Часть эдс, затрачиваемая на перенос зарядов по внешнему участку цепи, называется падением напряжения во внешней цепи или просто напряжением и обозначается U.

Термин «падение напряжения» или «напряжение» обозначает часть ЭДС, затрачиваемую на преодоление сопротивления данного участка цепи.

ЭДС источника представляет собой сумму падений напряжения на внутреннем и внешнем участке цепи.

Е = U + U₀

Из этого равенства следует:

U = E – U_{0 ,}

т.е. напряжение на зажимах источника тока меньше его ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем участке цепи.

Напряжение измеряется в Вольтах.

ЭДС и напряжения измеряется вольтметром (рис.1).

Рис.1

ЭДС измеряют вольтметром на зажимах источника при отключенном потребителе (ключ К разомкнут).

Напряжение измеряют там же, при включённом потребителе (ключ К разомкнут).

Для измерения напряжения на каком-либо участке электрической цепи вольтметр нужно включить к концам этого участка (Рис.2).

Внутреннее падение напряжения измерить нельзя! Его рассчитывают по формуле:

U₀ = E – U.

Закон Ома для полной цепи с источником ЭДС

 

Сила тока, протекающего в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего R и внутреннего R_о участков цепи.

, где

 

I – сила тока;

Е - ЭДС источника;

R – сопротивление внешнего участка цепи;

R₀ – внутреннее сопротивление источника.

 

Закон Ома для участка цепи

 

Сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Основная формула:

Следствия:

-физический смысл данной формулы: сила тока тем больше, чем выше напряжение. В свою очередь напряжение больше там, где больше напряжение.

- данная формула физического смысла не имеет, т.е. сопротивление не зависит ни от силы тока ни от напряжения. Эта формула используется только для расчета сопротивления.

 

ТЕМЫ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №1

ВТОРОЙ УРОВЕНЬ

Работа и мощность электрического тока

Работой электрического тока называется преобразование электрической энергии в другой вид энергии.

A = Е· q

Работа в системе СИ измеряется в джоулях [1 Дж = 1 В · А · с]

Где: А [ Дж ] – работа электрического тока в замкнутой цепи

Е [ В ] - ЭДС источника

q [ Кл ] – заряд.

Имея в виду, что q = I · t, получаем

A = Е· I · t

Любая электрическая цепь состоит из двух участков – внутреннего и внешнего, следовательно: Е = U + U₀. Введем данное выражение a формулу работы:

 

A = (U + U₀)· I · t = U · I · t + U₀· I · t.

Из последней формулы видно, что ток совершает работу и на внутреннем, и на внешнем участках цепи. Разобьем данную формулу на две:

A = U · I · t – работа, совершаемая током на внешнем участке цепи;

А = U₀· I · t -работа, совершаемая током на внутреннем участке цепи (нагрев источника).

Величина, характеризующая скорость с которой происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, или скорость с которой совершается работа, называется электрической мощность.

Где:

P [Вт] – электрическая мощность

А [Дж] - работа электрического тока

t [с ] – время, в течение которого совершается работа

 

1 МВт = 1 · 10⁶ Вт (мегаватт)

1 кВт = 1 · 10³ Вт (киловатт)

1 мВт = 1 · 10^-3 Вт (милливатт)

1 л.с. = 736 Вт.

Величина, характеризующая скорость, с которой другие виды энергии преобразуются в источнике питания в электрическую, называется мощностью генератора.

→ P_И = E· I

Величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии в потребителе в другие виды энергии, называется мощностью потребителя

→ Р= U· I

Из этой формулы вытекают следующие:

А используя закон Ома можно вывести еще и такие формулы:

Мощность, характеризующая непроизводительный расход электрической энергии, например внутри генератора, называется мощностью потерь.

→ Р_о= U_о· I

По закону сохранения энергии мощность генератора равна сумме мощности потребителя и мощности потерь.

P_И = P + P₀

 

Соединение потребителей

Последовательное соединение

Соединение, при котором участки цепи включены один за другим без разветвлений и поэтому имеют одно значение тока, называется последовательным. (рис.4)

Рис.4

I_AB = I₁ = I₂ = I₃=…=I_n=const

При последовательномсоединении резисторов, их эквивалентное (общее) сопротивление равно сумме сопротивлений всех резисторов, входящих в цепочку

R_АВ = R₁+R₂+R₃+…+R_n

 

Если R₁ = R₂ = R₃, то R_AB = n · R₁, где

n – число сопротивлений.

U_AB = U₁ + U₂ + U₃

Параллельное соединение

 

Соединение, при котором несколько ветвей присоединены к одной паре узлов, называется параллельным (рис.5).