Закон Ома для полной цепи. Электродвижущая сила

1.

Электродвижущая сила.
Закон Ома для полной
цепи.

2.

Любой источник тока характеризуется
электродвижущей силой (ЭДС).
Что это значит?

3.

Соединим проводником
два металлических
шарика, несущих
заряды
противоположных
знаков.
Под влиянием
электрического поля
этих зарядов в
проводнике возникает
электрический ток.
Но этот ток будет очень кратковременным. Потенциалы
шариков станут одинаковыми, электрическое поле исчезнет.

4.

Сторонние силы
Чтобы ток был постоянным, надо
поддерживать постоянное
напряжение между шариками.
Для этого необходимо устройство
(источник тока).
В таком устройстве на заряды,
кроме электрических сил,
должны действовать силы
неэлектрического
происхождения.
Одно лишь электрическое поле заряженных частиц
(кулоновское поле) не способно поддерживать
постоянный ток в цепи.

5.

Внутри источника тока заряды движутся под действием
сторонних сил против кулоновских сил (электроны от
положительного заряженного электрода к отрицательному),
а во всей остальной цепи их приводит в движение
электрическое поле.

6.

Электродвижущая сила
Действие сторонних сил характеризуется физической
величиной, называемой электродвижущей силой
(сокращённо ЭДС).
Электродвижущая сила в замкнутом контуре
представляет собой отношение работы сторонних
сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду:
ЭДС выражают в вольтах: [Ɛ] = Дж/Кл = В

7.

8.

Рассмотрим простейшую
полную (замкнутую) цепь,
состоящую из источника тока
и резистора сопротивлением R.
Ɛ – ЭДС источника тока,
r – внутреннее сопротивление источника тока,
R – внешнее сопротивление цепи,
R + r – полное сопротивление цепи.
Cила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к её
полному сопротивлению.

9.

Закон Ома для полной цепи
Сила тока (А)
I
Сопротивление
нагрузки (Ом)
R r
ЭДСэлектродвижущая
сила источника тока
(В)
Внутреннее
сопротивление
источника тока
(Ом)
Сила тока в цепи прямо пропорциональна
электродвижущей силе источника тока и обратно
пропорциональна сумме электрических сопротивлений
внешнего и внутреннего участков цепи.

10.

Если на участке цепи не действует ЭДС (нет источника тока)
U=φ1-φ2
Если концы участка, содержащего источник тока, соединить,
то их потенциал станет одинаков
U=ε
В замкнутой цепи напряжение на внешнем и внутреннем ее
участках равно ЭДС источника тока
ε=Uвнеш+Uвнутр

11.

Короткое замыкание
При коротком замыкании R → 0,
сила тока
I
R r
I кз
r

12.

Короткое замыкание
Короткое замыкание явление, когда
сопротивление во внешней цепи по каким либо
причинам стремится к нулю:

13.

Ток короткого замыкания из-за того, что внутреннее
сопротивление источников мало по сравнению с
сопротивлением внешним, как правило, чрезвычайно
велик. Из-за этого выделяется очень большое
количество теплоты, что может стать причиной
обрывов цепи, пожаров и т. д.
Для предотвращения подобного используются
предохранители

14.

Виды предохранителей
Плавкие
Автоматические
Сетевые фильтры
Щитки автоматические
Щиток автоматический

15.

1.Рассчитайте силу тока в замкнутой
цепи, состоящей из источника тока у
которого ЭДС равна 10 В, а внутреннее
сопротивление равно 1 Ом.
Сопротивление резистора равно 4 Ом.

16.

17.

2.Чему равна сила тока при коротком
замыкании аккумулятора с ЭДС 12 В и
внутренним сопротивлением r = 0,01 Ом?

18.

19.

3.ЭДС источника равна 6 В сила тока цепи
равна 250 мА внешнее сопротивление R=20
Ом, найдите внутреннее сопротивление
источника

20.

21.

4.К источнику с ЭДС 12 В и внутренним
сопротивлением 1 Ом подключен реостат,
сопротивление которого 5 Ом. Найти силу
тока в цепи и напряжение на зажимах
источника.

22.

I ?
U ?

23.

5.Если внешнее сопротивление цепи
равно 2 Ом, то в цепи возникает сила
тока 1,8 А. Определите силу тока
короткого замыкания, если внутреннее?

24.

25.

6.К батарейке с ЭДС 3 В подключили резистор
сопротивлением 20 Ом. Падение напряжения
на резисторе оказалось равным 2 В.
Определить ток короткого замыкания.

26.

27.

6.Источник постоянного тока с ЭДС 20 В
и внутренним сопротивлением 1,6 Ом
питает внешнюю цепь, состоящую из
двух параллельно соединенных
сопротивлений 4 Ом и 6 Ом. Найдите
разность потенциалов на зажимах
источника.

28.

29.

7.Элемент с ЭДС ε=2 В имеет
внутреннее сопротивление r=0,5 Ом.
Найти падение потенциала Ur внутри
элемента при токе в цепи I=0,25 А.
Каково внешнее сопротивление цепи R
при этих условиях?

30.

31.

8.Источник тока с ЭДС 2 В и внутренним
сопротивлением 0,8 Ом замкнут
никелиновой проволокой длиной 2,1 м и
сечением 0,21 мм². Определите
напряжение на зажимах источника тока.
Удельное сопротивление никелина ρ =
4,2·10–7 Ом·м.

32.

33.

9.К источнику эдс 2,5 В и внутреннем
сопротивлением 0,8 Ом присоединена
спираль из нихромовой проволоки
длиной 2,1 м сечением 0,55 мм2 .
Определите силу тока в цепи. Удельное
сопротивление нихрома 1,1·10-6 Ом·м.

34.

35.

10.Клеммы источника тока с ЭДС 1В и
внутренним сопротивлением 0,2 Ом
замкнули проводником длиной 5м и
массой 14 г.При этом сила тока в цепи
была равна. Проводник сделан из
алюминия.Определите значение силы
тока.Плотность алюминия 2700
кг/м3,удельное сопротивление
алюминия 2,8·10-8 Ом·м.

36.

37.

11.Клеммы источника тока с ЭДС ε= 4,5 B и
внутренним сопротивлением r= 0,8 Oм
замкнули проводником длиной 10 м . При
этом сила тока в цепи была равна 4 A.
Проводник сделан из меди.Определите массу
проводника.Плотность меди 8900
кг/м3,удельное сопротивление алюминия
1,7·10-8 Ом·м.

38.

39.

12.Источник постоянного тока с
ЭДС 10 В и внутренним
сопротивлением r=0,4 Ом
подсоединён к параллельно
соединённым резисторам R1=4
Ом, R=6 Ом и коденсатору.
Определите емкость
конденсатора С,если энергия
электрического поля
конденсатора равна W=60
мкДж.

40.

ε=10 В
R1=4 Ом
R2=6 Ом
W=60 мкДж
С-?

41.

13.ЭДС источника тока 18 В, внутреннее
сопротивление 2 Ом. При подключении к
источнику резистора сопротивлением 4 Ом
вычислите: - силу тока;