Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника по двум измерениям силы тока
Условие
К одному и тому же источнику тока сначала подключили резистор сопротивлением 4 Ом — амперметр показал силу тока 2 А, затем этот резистор заменили на резистор 9 Ом, и сила тока стала равна 1 А. Считая сопротивление амперметра и проводов пренебрежимо малым, найдите ЭДС источника, его внутреннее сопротивление и напряжение на клеммах источника во втором опыте.
Ответ
В, Ом, В
Решение по шагам
Шаг 1. Закон Ома для полной цепи
Внутри источника заряды тоже движутся через вещество, и оно тоже обладает сопротивлением — внутренним. Поэтому в замкнутой цепи
где — ЭДС источника, — внешнее сопротивление.
Удобнее переписать без дроби:
Два неизвестных ( и ) — значит, одного опыта мало, нужны два уравнения. Их как раз и дают два измерения из условия.
Шаг 2. Составляем систему уравнений
Ключевая идея: источник один и тот же, поэтому и в обоих опытах одинаковые, меняются только и .
Первый опыт ( Ом, А):
Второй опыт ( Ом, А):
Слева в обоих уравнениях стоит одна и та же величина — значит, правые части можно приравнять.
Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:
- Шаг 3. Решаем систему и находим внутреннее сопротивление
- Шаг 4. Находим ЭДС
- Шаг 5. Напряжение на клеммах во втором опыте
Бесплатно · займёт минуту
Частые ошибки
- ✗
Считать, что напряжение на клеммах равно ЭДС: они совпадают только при разомкнутой цепи, когда тока нет.
- ✗
Забыть в знаменателе и посчитать В и В — два разных «ответа» как раз и сигнализируют, что внутреннее сопротивление учитывать обязательно.
- ✗
Считать, что во втором опыте ЭДС другая: источник тот же, ЭДС — его собственная характеристика и от нагрузки не зависит.
- ✗
Ошибиться при раскрытии скобок: , а не .
- ✗
Подставлять внешнее и внутреннее сопротивление как параллельные — они соединены последовательно, поэтому складываются.