Закон Ома для полной цепи — тренажёр для 10 класса
Закон Ома для участка цепи знают все: I = U/R. Но что происходит внутри самой батарейки? У неё есть своё внутреннее сопротивление. Когда цепь замыкается, ток течёт не только по лампочке, но и внутри источника. Формула I = ε / (R + r) позволяет учесть эти скрытые потери. В тренажёре задачи построены на примерах с реальными источниками питания.
Что проверяет эта тема
- Понимать разницу между ЭДС и напряжением.
- Применять закон Ома для полной цепи.
- Учитывать внутреннее сопротивление источника.
- Решать задачи с реальными батарейками.
Формулы и правила
| Что ищем | Формула | Обозначения |
|---|---|---|
| Закон Ома для полной цепи | $I = ε / (R + r)$ | ε — ЭДС источника (В), R — внешнее сопротивление, r — внутреннее сопротивление. |
| Падение напряжения | $U = I \cdot R$ | Напряжение на внешней части цепи. |
| КПД источника | $η = R / (R + r)$ | Отношение полезного напряжения к ЭДС. |
Разбор задачи по шагам
Задача: Батарейка с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключена к резистору 5 Ом. Найти силу тока в цепи.
Шаг 1. Записываем формулу. I = ε / (R + r). Почему: Это полная цепь. Ток преодолевает не только резистор (5 Ом), но и внутреннее сопротивление самой батарейки (1 Ом).
Шаг 2. Складываем сопротивления. R + r = 5 + 1 = 6 Ом.
Шаг 3. Считаем ток. I = 12 / 6 = 2 А.
Шаг 4. Записываем ответ. Сила тока в цепи равна 2 Ампера.
Ещё один разбор
Задача. ЭДС $19$ В, $R=47$ Ом, $r=3.8$ Ом. Сила тока (А)?
Ответ: 0.37
Типичные ошибки
Почему: Используют формулу для участка цепи I = U/R
Как проверить: Если в задаче упоминается ЭДС (ε) или r, используйте полную формулу I = ε / (R + r).
Почему: Считают их одинаковыми
Как проверить: ЭДС — это работа сторонних сил внутри источника. Напряжение — это то, что остаётся для внешней цепи после потерь внутри источника.
Почему: Иногда в цепь включают несколько резисторов
Как проверить: Сначала найдите общее внешнее сопротивление R (последовательно или параллельно), только потом подставляйте в формулу.
Типы задач в тренажёре
В тренажёре:
- Прямой расчёт силы тока по ЭДС и сопротивлениям.
- Нахождение ЭДС по известному току.
- Нахождение внутреннего сопротивления.
- Задачи на КПД источника (полезная мощность).
Все ответы с пошаговым решением.
Кому и когда это нужно
Тема изучается в 10 классе (базовый) и 11 классе (профильный). В ЕГЭ по физике это задание № 16.
Родителям: объясните на примере водопровода. ЭДС — это давление воды на станции. Внутреннее сопротивление — это узкие ржавые трубы в подвале. До вашего крана доходит меньше воды, чем выходит со станции.
Частые вопросы
Почему напряжение на зажимах меньше ЭДС?
Потому что часть энергии тратится на преодоление внутреннего сопротивления самого источника. U = ε - I·r.
Когда ток будет максимальным?
При коротком замыкании (R = 0). Но это опасно! Ток будет равен ε/r, и источник может перегреться.
Примеры задач
Готовы попробовать свои силы?
В тренажёре задачи проверяются автоматически, а после ошибки показывается пошаговое решение.
Перейти к задачам