Как решать задачи на закон Ома для полной цепи и ЭДС в ЕГЭ?
Появляются ЭДС и внутреннее сопротивление источника, и я не понимаю, чем закон Ома для полной цепи отличается от обычного. Как решать задачи на закон Ома для полной цепи? Что такое напряжение на клеммах?
2 ответа
Закон Ома для полной цепи учитывает внутреннее сопротивление источника r:
I = ε / (R + r)
gде ε — ЭДС источника (В), R — внешнее сопротивление (нагрузка), r — внутреннее сопротивление источника.
Ключевые понятия:
- ЭДС (ε): работа источника по перемещению заряда, «полное» напряжение источника без нагрузки.
- Напряжение на клеммах (на нагрузке):
U = I·R = ε − I·r. Оно всегда меньше ЭДС из-за падения на внутреннем сопротивлении. - Падение внутри источника:
Uвнутр = I·r.
Алгоритм:
- Найди полное сопротивление цепи: R + r.
- Ток:
I = ε/(R+r). - Напряжение на нагрузке:
U = ε − I·r.
Пример. ε = 12 В, r = 1 Ом, R = 5 Ом.
I = 12/(5+1) = 2 А. Напряжение на клеммах U = 12 − 2·1 = 10 В.
Частые случаи:
- Короткое замыкание (R = 0): ток максимален
Iкз = ε/r. - Разрыв (R → ∞): ток 0, напряжение на клеммах равно ЭДС.
Частые ошибки:
- Забывают внутреннее сопротивление и берут просто
I = ε/R. - Путают ЭДС и напряжение на клеммах — при нагрузке они разные.
- Не учитывают r в общем сопротивлении.
Способ найти ε и r из эксперимента (частая задача): дают два режима — при нагрузке R₁ ток I₁, при R₂ ток I₂. Составляешь систему ε = I₁·(R₁+r) и ε = I₂·(R₂+r), решаешь относительно ε и r. Или по графику зависимости U(I): точка пересечения с осью U даёт ЭДС (при I = 0 напряжение = ε), а наклон прямой даёт внутреннее сопротивление r. График U(I) — прямая, спадающая с ростом тока.