Номер 869, страница 190 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

869. В резисторе сопротивлением $R = 3 \text{ Ом}$, подключенном к источнику тока, протекает ток $I = 0,5 \text{ А}$. Определите силу тока при коротком замыкании данного источника, если при перемещении внутри его заряда $q = 0,8 \text{ Кл}$ сторонней силой совершена работа $A_{\text{ст}} = 1,6 \text{ Дж}$.

Дано:

$R = 3$ Ом
$I = 0.5$ А
$q = 0.8$ Кл
$A_{ст} = 1.6$ Дж
Все величины даны в системе СИ.

Найти:

$I_{кз}$ - ?

Решение:

1. Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока определяется как работа сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника. Найдем ЭДС ($\mathcal{E}$) по формуле:

$\mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q}$

Подставим числовые значения:

$\mathcal{E} = \frac{1.6 \text{ Дж}}{0.8 \text{ Кл}} = 2 \text{ В}$

2. Используя закон Ома для полной цепи, найдем внутреннее сопротивление источника ($r$). Закон Ома для полной цепи имеет вид:

$I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$

Выразим из этой формулы внутреннее сопротивление $r$:

$R+r = \frac{\mathcal{E}}{I}$

$r = \frac{\mathcal{E}}{I} - R$

Подставим известные значения:

$r = \frac{2 \text{ В}}{0.5 \text{ А}} - 3 \text{ Ом} = 4 \text{ Ом} - 3 \text{ Ом} = 1 \text{ Ом}$

3. Сила тока при коротком замыкании ($I_{кз}$) возникает, когда внешнее сопротивление цепи равно нулю ($R=0$). Для нахождения этой силы тока воспользуемся законом Ома для полной цепи, приняв $R=0$:

$I_{кз} = \frac{\mathcal{E}}{r}$

Подставим найденные значения ЭДС и внутреннего сопротивления:

$I_{кз} = \frac{2 \text{ В}}{1 \text{ Ом}} = 2 \text{ А}$

Ответ: сила тока при коротком замыкании равна 2 А.