными генераторами. При значительной э. д. с. (100 и более вольт)
внутреннее сопротивление этих источников ничтожно мало, и поэтому ток короткого
замыкания может достигнуть огромной силы. В этом случае короткое замыкание
может привести к расплавлению проводов, вызвать пожар и т. д. Поэтому к
устройству и изоляции таких цепей предъявляют строгие технические требования,
которые ни в коем случае нельзя нарушать без риска вызвать опасные последствия.
Такие цепи всегда снабжаются предохранителями (§ 63) и притом нередко в
различных местах: общий предохранитель (при главном вводе), групповые и
штепсельные предохранители.

81.1. Внутреннее сопротивление
элемента Даниеля с э. д .с. 1,1 В равно 0,5 Ом. Вычислите ток короткого
замыкания этого элемента.

81.2. Элемент из предыдущей задачи
замкнут на сопротивление 0,6 Ом. Чему равно напряжение на зажимах элемента?

81.3. Э. д. с. генератора постоянного
тока равна 220 В, а внутреннее сопротивление равно 0,02 Ом. Какой ток возникает
при коротком замыкании?

81.4. При измерении э. д. с.
источников при помощи вольтметра мы всегда допускаем некоторую погрешность, так
как через вольтметр течет некоторый, хотя и очень малый, ток, и поэтому
источник, строго говоря, не разомкнут, а замкнут на вольтметр. Пусть внутреннее
сопротивление элемента равно 1 Ом, его э. д. с. равна 1,8 В, а сопротивление
вольтметра равно 179 Ом. Какую погрешность при измерении э. д. с. мы допускаем?

81.5. Можно ли точно измерить э. д. с.
при помощи электрометра? Как нужно присоединить электрометр к элементу для
измерения его э. д. с.?

81.6. Изменяется ли показание
электрометра, соединенного с гальваническим элементом, если параллельно с ним
включить конденсатор, как показано на рис. 128? Будет ли иметь значение емкость
конденсатора?

Рис. 128. К упражнению 81.6

81.7. Э. д. с. некоторого элемента
измеряют при помощи электрометра с конденсатором (рис. 129,а). Электрометр,
отсоединенный от элемента, после снятия диска показывает 500 В (рис. 129,б).
При этом известно, что емкость конденсатора при удалении диска уменьшается в
250 раз. Чему равно напряжение элемента?

Рис. 129. К упражнению 81.7

Измерения показывают, что напряжение на зажимах источника тока, замкнутого на внешнюю цепь, зависит от силы отбираемого тока (от «нагрузки») и изменяется с изменением последнего. Пользуясь законом Ома, мы можем сейчас разобрать этот вопрос точнее.

Из формулы (80.1) имеем

, (81.1)

где

 – сопротивление внешней цепи, а

 – внутреннее сопротивление источника. Но к внешней цепи мы вправе применить закон Ома для участка цепи:

. (81.2)

Здесь

 – напряжение во внешней цепи, т. е. разность потенциалов на зажимах источника. Оно может быть выражено на основании (81.1), (81.2) следующей формулой:

. (81.3)

Мы видим, что при замкнутой цепи напряжение

 на зажимах источника тока всегда меньше э. д. с.

. Напряжение

 зависит от силы тока

 и только в предельном случае разомкнутой цепи, когда сила тока

, напряжение на зажимах равно э. д. с.

Уменьшение напряжения на зажимах источника при наличии тока

 легко наблюдать на опыте. Для этого нужно замкнуть какой-либо гальванический элемент на реостат и подключить к зажимам элемента вольтметр (рис. 127). Перемещая движок реостата, можно видеть, что чем меньше сопротивление внешней цепи, т. е. чем больше ток, тем меньше напряжение на зажимах источника. Если сопротивление внешней цепи сделать очень малым по сравнению с внутренним сопротивлением источника («вывести» реостат), т. е. сделать «короткое замыкание», то напряжение на зажимах делается равным нулю.

Рис. 127. С уменьшением сопротивления внешней цепи напряжение на зажимах источника тока уменьшается: а) схема опыта; б) общий вид экспериментальной установки, 1 – источник тока, 2 – реостат, 3 – амперметр, 4 – вольтметр

Что же касается тока, то он при коротком замыкании достигает своего максимального значения

. Сила этого «тока короткого замыкания» получается из закона Ома (80.1), если в нем положить

 (т. е. пренебречь сопротивлением

 по сравнению с

):

. (81.4)

Отсюда видно, что ток короткого замыкания зависит не только от э. д. с., но также и от внутреннего сопротивления источника. Поэтому короткое замыкание представляет различную опасность для разных источников тока.

Короткие замыкания гальванического элемента сравнительно безвредны, так как при небольшой э. д. с. элементов их внутреннее сопротивление велико, и поэтому токи короткого замыкания малы. Такие токи не могут вызвать серьезные разрушения, и поэтому к изоляции проводов в целях, питаемых элементами (звонки, телефоны и т. п.), не предъявляют особо высоких требований. Иное дело силовые или осветительные цепи, питаемые мощными генераторами. При значительной э. д. с. (100 и более вольт) внутреннее сопротивление этих источников ничтожно мало, и поэтому ток короткого замыкания может достигнуть огромной силы. В этом случае короткое замыкание может привести к расплавлению проводов, вызвать пожар и т. д. Поэтому к устройству и изоляции таких цепей предъявляют строгие технические требования, которые ни в коем случае нельзя нарушать без риска вызвать опасные последствия. Такие цепи всегда снабжаются предохранителями (§ 63) и притом нередко в различных местах: общий предохранитель (при главном вводе), групповые и штепсельные предохранители.

81.1.
Внутреннее сопротивление элемента Даниеля с э. д.с. 1,1 В равно 0,5 Ом. Вычислите ток короткого замыкания этого элемента.

81.2.
Элемент из предыдущей задачи замкнут на сопротивление 0,6 Ом. Чему равно напряжение на зажимах элемента?

81.3.
Э. д. с. генератора постоянного тока равна 220 В, а внутреннее сопротивление равно 0,02 Ом. Какой ток возникает при коротком замыкании?

81.4.
При измерении э. д. с. источников при помощи вольтметра мы всегда допускаем некоторую погрешность, так как через вольтметр течет некоторый, хотя и очень малый, ток, и поэтому источник, строго говоря, не разомкнут, а замкнут на вольтметр. Пусть внутреннее сопротивление элемента равно 1 Ом, его э. д. с. равна 1,8 В, а сопротивление вольтметра равно 179 Ом. Какую погрешность при измерении э. д. с. мы допускаем?

81.5.
Можно ли точно измерить э. д. с. при помощи электрометра? Как нужно присоединить электрометр к элементу для измерения его э. д. с.?

81.6.
Изменяется ли показание электрометра, соединенного с гальваническим элементом, если параллельно с ним включить конденсатор, как показано на рис. 128? Будет ли иметь значение емкость конденсатора?

Рис. 128. К упражнению 81.6

81.7.
Э. д. с. некоторого элемента измеряют при помощи электрометра с конденсатором (рис. 129, а). Электрометр, отсоединенный от элемента, после снятия диска показывает 500 В (рис. 129, б). При этом известно, что емкость конденсатора при удалении диска уменьшается в 250 раз. Чему равно напряжение элемента?

Рис. 129. К упражнению 81.7

Чему равно напряжение источника тока, питающего цепь(рис 5)?

Чему равно напряжение источника тока, питающего цепь(рис 5).

Находим напряжение U3 используя закон Ома

U3 = U2 = U23 параллельное соединение R23 = R2 * R3 / (R2 + R3) = 2 Ом

I23 = U23 / R23 = 1, 2 / 2 = 0, 6 A

при последовательном соединении 1 и 23 сила тока одинакова

Эдс источника электрического тока 12 В?

Эдс источника электрического тока 12 В.

Определите напряжение на зажимах источника тока , если сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника тока!

Резистор с сопротивлением R подключен к источнику тока с внутренним сопротивлением r и ЭДС источника Е?

Резистор с сопротивлением R подключен к источнику тока с внутренним сопротивлением r и ЭДС источника Е.

Чему равна сила тока в нем и напряжение на его выводах?

Чему равен заряд конденсатора емкостью 500мкФ при подключении к источнику тока с напряжением 20В?

Чему равен заряд конденсатора емкостью 500мкФ при подключении к источнику тока с напряжением 20В.

ЭДС источника тока 6В?

При силе тока 2А напряжение на резисторе равно 5, 8 В.

Вычислите внутреннее сопротивление источника тока.

К источнику постоянного напряжения подключен резисторсопротивлением 1 Ом?

К источнику постоянного напряжения подключен резистор

Если подключить к этому источнику

последовательно два таких резистора, то сила тока в цепи изменится в 1, 5

Чему равно внутреннее сопротивление источника напряжения?

Эдс источника тока равна 4?

Эдс источника тока равна 4.

5 В, внутреннее сопротивление 1оМ.

Определите силу тока в цепи при сопротивлении резистора 8оМ.

Чему равно напряжение на резисторе.

Две одинаковые лампы сопротивлением 30 Ом соединили параллельно и подключили к источнику тока с напряжением 15 В?

Две одинаковые лампы сопротивлением 30 Ом соединили параллельно и подключили к источнику тока с напряжением 15 В.

Чему равна сила тока, через каждую лампу?

Чему равен заряд конденсатора емкостью 500мкФ при подключении к источнику тока с напряжением 20В?

Чему равен заряд конденсатора емкостью 500мкФ при подключении к источнику тока с напряжением 20В.

Амперметр, включенный в цепь электроплитки, питающейся переменным током, показывает 2, 2 А?

Амперметр, включенный в цепь электроплитки, питающейся переменным током, показывает 2, 2 А.

Чему равны максимальные значения напряжения и силы тока, если сопротивление плитки равно 100 Ом?

Напряжение на клеммах источника тока равно 4 В, а сопротивление внешней цепи в три раза больше, чем внутреннее сопротивление источника тока?

Напряжение на клеммах источника тока равно 4 В, а сопротивление внешней цепи в три раза больше, чем внутреннее сопротивление источника тока.

На этой странице находится ответ на вопрос Чему равно напряжение источника тока, питающего цепь(рис 5)?, из категории Физика, соответствующий программе для 5 — 9 классов. Чтобы посмотреть другие ответы воспользуйтесь «умным поиском»: с помощью ключевых слов подберите похожие вопросы и ответы в категории Физика. Ответ, полностью соответствующий критериям вашего поиска, можно найти с помощью простого интерфейса: нажмите кнопку вверху страницы и сформулируйте вопрос иначе. Обратите внимание на варианты ответов других пользователей, которые можно не только просмотреть, но и прокомментировать.

Источник

Чему равно напряжение источника тока питающего цепь

решается просто, для начала нужно найти общее сопротивление, там где стоит 2 и 3 резисторы параллельное соединение поэтому расчитываем по формуле 1/R=1/R2+1/R3, потом остается последовательное соединение, найдя обще сопротивление снимаем показатели с амперметра и подставляем все в формулу))извиняюсь за корявый рисуночек

Определим сопротивление цепи – R23 = R2*R3/(R2+R3) = 20*80/100 = 16 ом – параллельное соединение.

R = R1 + R23 = 30 +16 = 46 ом – последовательное соединение

Другие вопросы из категории

путем пропускания пара, имеющего температуру 100 градусов С

течению, и за 10 часов, если против течения. Определите скорость течения и скорость движения катера относительно воды.

Читайте также

0,4 А. 2. Определите площадь поперечного сечения константановой проволоки длиной 8м и сопротивлением 2 Ом. 3. Определите общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвленной части цепи ,если R1=30 Ом, R2=10 Ом, R3= 30 Ом.

постоянного тока без нагрузки показания вольтметра 14 В, при подключении к
источнику резистора электрическим сопротивлением 600 Ом сила тока вцепи равна
10 мА. Каково внутреннее сопротивление источника тока?

11. При измерении напряжения на выходе источника
постоянного тока без нагрузки показания вольтметра 9 В, при подключении к
источнику резистора электрическим сопротивлением 60 Ом сила тока вцепи равна
100 мА. Каково внутреннее сопротивление источника тока?

12. Как изменятся показания вольтметра, если к резистору с сопротивлением 1
кОм параллельно включить дополнительное сопротивление 10 кОм?

решается просто, для начала нужно найти общее сопротивление, там где стоит 2 и 3 резисторы параллельное соединение поэтому расчитываем по формуле 1/R=1/R2+1/R3, потом остается последовательное соединение, найдя обще сопротивление снимаем показатели с амперметра и подставляем все в формулу))извиняюсь за корявый рисуночек

Определим сопротивление цепи – R23 = R2*R3/(R2+R3) = 20*80/100 = 16 ом – параллельное соединение.

R = R1 + R23 = 30 +16 = 46 ом – последовательное соединение

Другие вопросы из категории

путем пропускания пара, имеющего температуру 100 градусов С

течению, и за 10 часов, если против течения. Определите скорость течения и скорость движения катера относительно воды.

Читайте также

0,4 А. 2. Определите площадь поперечного сечения константановой проволоки длиной 8м и сопротивлением 2 Ом. 3. Определите общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвленной части цепи ,если R1=30 Ом, R2=10 Ом, R3= 30 Ом.

постоянного тока без нагрузки показания вольтметра 14 В, при подключении к
источнику резистора электрическим сопротивлением 600 Ом сила тока вцепи равна
10 мА. Каково внутреннее сопротивление источника тока?

11. При измерении напряжения на выходе источника
постоянного тока без нагрузки показания вольтметра 9 В, при подключении к
источнику резистора электрическим сопротивлением 60 Ом сила тока вцепи равна
100 мА. Каково внутреннее сопротивление источника тока?

12. Как изменятся показания вольтметра, если к резистору с сопротивлением 1
кОм параллельно включить дополнительное сопротивление 10 кОм?

Определим сопротивление цепи — R23 = R2*R3/(R2+R3) = 20*80/100 = 16 ом — параллельное соединение.

R = R1 + R23 = 30 +16 = 46 ом — последовательное соединение

Источник

Закон Ома для полной цепи

Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!

Идеальный источник ЭДС

Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС — это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.

Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.

Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?

Внутреннее сопротивление источника ЭДС

Дело все в том, что в аккумуляторе «спрятано» сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой «r «.

Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:

Итак, что у нас получается в чистом виде?

Лампочка — это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:

Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.

На резисторе R падает напряжение U_R , а на внутреннем резисторе r падает напряжение U_r .

Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.

Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что

Закон Ома для полной цепи

Итак, последнее выражение носит название «закон Ома для полной цепи»

Е — ЭДС источника питания, В

R — сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом

r — внутреннее сопротивление источника питания, Ом

Просадка напряжения

Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!

Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус

Наш подопечный готов к бою.

Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на «ближний» свет.

Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора

12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.

Подключаем галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:

Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!

А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:

Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр — силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.

Смотрим на показания приборов:

Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.

Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла

Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.

Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.

Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС

Давайте снова вернемся к этой фотографии

Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе U_r тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.

Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение U_R=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило U_r=E-U_R=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r

Вывод

Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.

Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.

Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.

Источник