ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p370.2: Закон Ома для полной цепи. Характеристики источника тока

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить определения двух предельных режимов работы электрической цепи: короткого замыкания и разомкнутой цепи. Внешнее сопротивление R — это суммарное сопротивление всех потребителей энергии, подключенных к клеммам источника тока. Мы проанализируем физический смысл каждого режима с точки зрения сопротивления внешней части цепи.

Вычисление и анализ:

а) Короткое замыкание . Этот режим возникает, когда внешняя цепь соединяется проводником с пренебрежимо малым сопротивлением (или напрямую замыкаются клеммы источника). В идеальном случае мы предполагаем, что сопротивление проводов и контактов равно нулю. Следовательно, внешнее сопротивление при коротком замыкании стремится к нулю: R_вн →0.

б) Разомкнутая цепь . Этот режим характеризуется отсутствием замкнутого контура для протекания тока. Между клеммами источника находится диэлектрик (воздух или изолятор), который не пропускает заряды. Сопротивление идеального диэлектрика бесконечно велико. Следовательно, внешнее сопротивление в разомкнутой цепи равно бесконечности: R_вн →∞.

Проверка:

Проверим полученные выводы через закон Ома для полной цепи: I=E/R+r, где E — ЭДС источника, r — его внутреннее сопротивление.

В случае короткого замыкания (R=0) ток достигает максимального значения I_кз =E/r, что соответствует физической реальности (ток течет только из-за внутреннего сопротивления).

В случае разомкнутой цепи (R→∞) знаменатель дроби становится бесконечно большим, поэтому сила тока I стремится к нулю, что также верно: если цепь не замкнута, ток не течет. Ответы согласуются с теорией.