2.2. Электродвижущая сила. Правила Кирхгофа
Основные определения
Электродвижущая сила (э.д.с.) равна работе сторонних сил по перемещению единичного заряда:
. (2.2а)
Закон Ома для участка цепи, содержащего э.д.с.:
, (2.2б)
где
и
–
электрическое сопротивление и э.д.с.
участка,
и
– значения потенциала на границах
участка.
Правила Кирхгофа:
и 
. (2.2в)
Сопротивление цилиндрического резистора длиной и площадью поперечного сечения :
. (2.2г)
Сопротивление цепи последовательных и параллельных резисторов:
и
соответственно 
. (2.2д)
Точечный заряд
нКл
закреплен в начале координат. Имеется
некий механизм, способный перемещать
произвольный положительный заряд
из точки с координатами
(6см,0,0) в точку с координатами
(2см,0,0).
Чему равна э.д.с. этого механизма?О
пределить
разность потенциалов
на зажимах источника (
В,
внутреннее сопротивление
Ом),
включенного в некоторую цепь. Направления
тока, идущего через источник, показаны
на рис. 2.4,а,б,в
.По участку цепи с сопротивлением течет постоянный ток силой . Может ли при этом разность потенциалов на концах участка равняться нулю?
П
од
конец зарядки аккумулятора при силе
тока в цепи
А
идеальный вольтметр, подключенный к
зажимам аккумулятора, показывает
В
(рис.2.5,а).
В начале разрядки того же
аккумулятора при силе тока
А
показания вольтметра
В
(рис.2.5,б). Определить: а) ЭДС
;
б) внутреннее сопротивление
аккумулятора.
Э
лемент,
у которого
В
и
Ом,
замкнут на внешнее сопротивление
(нагрузку)
Ом.
Найти: а) напряжение
на нагрузке; б) напряжение
на внутреннем сопротивлении; в) ток
короткого замыкания
этого элемента.Имеются два одинаковых элемента с э.д.с.
В
и внутренним сопротивлением
Ом.
Как надо соединить эти элементы
(последовательно или параллельно),
чтобы получить больший ток в нагрузке,
если ее сопротивление: а)
Ом;
б)
Ом?
Найти токи в каждом из этих случаев.одинаковых источников с ЭДС , внутренним сопротивлением и такое же число одинаковых сопротивлений образуют замкнутую цепь из звеньев (рис.2.6). Найти разность потенциалов между точками
и
,
делящими цепь на
и
звеньев, где
любое целое число в интервале
.К
участку цепи, изображенной на рис.2.7,
подходит ток
А.
Сопротивления
Ом,
Ом.
ЭДС. источника
В;
его внутренним сопротивлением можно
пренебречь. Найти токи
и
в ветвях и разность потенциалов
между узлами А и Б.На рис. 2.8
Ом.
Вольтметр показывает
В,
сопротивление вольтметра
Ом.
Определить ЭДС батареи, пренебрегая
ее сопротивлением.Н
айти
разность потенциалов между точками 1
и 2 схемы (рис.2.9). Внутренними
сопротивлениями источников пренебречь.
В схеме на рис. 2.10 известны ЭДС источников, сопротивления и
,
а также емкость конденсатора
.
Найти: а) заряд на обкладке 1 конденсатора;
б) разность потенциалов между точками
А и Б.Д
ва
источника тока с ЭДС
В
и
В
и внутренними сопротивлениями
Ом
и
Ом
включены параллельно сопротивлению
Ом
(рис.2.11). Определить силу тока через
это сопротивление.Три источника с ЭДС
В,
В,
В
и три резистора с сопротивлениями
Ом,
Ом,
Ом
соединены, как показано на
рис.
2.12. Определить: а) силу тока в резисторе
;
б) разность потенциалов между точками
А и Б. Внутренними сопротивлениями
источников пренебречь.В
цепи (рис. 2.13) известно сопротивление
,
а также ЭДС
источника. Показания вольтметра,
подключаемого к резисторам по очереди,
равны соответственно
и
.
Определить: а) сопротивление вольтметра
;
б) сопротивление
.
Сопротивление источника
.В мосте Уитстона (рис.2.14) номиналы резисторов подобраны так, чтобы ток через гальванометр был равен нулю. Определить
,
если значения
,
и
известны.
Гальванометр с ценой деления
(в амперах) и внутренним сопротивлением
употребляется как вольтметр с добавочным
сопротивлением
.
Какова будет цена деления?
И
меется
прибор с ценой деления
мкА.
Шкала прибора разбита на
делений; его внутреннее сопротивление
Ом.
Как из этого прибора сделать: а) вольтметр
для измерения напряжений до 100В;
б) амперметр для измерения тока до 1А?
Определить систематическую погрешность измерения сопротивления в схеме (рис.2.15), возникающую из-за неидеальности вольтметра (
Ом).
Вычисления выполнить для значений
измеряемого сопротивления: а)
Ом;
б)
Ом.То же для схемы, изображенной на рис. 2.16, в которой погрешность возникает из-за неидеальности амперметра (
Ом).
Вычисления выполнить для тех же значений
измеряемого сопротивления.