ID: 00026035
Замкнутая электрическая цепь состоит из источника тока с ЭДС ℰ и внутренним сопротивлением r и резистора R (см. рисунок). Как изменятся напряжение на клеммах источника и количество теплоты, выделяющееся в источнике в единицу времени, если последовательно к резистору подключить ещё один такой же резистор?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Напряжение на клеммах источника Количество теплоты, выделяющееся в источнике в единицу времени
Источник: ФИПИ
Замкнутая цепь состоит из источника тока с ЭДС ℰ и внутренним сопротивлением r и резистора R. К резистору последовательно подключают ещё один точно такой же резистор — теперь внешнее сопротивление стало $2R$.
Сила тока по закону Ома для полной цепи: $$I=\dfrac{ℰ}{R_{\text{внеш}}+r}$$ При $R_{\text{внеш}}=2R$ знаменатель больше, чем при $R_{\text{внеш}}=R$ — значит ток уменьшился.
Напряжение на клеммах источника: $$U=ℰ-Ir$$ Ток I уменьшился, значит падение напряжения на внутреннем сопротивлении $Ir$ тоже уменьшилось — а раз из постоянной ℰ вычитаем меньшую величину, напряжение на клеммах U увеличивается.
Количество теплоты, выделяющееся в самом источнике за единицу времени, — это мощность на внутреннем сопротивлении: $$P_{\text{внутр}}=I^2r$$ Ток I уменьшился, значит и $I^2$ уменьшился — эта мощность тоже уменьшается.
Итог: напряжение на клеммах источника увеличилось, количество теплоты в источнике за единицу времени уменьшилось — и всё сходится: добавочный резистор снижает ток во всей цепи, а меньший ток означает меньшие потери именно внутри самого источника.